W-CDMA中基于TDOA的无线定位技术研究

随着移动通信的发展,利用无线蜂窝通信定位的需求日益迫切。尤其是美国联邦通信委员会(FCC)E-911条例中有关定位要求,对利用无线蜂窝通信定位技术的研究起了很大的推动作用。提出了一种基于TDOA的实际可行的定位实现方案和算法。该算法实用性强,对传统定位方法进行了改进和补充。该实现方案的另一优点是不需要各基站同步。给出了利用该实现方案和算法在W-CDMA环境下的仿真结果和性能分析。     

一种混合定位算法线性化处理的抗NLOS的WLS算法

针对到达时间差(TDOA)/到达角(AOA)混合定位算法中出现的非线性问题,提出了一种将混合定位算法中的非线性部分进行线性化处理的算法。同时针对该算法在实际信道中受非视距(NLOS)误差影响较大的情况,采用了利用测量值中含有的关于NLOS的信息,对算法进行加权处理的改进方法,有效的降低了NLOS的影响,同时减少了由于非线性造成的误差过大的情况,最后给出了该算法的仿真结果和性能分析。     

基于TDOA的无人机集群协同单目标定位

无源定位作为现代信息化战场中电子侦察的重要技术, 可以在自身不辐射电磁波的情况下实现对敌方目标的精确定位。以高灵活性、高安全性的无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)集群为接收站, 研究基于到达时差测量的辐射源定位方法。作为高机动平台, UAV集群的位置误差更大, 基于该情况对Chan算法、Taylor算法进行改进, 并提出了一种粒子群泰勒协同的解算方法。与其他方法的定位结果进行对比, 仿真结果表明所提的方法定位精度接近克拉美罗下界(Cramer-Rao lower bound, CRLB), 解决了Taylor算法的初值问题。     

基于TDOA的双站自适应滤波算法及可观测性研究

设计了一种由双观测站构成的系统,讨论了其目标运动分析问题。通过测得的方位序列和到达的时差,建立了状态方程和观测方程。运用扩展卡尔曼滤波算法,对目标的运动做出了分析。利用非线性系统的可观测性定理分析了该系统,得出了基于TDOA的双站跟踪算法的可观测性结论。通过蒙特卡洛模拟仿真,验证了所得的可观测性结论;仿真结果表明,系统具有收敛速度快、精度高、稳定性好等优点,有良好的应用前景。     

基于遗传算法的TDOA定位系统的最优布站算法

为提高到达时间差(time difference of arrival,TDOA)定位系统的定位精度,提出了利用遗传算法(genetic algorithm,GA)寻找规定平面区域内TDOA定位系统的最佳布站策略,其所遵循的最佳布站原则是使得定位的目标空间的定位误差的Cramer-Rao界的平均值最小。对GA的站点位置编码和适应度函数的选择进行了研究,在此基础上提出了GA的寻优布站算法。仿真结果表明,该算法的寻优布站结果接近于系统的最优布站。     

采用改进遗传算法解决TDOA定位估计中的非线性优化问题

提出了当接收端在空间随机分布时 ,利用改进遗传算法解决TDOA定位估计中遇到的非线性最优化问题。采用浮点数编码遗传算法 ,引入一个非均匀变异算子 ,针对TDOA方式进行最佳坐标搜索。实验表明 ,在保证种群数量的情况下 ,该算法性能稳定 ,能找到逼近全局最优点的解 ,相对于其它算法精度更高     

基于超宽带信号测距的室内异步椭圆定位算法

针对室内定位,提出异步测距定位系统.该系统由已知地理位置的超宽带定位器和具有能量检测的参考节点组成,其不同于目标点与参考节点同步的球形定位系统(SGPS,Synchronousglobal position systems),也不同于仅参考节点之间同步的双曲线定位系统(SHPS,Synchronoushyperbola position systems),而是采用异步的椭圆定位系统(AEPS,Asynchronous-elliptical position systems).由于采用异步,无同步设备,系统得以简化.仿真结果表明,AEPS定位隋准度优于SHPS,其定位误差逼近于克拉美-罗下限(CRLB,Cramer-Rao lower bound).     

基于阵列天线的UWB定位方案研究

为实现简单而精确的定位,提出了一种基于阵列天线的超宽带(ultra wideband, UWB)定位方案。在定位源末端设置4根阵元天线,用于检测未知节点发射的UWB信号,各天线接收的信号经统一的中央处理单元,只需单个定位源就能完成未知节点的三维定位。通过UWB多径信号检测算法进行到达时间差(time difference of arrival, TDOA)估计,无需收发两端时钟同步,且避免了使用复杂的波束赋形技术。同时,提出了一种UWB多径信号检测算法,在分析误差模型对定位精度影响的基础上,以IEEE 802.15.4a信道模型的CM1~CM8为依据,对方案进行了误差性能仿真实验。结果表明,所提方案可实现精确定位,误差达厘米级。     

基于射频识别的室内定位系统算法研究

针对无源射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)定位问题,在对比分析基于信号到达角(Angle Of Arrival,AOA)和信号到达时间差(Time Difference Of Arrival,TDOA)2种定位算法的原理和优缺点的基础上提出了无源超高频(Ultra High Frequency,UHF)RFID室内定位混合方法,该方法以AOA定位算法为核心,融入了 TDOA算法时间差的思想,并使用步进电机代替天线阵列,以一定的角速度带着UHF RFID阅读器绕轴旋转扫描标签以估算待定位标签的位置.仿真结果表明:该室内定位混合方法的精度优于以上任何一种单独的定位算法,是一种更加有效、定位更加精确的技术手段.     

约束最小二乘无源定位算法的求解与分析

针对约束最小二乘无源定位算法中最优Lagrange乘数的求解问题,提出了新的计算方法。通过详细分析该定位算法的最优化问题求解过程,给出了求解最优Lagrange乘数的准确公式,同时将其转化为等价的多项式方程,并推导了相应的多项式方程系数。通过仿真实验,分析了最小二乘定位算法的性能,重点分析了最优Lagrange乘数的选取对算法性能的影响,并给出了经验选取方法,验证了所提方法的正确性和有效性。     

Joint TDOA and AOA location algorithm

For the joint time difference of arrival(TDOA) and angle of arrival(AOA) location scene,two methods are proposed based on the rectangular coordinates and the polar coordinates,respectively.The problem is solved perfectly by calculating the target position with the joint TDOA and AOA location.On the condition of rectangular coordinates,first of all,it figures out the radial range between target and reference stations,then calculates the location of the target.In the case of polar coordinates,first of all,it figures out the azimuth between target and reference stations,then figures out the radial range between target and reference stations,finally obtains the location of the target.Simultaneously,simulation analyses show that the theoretical analysis is correct,and the proposed methods also provide the application of the joint TDOA and AOA location algorithm with the theoretical basis.     

干扰源定位中到达时间差参数估计方法

卫星干扰源定位技术的关键之一是定位参数的测量。目前传统的定位时延估计算法无法满足在低信噪比环境下的到达时间差(time difference of arrival, TDOA)参数估计。为了进一步提高定位性能,提出了基于四阶累积量的最小均方误差算法(least mean square algorithm based on fourth-order cumulant, CUM-LMS),在使用四阶累积量进行时延估计的基础上,提取峰值信息,计算均方误差,得到准确的TDOA参数。实验结果表明,所提出的算法有效地提高了时延参数估计的性能。     

基于AOA的双机无源定位模型及其解算方法

在双机协同的无源定位算法中,角度信息有着非常重要的作用。为解决双机无源定位问题,提出了一种只利用角度信息的定位模型,并同时消去中间变量距离的影响。对比了最小二乘法、加权最小二乘法、总体最小二乘法、渐进无偏估计法等方法对该双机定位模型的解算。相比时差/到达角联合定位算法模型,该算法需要更少的观测信息和更少的观测误差,就能提高定位精度。仿真结果验证了上述4种解算算法的定位性能,证明了该算法在定位精度上的优秀性能。最后,还对4种算法在不同误差和约束条件下在双机协同观测定位中的定位精度进行了对比。     

基于NSCT变换的红外与可见光图像融合算法

分析了非子采样Contourlet变换滤波器组的设计与实现方法,提出一种基于非子采样Contourlet变换的红外与可见光图像融合算法。首先将图像作非子采样拉普拉斯金字塔尺度分解,并在各个尺度层对高频子带作非子采样方向分解;然后分别采用基于区域能量和区域方差的的融合规则得到融合图像的非子采样Contourlet低频系数和高频系数;最后再进行非子采样Contourlet逆变换得到融合图像。实验结果表明,该方法的融合效果优于àtrous小波变换方法和Contourlet变换方法。     

Hybrid TDOA/FDOA and track optimization of UAV swarm based on A-optimality

The source location based on the hybrid time difference of arrival(TDOA)/frequency difference of arrival(FDOA) is a basic problem in wireless sensor networks, and the layout of sensors in the hybrid TDOA/FDOA positioning will greatly affect the accuracy of positioning. Using unmanned aerial vehicle(UAV) as base stations, by optimizing the trajectory of the UAV swarm, an optimal positioning configuration is formed to improve the accuracy of the target position and velocity estimation. In this pap...     

基于CSS角点提取的红外与可见光图像匹配算法

针对红外与可见光图像中特征点匹配的难题,提出了一种基于曲率尺度空间（curvature scale space,CSS)角点提取的特征点匹配算法。首先采用基于曲率尺度空间的角点检测算法进行特征点提取;其次利用三维二次函数剔除低对比度的特征点;然后以特征点所在曲线的法线作为主方向,避免了图像的旋转代价;再通过计算构建特征点邻域的梯度方向在［0,π)范围的分布直方图,计算其统计特征并构造一个64维的特征点描述符,并进行归一化;最后采用最近邻算法实现直线匹配。实验结果表明,该算法能够有效地实现对红外与可见光图像特征点的精确匹配。     

Improved adaptive genetic algorithm based RFID positioning

The existing active tag-based radio frequency identi-fication (RFID) localization techniques show low accuracy in practical applications. To address such proble...     

基于相关算法消除高重信号的时差定位模糊

总结了多种解决高重频雷达信号时差定位模糊方法的基础上,提出了一种由相关算法推导出的新方法。该方法首先运用直方图计算出高重频信号的不同参差频率和对应的模糊时差,并在此基础上进行时差组合,然后对不同参差频率下的时差进行相关运算最终得出真实的时差。计算机仿真结果表明该方法能够消除时差定位模糊,验证了其可行性和有效性。     

基于稀疏重构的TOA定位估计算法

目标在定位空间中具有稀疏特性,基于该特点提出了一种稀疏重构的时延定位算法;已有的来波到达时间(time-of-arrival, TOA)算法大部分只利用了单次TOA进行估计,其定位结果受噪声影响较大,因此进一步提出对多样本的到达时间进行联合估计,从而提高算法对噪声的稳健性,并提高算法的定位精度。与已有算法相比,所提算法的优点是定位精度更高,对噪声有更强的稳健性。仿真结果验证了所提算法的有效性。