基于基站LOS鉴别的TDOA室内定位算法

针对视距(Line-of-sight,LOS)和非视距(None-line-of-sight,NLOS)混合环境中利用较少的基站信息达到相对精确的三维基站室内定位问题,提出一种基于几何模型的高精度鉴别基站LOS传输算法.该算法通过简化信号传播路径构造空间立体模型,根据基本几何定理筛选出相对最接近LOS的信号传播,并与TDOA定位算法和最小二乘法结合,得到了相对精确的定位信息.理论分析和仿真结果验证,该算法能高效的鉴别出视距传播信号,且计算复杂度相当,具有较好的可实现性.     

基于AOA-TOA重构的单站定位算法

针对非视距环境,提出AOA-TOA重构的单站定位算法。算法分两步进行,第1步基于单次散射模型给出了一种关于波达角度(angle of arrival,AOA)的粗略的重构方法;第2步以单基站测得的波达时间(time of arrival,TOA)和AOA等信息,结合散射体分布模型的统计特性,对现有的AOA重构算法进行拓展,以最大似然估计法对TOA重构。改进了传统的单目标参数重构模式,实现了在非直达波(non-line-of-sight, NLOS)环境下基于散射体分布模型的单基站定位,并具有较高定位精度。仿真结果验证了该算法的有效性,同时,仿真结果还验证了该算法在密集多径环境下比多径稀疏的环境有更好的定位性能。     

矿井NLOS环境下改进UKF超宽带定位算法

由于矿井下巷道空间有限且存在弯曲,因此通信传播大多为非视距(NLOS)传播环境。传统的基于距离的无线传感网络定位技术易产生较大误差,从而导致定位精度不高。超宽带(UWB)信号具有穿透能力强、抗多径能力强的特点,能够提供较高的定位精度,因此成为NLOS环境下定位的首选。针对NLOS环境下的定位精度不高的问题,在接收信号强度(RSSI)测距和三边算法联合定位的基础上,提出以联合定位得到的初始坐标做为无迹卡尔曼滤波(UKF)算法的观测值,并对UKF的测量更新方程进行修正,使该算法能适应NLOS环境下的定位跟踪。通过仿真验证并与扩展卡尔曼滤波(EKF)算法进行比较,在NLOS环境下改进的UKF定位算法,能够对目标进行实时跟踪并提高定位的精度。     

削减NLOS误差的UWB室内定位算法

为了解决非视距（non-line of sight，NLOS）环境下超宽带（ultra-wideband，UWB）室内定位精度低的问题，提出一种基于到达时间差（time difference of arrival，TDOA）的UWB室内定位算法来削减NLOS误差，提高定位精度。利用卡尔曼滤波算法，初次估计移动标签节点与各锚节点间的TDOA值；基于TDOA差值进行NLOS误差判别，依据判别结果对受NLOS误差影响的测量值进行视距（line of sight，LOS）重构，并利用仅受LOS误差影响的历史值更新卡尔曼滤波的协方差阵；利用Chan-Taylor算法进行迭代计算，得到最终精确的定位结果。实验结果表明，在LOS环境下，提出的算法能达到分米级的定位精度；在受NLOS影响的环境下，该算法能有效提高定位精度，减小定位误差，具有更好的稳定性。     

基于散射区模型与参数聚类的室外NLOS单站定位算法

室外非视距(non line of sight, NLOS)环境中障碍物会阻碍终端电磁波信号直接传播到基站,而且该条件下单基站收集的定位信息不足,导致定位精度不高。针对上述问题,提出一种基于空间布局的散射区模型和基于参数聚类的定位算法。根据固定基站附近的空间布局确定散射区并构建散射区模型,该算法基于该模型收集多径信号的测量参数,将k-means聚类(k-means clustering)和均值漂移聚类(means shift clustering)算法有效结合对参数聚类处理,再根据聚类结果和单站定位系统的几何结构建立方程组,将方程组的求解问题转化为非线性优化问题并利用列文伯格-马夸尔特(Levenberg-Marquardt, LM)算法求解优化问题估计目标位置。仿真结果表明,在室外NLOS环境中,且仅提供单个基站的条件下,该算法可以有效提高定位结果的精度。     

基于质心-Taylor的UWB室内定位算法研究

针对室内环境影响定位精度的非视距传播(non-line-of-sight,NLOS)问题,在对基于到达时间差(time difference of arrival,TDOA)的超宽带(ultra wideband,UWB)室内定位模型和算法进行分析研究的基础上,提出了质心-Taylor混合定位算法。该算法利用对测距误差不敏感的质心算法对目标进行初始粗定位,然后将其作为Taylor级数展开法的迭代初值进行二次精细定位,并动态地将前期定位完毕的节点转化为后续定位过程的参考节点,最大限度地利用不断增加的已知信息,在提高Taylor初值质量的前提下减少预设参考节点数目,降低系统硬件成本。采用MATLAB软件进行了模拟仿真。仿真结果表明,该算法定位性能优越,尤其在NLOS测距误差较大的环境下能有效地提高系统的定位精度。     

CDMA蜂窝网无线定位技术中NLOS误差的抑制方法

在CDMA蜂窝网无线定位系统中,针对非视距(NLOS)误差严重影响定位性能这一问题,提出了一种基于最陡梯度下降法的NLOS环境下的TDOA定位方法。该方法结合Chan氏算法,通过迭代,逐渐完成对NLOS误差的估计,并判定NLOS基站,在此基础上对NLOS基站测量值进行逐步修正,从而完成对目标的定位。最后的仿真表明,此算法可以有效实现NLOS环境下的目标定位。     

一种自适应LOS/NLOS环境的定位方法

非视距(NLOS)传播时传播路径的不确定性是产生定位误差的主要原因.通过对测量数据方差大小的判断来识别NLOS,并采用卡尔曼滤波方法,实现对有偏分布的NLOS误差平滑处理,减小NLOS的影响.仿真结果表明,该方法能在多种LOS/NLOS环境下提高定位的精度.     

基于二次散射体模型的GPS/蜂窝网混合定位方法

 针对蜂窝网精度不高及GPS在复杂环境下存在信息不足等各不可抗的缺陷,采用基于GPS和蜂窝网相结合的混合定位方法,来改善定位的可用性,和提高定位精度.针对影响GPS/蜂窝组合定位系统精度的主要因素NLOS传播,采用二次散射体模型抑制NLOS传播影响,其思路在于将散射体作为虚拟基站,抑制蜂窝的NLOS误差,辅助GPS定位,并改善精度因子(DOP),把NLOS误差转化为确定性的模型因素,因此定位精度主要取决于定位参数的测量精度,和非直达波引起的参数偏差无关,从而进一步提高了复杂环境下GPS/蜂窝混合定位精度.通过在静止、运动、ROS模型、高斯噪声传播环境下的仿真实验证明,该方法具有更高的精度和更强的鲁棒性.     

室内超宽带非视距协同定位算法

超宽带以其高分辨率和抗多径的特点,成为室内定位技术的突出代表．室内环境复杂,接收的定位信号中多径干扰和非视距NLOS传播,会产生严重的非视距NLOS效应,导致传统的定位算法出现较大偏差．为了克服NLOS误差的影响并得到满足室内定位的精度要求,提出将带校正因子的WLS算法和Taylor算法相结合,通过协同定位来抑制非视距误差．结果表明：在多种环境下,改进的算法都能够较好地抑制NLOS误差干扰,基本满足了室内定位的精度要求,具有健壮性强的特点．     

一种无线定位非视距误差消除算法研究

在分布式多天线的基础上,提出一种新型非视距误差消除算法,并将其应用于传统的时间到达（time of arrival,TOA）定位。利用含多天线的天线组,测量出导致产生非视距传播的散射体的位置,将这些散射体看作虚拟基站,测量出移动台的坐标,完成无线定位。通过对算法的仿真结果分析表明,该算法能有效地消除非视距误差,比一些传统算法具有更高的定位精度。     

基于样本均值和中位值的粒子群优化定位算法

针对室内LOS/NLOS混合环境,提出基于假设检验的方法确定NLOS状态,并采用具有收缩因子的粒子群优化算法进行定位.在采样值存在异常情况时,样本中位值性能优于样本均值.因此,在LOS和NLOS状态下,分别采用样本均值和样本中位值建立最小平方误差代价函数.为了增强算法的全局和局部搜索能力,在粒子群优化算法的基础上引入收缩因子.仿真实验表明,在NLOS遮挡比较严重的情况下,所提出的基于样本均值和样本中位值改进的粒子群优化定位算法较只采用样本均值改进的粒子群优化算法和一般的粒子群优化算法定位精度高.     

基于误差先验知识的NLOS移动节点定位算法

针对实际应用环境中存在阻挡节点间通信的障碍物,使节点间的通信变成非视距(NLOS)类型的问题,提出一种基于误差先验知识引导的NLOS移动节点定位(NSES)算法.该算法首先根据误差先验知识,判断并计算出带有误差的NLOS测量值个数在总个数中的百分数K;然后根据K选出误差较大的测量值;最后对误差较大的NLOS测量值进行校正操作.仿真实验结果表明,该算法较传统移动节点定位算法能有效降低NLOS误差,提高节点定位精度.     

一种在NLOS环境下提高精度的TDOA定位方法

根据NLOS传播环境下附加传播时延和均方根时延扩展的统计特性,对NLOS误差的均值和方差进行了估计,并对TDOA(到达时间差)的测量值和方差进行了修正,在一定程度上消除了NLOS误差的影响。采用Chan算法对移动台(MS)位置进行定位。仿真结果表明,该方法能够提高Chan算法在NLOS传播环境下的定位精度。     

基于假设检验的NLOS确定及最小残差定位算法

针对室内非视距传播会降低定位精度的情况,提出基于假设检验的NLOS确定算法,并在此基础上提出基于粒子群优化算法的最小残差定位算法.通过联合信号接收强度模型和到达时间模型,利用假设检验的方法确定当前信号是否受到非视距污染.仿真结果表明,与标准差分析法相比,所提出的方法具有计算量小、不需要太多的传播模型参数等特点,具有较高的正确率.在确定信号传播环境后,在非视距干扰比较严重的情况下,提出了基于粒子群优化算法的最小残差定位算法,定位精度优于加权最小二乘法和Fang氏算法.     

基于交替迭代的压缩感知多目标定位算法

针对目前的多目标定位算法在定位精度等方面的不足,将交替迭代应用于压缩感知多目标定位方法。该方法首先利用压缩感知理论将传感器感知到的目标信号强度矩阵表示为测量矩阵与稀疏向量的乘积,将多目标定位问题转换为对稀疏信号的重构问题;然后运行传统压缩感知定位算法得到目标的粗略位置估计;最后通过交替迭代对定位结果不准确的目标进行精确定位。交替迭代过程中,采用菱形搜索寻找目标的精确位置。仿真结果表明:与传统的基于压缩感知的定位算法相比,该算法提高了不在网格中心的目标定位精度,改善了多目标间相互影响对定位干扰大的问题,具有较高的多目标定位精度。最后,以重庆某电力公司的室内运维巡检区域作为实验场所,将该方法应用于实际的巡检定位,取得了较好的室内定位结果。     

基于改进樽海鞘群算法的到达时间差定位

针对室内到达时间差(time difference of arrival, TDOA)位置估计中的非线性最优化问题, 提出用改进的樽海鞘群算法搜索目标位置. 通过选择最优主基站构造改进的适应度函数, 使适应度函数可以更好地反映解的优劣程度, 提高了搜索精度. 在初始樽海鞘种群中引入近似解, 使全局搜索的步骤得到简化, 加快了算法前期收敛速度. 采用自适应跟随策略更新追随者位置, 解决局部开发低效问题, 加快了算法后期收敛速度. 仿真结果表明, 基于改进樽海鞘群算法的 TDOA 定位技术相比其他元启发式算法具有更高的定位精度和更快的收敛速度.     

一种用于NLOS环境基于MIMO模型的单站定位方法

在无线定位中,信号的非视距传播成为高精度定位的主要障碍,它严重制约了移动台的定位精度。在该领域中,大多数研究都把焦点集中在NLOS的鉴别与抑制上。在基于MIMO模型下,给出一种新的定位方法。该方法可以充分利用NLOS传播路径而不是去抑制它,其定位模型由只利用2条NLOS路径扩展到利用多条NLOS路径来估计MS位置并实现单基站定位。计算机仿真结果验证了该算法的有效性。