基于减法聚类的TOA/AOA定位方法研究

针对在无线传感网中现有定位技术定位精度不高的问题,提出一种基于减法聚类的定位方法以获取更好的定位性能和更高的定位精度.首先由多个已知传感器节点测量来自未知节点的电波到达时间和电波达到角,通过分组处理,然后对每组数据进行加权最小二乘估计,依据多次测量和估计,最后采用减法聚类处理来抑制误差导致的位置模糊性来实现对未知节点的精确定位.计算机性能仿真结果表明所提出的定位方法能有效地抑制测量误差,具有较小的定位误差,并进一步提高了定位精度.     

一种改进的NLOS消除算法

在蜂窝移动定位中,由于移动台与基站之间电波传播的视距(LOS)路径被阻挡,电波只能以非视距(NLOS)方式传播,由此对电波测量值TOA、TDOA等带来较大的误差分量.用带有较大NLOS误差的TOA、TDOA测量值估计移动台位置,必然造成定位精度的显著下降.本文在对NLOS传播特性和机理分析的基础上,提出一种改进的NLOS误差消除算法,仿真结果表明,该算法能够显著提高定位精度,满足E-911定位要求.     

一种随机空-时无线信道一般模型

基于无线通信一般传播的多径模型,在分层几何模型及M arkov模型的基础上,提出一种适用于移动台的随机空-时无线信道一般模型并对模型进行优化.通过参数的选择可以建立不同的典型无线信道模型.仿真的结果表明该模型是符合实际情况的.     

基于TDOA方法的地面无线定位系统设计与分析

本文首先对到达时间差TDOA定位方法的原理以及如何测量信号到达时间差进行了简单的介绍和推导。然后根据TDOA方法的技术特点,提出了一套可满足大型城市定位服务需要的使用BPSK调制和直序列扩频技术的地面无线定位系统简要设计方案,并在AWGN信道的环境下对该系统的定位性能与目标位置及信噪比之间的关系进行了仿真实验。最后,本文分析并讨论了仿真实验的结果。     

放电性故障点定位用到达时间差估算方法在多径传播环境中的适用性

输配电设备绝缘材料的劣化会导致火花放电的产生。较强放电所激发的电磁波会对线路周边的通信设备及电磁环境造成影响。为避免对通信设备造成电磁干扰,需及时准确地探查此类放电性故障点的位置。在基于超高频定位方法中,由于电力设备金属表面会引起电磁波反射,致使到达定位用天线阵列的电磁波信号经历多径传播。天线所采集到的电磁波波形中包含了大量干扰成分,导致定位准确度较差,无法满足定位需求。深入研究各种到达时间差的估算方法及基于到达时间差估算结果的定位算法,并通过数值仿真研究其在多径传播环境中的适用性及定位准确度。     

基于正交全补码CDMA系统的多径信号接收技术

结合正交全补码编码原理,阐述了基于正交全补码CDMA系统不使用RAKE接收机,而采用自适应递归滤波器接收机的多径信号接收技术。文中给出了多径信号接收机的结构及工作原理。计算机仿真结果表明所研究的系统比使用Gold码和m序列的常规CDMA系统误码率性能好,认为基于正交全补码CDMA系统的多径信号接收技术在无线信道(特别是多径信道)中具有一定的可行性和优势。     

基于模型的无线移动信道传输特性仿真研究

结合使用Gilberr模型和Jakes改进模型,对无线移动信道模型进行仿真,准确地模拟了实际中的无线多径衰落信道.改进的信道模型中增加了突发错误状态,更加符合实际无线移动信道特征.仿真结果证明了丢包率与分组大小之间近似为线性关系,曲线的斜率随误比特率的增长呈线性增长模式.     

基于QPSK图传链路信号的多径信道BER仿真

对于无线通信,衰落是影响系统性能的重要因素,而不同形式的衰落对于信号产生的影响也不相同。本文在分析移动多径信道特性的基础上,建立了不同信道模型下多径时延效应的计算机仿真模型。不仅针对不同信道衰落条件下多径衰落引起的多径效应进行仿真,而且进一步阐述了多径效应的影响,用Matlab对有3条固定路径的AWGN多径信道中的QPSK系统进行BER性能仿真。     

多模自适应WIFI无线图构建与定位方法

针对室内情况复杂,单一方法难以对WIF1信号强度(RSS)的无线分布图(RM)准确估计建模,导致基于RSS分布模型的WIFI室内定位方法精度无法有效提高的问题,提出多模自适应的WIFI无线图构建与定位方法.创建多项式RSS分布模型并与多种电波室内传播模型结合构成多模候选集,通过最小二乘法计算各模型参数的最优无偏估计值,以模型预测残差为依据自动选择最佳分布模型构建无线图并用于定位.实验表明该方法能更准确估计出WIFI信号的室内分布情况,有效提高WIFI室内定位精度.     

蜂窝无线测控网中直接序列扩频的性能分析

直接序列扩频技术以其优良的抗多径干扰、安全性和测量时间的精确性成为陆地无线测控网中关键技术之一。本文主要介绍在ITURAN测控网定位系统中上行定位链路中的直接序列扩频技术,并采用MATLAB对其性能进行了仿真试验,仿真的结果证明了直接序列扩频技术具有较强的抗多径干扰能力。     

非视距条件下的测距信息融合定位方法研究

为了改善在非视距传播条件下的定位精度,研究和提出了一种测距信息融合定位方法。在NLOS指数分布模型下,利用锚节点传感器测量来自未知节点的接收信号强度、电波到达时间和电波达到角信息,首先将3种测距信息测量值构成一个测距信息集数据库,建立有效的多级联合判决机制,然后利用各自测量量获得相关的距离信息,并进一步利用获得的测距信息进行两两联合求解,剔除异常信息,最后进行加权融合处理得到未知节点坐标。计算机仿真结果表明,本文所提定位方法能有效地抑制NLOS误差,较传统定位方法提高了定位精度。     

基于改进二维 MUSIC 算法的蓝牙信号到达角估计

蓝牙技术联盟在蓝牙 5. 1 规范引入寻向功能,为大幅提升蓝牙定位技术的精度提供了新的解决途径,但并未对信号的 角度测量算法提供统一方案。 针对低功耗蓝牙在室内环境多径干扰下到达角估计困难这一问题,提出了一种面向矩形阵列的 改进二维 MUSIC 算法,通过对矩形阵列天线阵元进行二次划分,采用前后向平滑的方法修正一维子阵的协方差矩阵,再利用接 收信号矩阵的广义逆求出各个子阵协方差的关系,从而修正整个阵列接收信号的协方差矩阵。 该算法在没有降低信号协方差 矩阵维数的同时,恢复了信号协方差矩阵的秩,有效抑制室内多径信源引起的干扰。 经过仿真实验,证明了本文算法在低快拍 数、低信噪比的情况下对角度估计的精度有着较大改善。 并设计了相应的硬件系统进行室内与室外的实验,结果表明在多径干 扰严重的室内定位时定位精度改善更为明显,室内定位圆概率误差降低了 26. 75% ~ 60. 25%。 仿真和现场定位实验证明了本 文提出角度估计算法的有效性,该算法对其他应用领域的来波方向估计也具有重要参考意义。     

脉冲噪声下基于 NAT 函数的 LFM 信号多径时延估计

针对脉冲噪声环境下无法准确估计线性调频(LFM)信号多径时延的问题,分析非线性幅值变换法抑制脉冲噪声的原 理,设计了一种新的非线性幅值变换函数 P-NAT(piecewise-NAT)函数,证明了任意随机变量经该函数变换后存在有限二阶矩, 提出了基于 P-NAT 函数的 LFM 信号多径时延估计方法。 分别对发射信号和 P-NAT 函数变换后的含噪多径接收信号进行最佳 阶次 FRFT,根据 FRFT 域的峰值位置偏移量和时延的关系,实现 LFM 信号的多径时延估计。 仿真结果表明,该方法在广义信噪 比为 0 dB、噪声特征指数大于 0. 2 的情况下,时延估计归一化均方根误差小于 10 -4 ,适用于低信噪比和强脉冲噪声环境下的 LFM 信号多径时延估计。     

基于改进FastDOA算法的变压器局部放电超声阵列信号测向

实验室大量试验结果表明,使用超声阵列传感器对变压器进行局部放电检测时,核心是选择合适的波达方向(DOA)估计算法。提出一种改进的FastDOA算法进行变压器局部放电超声阵列信号的测向,该算法在传统FastDOA的基础上增加一个扩展系数来构造不同阵列孔径的虚拟阵列,然后利用真实谱峰的大小、位置不变,伪峰大小、位置随扩展系数改变的原理,对各虚拟阵列得到的估计谱值进行加权平均以减小伪峰的影响,有效提高测向精度。利用MATLAB对其进行仿真,结果显示该算法的测向误差在2°以内,与传统算法最大误差超过10°相比,具有更好的稳定性。在实验室搭建局部放电测向平台,10组试验数据表明该算法的误差均在3°以内。     

基于粒子群TOA室内定位的系统误差修正

到达时间（time of arrival,TOA）的测距易受多径干扰的影响而产生较大的系统误差,造成室内定位时精度变差。针对上述问题,首先分析了TOA定位中系统误差的产生及特点,而后提出一种基于粒子群优化的定位算法。算法利用测距值与所求解位置的空间约束关系建立求解域,而后应用粒子群算法求解,并通过建立关于系统误差的罚函数和适应度函数实现误差修正,并减小粒子搜索空间,加快算法收敛速度。实验表明,利用本文描述的定位算法,可以有效抑制室内定位中测距产生的系统误差,定位精度得到明显提高。     

基于稳健加权总体最小二乘的变压器局部放电定位

到达时间差、声速与传感器位置坐标的测量误差将导致局部放电时差定位出现误差,通过研究发现变压器的内部结构及各部分的材质差异可能造成到达时间差以及声速的测量值可能远远偏离真实值,这种测量误差被称作粗差,但目前的局部放电定位算法未将数据测量误差纳入模型,使得现有定位算法在计及测量误差特别是粗差的情况下,定位误差较大难以满足工程要求。为此,分析了局部放电测量数据粗差的来源及现有定位算法的缺陷,提出了基于稳健加权总体最小二乘的局部放电定位算法,采用含误差变量模型推导迭代公式,运用权函数修改含粗差数据在迭代过程中的权重,能够有效抑制测量数据的随机误差、系统误差和粗差对定位结果的影响,能更为准确地定位局部放电,有助于制定针对性的检修策略,提高检修效率,缩短停电时间。     

基于浅海多径时延的复合码水声测距研究

针对浅海环境单发单收水声测距方法运算复杂度较高、易受水下特殊环境影响的问题,提出一种低复杂度且适用于水声多径信道的测距方法。首先将复合码作为同步测距信号应用于水声测距系统,支持快速、准确的信号同步和多径时延检测,然后提出改进加权函数的广义互相关(GCC)算法提取多径时延,最后引入匹配函数将多径时延与传播路径正确匹配,并结合双曲线、三角形等几何方法计算收发端之间的距离。仿真结果表明,在多径及低信噪比(-10 dB)环境下,复合码同步捕获准确率达100%且运算复杂度较低,与相位变换-广义互相关(PHAT-GCC)算法相比,改进加权函数的GCC算法多径时延检测性能提高了将近6 dB,在此基础上,实现了单接收节点对水下目标的测距。     

基于平方根改进的Gerschgorin半径方法对小间隔距离信号源数估计

信号源数的正确估计,是空间阵列信号处理的前提条件.通常的阵列信号源数估计方法,都是在信号来波方向角度差较大情况下进行的估计.当信号来波方向的角度差比较小时,这些方法估计都要失效.本文从分析Gerschgorin半径估计信号源数的原理出发,提出了平方根修正的Gerschgorin半径估计方法,对信号来波方向角度差小时,针对不同的环境,进行了仿真实验.实验证实了该方法在信号来波方向角度小时,估计性能优越.     

基于形态边缘检测的电能质量暂态扰动定位方法

提出了一种基于形态边缘检测的电能质量暂态扰动定位方法,在解决电力信号因周期性变化和采样过程中存在的各种干扰而引起的背景梯度影响扰动检测准确度问题的同时,引入软阈值的定量评价方法来提高其准确性。首先,提出滤波效果的评价方法,自适应选取结构元素大小对原始信号进行滤波处理;然后用扁平结构元素对形态梯度进行Top-Hat变换以抑制背景梯度,初步得到定位结果;最后结合软阈值的处理方法,实现对电能质量暂态扰动的定位。一系列的电能质量暂态扰动的仿真分析表明,该算法定位准确,抗干扰能力强,具有较好的普遍适用性。     

基于共变谱和旋转不变技术的多径时延估计

针对脉冲噪声环境下多径时延估计的分辨率问题,提出了一种基于共变谱(CS)和信号估计参数旋转不变技术(ESPRIT)的多径时延估计方法。采用α稳定分布建模脉冲噪声,依据分数低阶统计量理论,将两接收信号的共变序列进行傅里叶变换得到共变谱。CS看作等效的时间序列,把时域的多径时延估计问题转化为频域的多个正弦信号频率估计问题。利用ESPRIT对等效时间序列进行频率估计,得到高分辨率的多径时延估计。仿真实验表明:多径时延估计方法(CS_ESPRIT)在高斯和脉冲噪声环境中均具有较好的估计性能。