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。     

直接数据特征值分解的相干源DOA估计

提出一种基于均匀圆阵单次快拍数据的相干信源波达方向(direction of arrival,DOA)估计方法——直接数据特征值分解(direct data eigenvalue decomposition,DD-EVD)法. 算法通过模式空间转换将均匀圆阵虚拟为均匀线阵,再直接利用波束空间的快拍数据,构造一个Toeplitz矩阵,并对矩阵按阵列流形分解. 理论推导证明,矩阵的秩得到恢复,只与入射信号个数有关. 对该矩阵进行特征值分解可得到正确的信号子空间和噪声子空间,进而完成相干信源DOA估计. 算法使用单次快拍数据构造矩阵,适合非平稳信号参数的估计,同时不需要快拍累计和相关运算,降低了计算复杂度. 仿真结果验证了算法的有效性.      

联合TOA和DOA的浅海多径定位算法

针对海水媒质分布不均匀的特性,本文提出了一种在非均匀媒质中联合到达时间(TOA)和到达角度(DOA)浅海多径环境下的定位算法.该算法不仅能够克服声速变化引起的路径弯曲问题,还可以减少海水流动对节点拓扑结构产生的影响.首先分别以海面和海底为反射面建立锚节点的虚拟节点(VN),把多径环境下的非视距(NLOS)问题转化为视距(LOS)问题,然后根据声速剖面(SSP)利用费马原理获得声波曲线路径的表达式.又由于海面、海底形状的不规则性,信号在反射点发生散射现象,因此将反射点当作分布式信源,利用散射信号中心波达方向作为DOA,平均波达时间作为TOA.最后利用到达时间和到达角度估计目标的位置参数.仿真结果表明,本方法在定位精度和鲁棒性等方面优于传统的直线传输模型.     

基于窄带信号DOA估计的宽带相干信号DOA估计方法研究

提出了一种用窄带信号的波达方向(DOA)估计方法与宽带聚焦的方法相结合来估计宽带相干信号的DOA的方法.先利用相干信号子空间法将带宽内各个频率点的信号子空间聚焦到参考频点下的同一信号子空间,然后利用窄带信号的波达方向估计方法对DOA进行估计.用了一种新的无需谱峰搜索并且不要对噪声方差进行估计的窄带SSESPRIT算法进行宽带波达方向的估计,为了比较又用了经典的需要进行谱峰搜索的窄带MUSIC算法进行宽带信号的一维及二维波达方向的估计,仿真实验结果验证了方法的有效性.     

基于重构噪声子空间的相干信号DOA估计

传统DOA(direction of arrival)估计算法无法处理相干信号,因此提出一种基于重构噪声子空间的高精度DOA估计算法.该算法利用阵元接收数据的自协方差与互协方差信息构造成增广矩阵作为新的协方差矩阵,对该矩阵进行奇异值分解得到相应的噪声子空间和特征值矩阵.为了获得更精确的信号向量,重构一个由新特征值矩阵对应的特征向量所组成的噪声子空间.最后通过谱峰搜索得到DOA估计值.算法不影响对非相干信号估计的效果,并且比IMMUSIC(improved multiple signal classification)算法具有更高的估计精度,在低信噪比及信号入射间隔较小的情况下也有良好的准确性.仿真结果表明,提出的改进算法在低信噪比及低采样快拍数的条件下,能有效估计出相干信号的波达方向.     

基于斜投影算子的混合信号DOA估计算法

为了提高混合信号的波达方向(direction of arrival, DOA)估计精度并降低其阵列孔径损失，提出一种基于斜投影算子的高精度DOA估计算法.所提算法将混合信号中独立信号与相干信号分两个阶段进行估计，首先利用ESPRIT(estimating signal parameter via rotational invariance techniques)算法处理阵元接收数据的协方差矩阵，得到混合信号中独立信号的DOA估计值；而后利用斜投影算子去除混合信号中独立信号的信息，得到新的协方差矩阵；利用新得到的协方差矩阵的信号子空间进行去相干处理；最后结合ESPRIT算法计算得到相干信号的DOA估计值.仿真结果表明，相较传统的混合信号DOA估计算法，所提算法在低信噪比情况下以及信号入射间隔较小的情况下有较高精度，有效地降低了阵列孔径的损失.在不同的采样快拍数下，本文算法也表现出更强的鲁棒性.     

基于无网格压缩感知的波达方向估计方法

针对密集分布目标的波达方向(DOA)估计,是当前高精度定位技术的难点和热点.已有的基于压缩感知原理的DOA估计方法往往存在离散网格与连续域参数匹配难度高、离散网格之间相关性高、计算效率低等问题.针对DOA密集分布、低信噪比的非理想情况,分别采用稀疏参数法(SPA)和连续压缩传感(CCS)算法,设计了无网格的压缩感知密集DOA估计方法,分析了这两种算法的性能特点.通过对比仿真实验证明:该方法可以有效提高密集DOA的估计精度.     

强干扰背景下基于局部空间差分算法的相干目标DOA估计

针对传统算法对强干扰背景下相干目标的波达方向(direction of arrival, DOA)估计效率低、精度不高等问题,在构造干扰阻塞矩阵消除特定方向强干扰的基础上,基于局部空间差分算法进行相干目标的DOA估计。首先通过接收信号矩阵的角度信息构造阻塞矩阵来剔除协方差矩阵的强干扰信息,然后利用局部空间差分算法将协方差矩阵划分为若干子阵,从而充分提取有效信息并实现解相干,最后利用线性算子算法完成对目标的DOA估计,避免高复杂度的谱峰搜索。结果表明：该算法有效提高了数据利用率,有较好的解相干效果,能够在不同的信噪比和快拍数条件下获得比传统算法更低的估计偏差和更高的成功概率。     

给予窄带信号DOA估计的宽带相干信号DOA估计方法研究

提出了一种用窄带信号的波达方向（DOA）估计方法与宽带聚焦的方法相结合来估计宽带相干信号的DOA的方法.先利用相干信号子空间法将带宽内各个频率点的信号子空间聚焦到参考频点下的同一信号子空间,然后利用窄带信号的波达方向估计方法对DOA进行估计.用了一种新的无需谱峰搜索并且不要对噪声方差进行估计的窄带SSESPRIT算法进行宽带波达方向的估计,为了比较又用了经典的需要进行谱峰搜索的窄带MUSIC算法进行宽带信号的一维及二维波达方向的估计,仿真实验结果验证了方法的有效性.     

采用 RWT的信号波达方向估计方法

针对宽带多线性调频信号波达方向（DOA）估计精度低的问题,提出了一种基于Radon-Wigner变换（RWT）和多重信号分解（MusIc）的信号DOA估计方法．该方法首先利用RWT在多目标环境下能够有效抑制交叉项干扰和噪声,具有很好的时频汇聚性特点,通过峰值搜索提取信号的初始频率和调频斜率;然后将信号阵列的时变方向矩阵...     

基于非线性最小二乘算法的超宽带TOA估计

研究室内密集多径信道环境下的超宽带到达时间(TOA)估计技术.提出一种改进的门限比较TOA估计算法,利用非线性最小二乘算法同时估计多径延时和幅度,采用迭代算法提高参数估计精度,根据判决门限比较结果终止多径搜索过程并估计出TOA.分析该算法在室内多径信道模型中的性能,给出门限的设置方案.仿真结果表明,在不同的信噪比下设置合理的判决门限后,该算法具有较高的估计精度,能够满足精确定位需求.     

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。     

一种基于TOA的三维推广无线定位算法

鉴于二维坐标下无线定位算法的结果与现实环境有一定的差距,提出了一种在三维空间条件下基于到达时间(TOA)的Chan推广算法。深入比较和分析了影响该算法定位精度的因素,总结了该算法适用的定位条件和定位环境。在不同定位基站数目、待定位移动台的位置和参与定位基站布局等条件下,对该算法进行了大量的模拟仿真,结果表明利用该算法定位结果比较准确,算法有效可行。     

基于卡尔曼滤波算法的单站无源定位原理分析与研究

对空中机动辐射源的定位和跟踪,主要采用卡尔曼滤波方法.本文提出了一种测量目标辐射源脉冲到达时间和到达方向实现固定单站对运动辐射源进行无源定位的算法.运用卡尔曼滤波器,这种算法可以获得很好的定位效果.通过计算机仿真,验证了该方法的正确性与有效性.     

基于卡尔曼滤波算法的单站无源定位原理分析与研究

对空中机动辐射源的定位和跟踪，主要采用卡尔曼滤波方法．提出了一种测量目标辐射源脉冲到达时间和到达方向实现固定单站对运动辐射源进行无源定位的算法．运用卡尔曼滤波器这种算法可以获得很好的定位效果．通过计算机仿真，验证了该方法的正确性与有效性．     

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。     

基于酉ESPRIT的跳频信号DOA估计

为了利用跳频信号的空域信息辅助同步跳频信号的网台分选,提出了一种基于STFD酉ESPRIT的跳频信号DOA估计算法。首先用WVDSPWVD组合时频分析方法对接收数据进行时频变换,然后提取出跳频信号的有效跳(hop),并对其建立空时频矩阵(STFD),最后利用酉ESPRIT算法进行跳频信号DOA估计。该方法通过酉变换将ESPRIT算法的协方差矩阵从复数域转化到实数域,降低了计算量,而且酉ESPRIT算法利用了数据的共轭信息使数据长度等价增加了一倍,提高了估计精度。仿真结果表明文中算法在信噪比大于2dB时,DOA估计性能优于ESPRIT算法。     

智能交通系统中基于GSM网络的移动定位技术

基于全球移动通信系统(GSM)网络的移动定位技术，提出一个符合智能交通系统(ITS)要求的定位试验系统，给出其结构组成，并利用GSM信令实现时间提前(TA)／信号到达时间(TOA)混合定位。仿真结果表明，TA／TOA定位对67％的用户定位精度达70m，通过与基于全球定位系统(GPS)定位方法和现行GSM定位能力的分析比较，试验系统在实施代价、网络覆盖有效性等方面具有优势，在现行GSM系统下具有实用价值。     

基于惯性导航与UWB的联合定位算法

为提高无GPS情况下的3维定位精度,提出基于惯性导航与UWB(超宽带技术)的联合定位算法.该算法将线性最小二乘法的航迹计算与定位点拟合进行融合,使用加权平均对信赖度因子进行权衡.为验证算法的有效性,设计了1套UWB与9轴惯性导航模块结合的软硬件平台.仿真和实际测试结果表明:该算法可将3维定位误差控制在20cm以内.