一种TDOA/AOA混合定位算法及其性能分析

在蜂窝移动通信系统中，智能天线阵列的应用使得服务基站（BS）能提供较准确的移动台（MS）电波到达角（AOA）测量值，从而可以用于对移动台的定位估计，文中对文献[1]的电波到达时间差（TDOA）定位算法进行了改进，提出了一种既能继承原算法的优良性能，又可充分利用AOA测量值信息提高定位性能的TDOA/AOA混合定位算法，该算法还具有解析表达式解。仿真结果表明，只要AOA测量值达到一定精度，该算法就能取得比文献[1]的单纯TDOA定位算法更好的性能。     

移动台定位估计数据融合增强模型及其仿真研究

为了提高蜂窝网中对移动台(MS)的定位精度，在文献[1]中，Kleine-Ostmann提出了一种对电波到达时间(TOA)和到达时间差(TDOA)测量值进行融合的模型。本文对该模型进行了改进，增加了AOA测量值的使用，提出了融合度更高的增强型数据融合模型。分析和仿真结果表明，只要AOA测量值达到一定精度要求，该模型就能取得更好的定位性能。     

一种改进的NLOS环境下的TDOA/AOA混合定位算法

在蜂窝移动通信系统中,利用基站测量的到达时间差(TDOA)和电波到达角(AOA)的混合定位方法能够比传统的TDOA方法提供更高的定位精度。但是在非视距(NLOS)条件下,当AOA的测量误差超过一定值时,定位的误差仍然很大。该文根据NLOS传播环境下附加传播时延服从指数分布的特性,估计附加时延的均值和方差,对TDOA测量值进行重构,再以AOA方法进行辅助定位。仿真结果表明,该算法能显著提高传统的TDOA和TDOA/AOA方法在NLOS传播环境下的定位精度。     

基于CFR虚拟阵列天线的AOA室内定位

准确地估计信号的到达角（Angle Of Arrival,AOA）为实现在室内高精度定位提供了可能,为了能够准确地估计室内多径信号的AOA,并提取出直射路径的AOA信息进行定位,本文提出一种利用信道频率响应信息（Channel Frequency Response,CFR）扩展阵列天线的亚米级室内定位系统.首先,采集CFR信息进行AOA和信号到达时间（Time Of Arrival,TOA）的联合估计;其次,提出了一种基于AOA和TOA二维聚类信息的直射路径识别算法;另外,还提出了可视环境（Line Of Sight,LOS）以及非可视环境（Non Line Of Sight,NLOS）的识别算法,可以准确的判断出当前接收机相对发射机是处于LOS还是NLOS环境;最后,利用现有的三天线Wi-Fi设备在室内进行了测角以及定位测试,实验结果表明本文提出的定位系统在室内LOS和NLOS环境下分别可以达到中值误差为0.8m,1.3m的定位精度,可用于室内高精度定位.     

一种在非视距环境中的TDOA/AOA混合定位方法

提出了一种在非视距环境中的到达时间差/到达角混合定位方法。该方法使用了两步卡尔曼滤波。先用卡尔曼滤波器对到达时间测量值进行预处理,以消除TOA测量值中的NLOS误差。再把经过预处理的TOA测量值输入到用卡尔曼滤波器实现的TDOA/AOA混合定位器中进行定位。实验证明,该方法的定位误差性能优于单纯的TDOA定位方法及静态定位方法中泰勒级数展开法的误差性能。     

无线Ad Hoc网络基于泰勒级数展开的节点定位技术

无线自组织网络（Ad Hoc）节点的位置信息提供路由选择及节点查询等功能。节点信号的到达时间（TOA）、到达时间差（TDOA）、信号到达入射角（AOA）和信号强度的测量值已被用作移动节点相对于参考信标的定位。对Ad Hoc网络节点定位进行了研究,基于所有节点均能提供TOA/TDOA测量值的假定,提出一种仅通过部分有定位能力节点就可计算所有节点在Ad-Hoc网络中位置的方法。在此基础上,使用泰勒级数展开算法和二次WLS估计求解非线性定位方程组,以获得更高的节点定位精度。     

对抗NLOS误差的TOA/AOA混合无线定位算法

信道的时间和空间的变化所导致的非视距（NLOS）传输是移动定位技术面临的巨大困难。为此,利用蜂窝网络的结构、信号到达时间（TOA）以及信号到达角度（AOA）提出了一种TOA／AOA混合定位算法,有效地解决了这一问题。研究了算法在不同类型NLOS误差下的表现,结果表明该算法能够有效地降低NLOS误差的影响,定位精度比其它算法有显著提高,而且在不同分布的NLOS误差下表现稳定。     

蜂窝无线网中的写作定位算法研究

在蜂窝无线网络中,单基站定位是最简单易行的定位方法,其需要利用基站测量移动终端信号的到达时间(TOA,time of arrival)和到达角(AOA,Angle of Arrival)信息.但是非视距(NLOS,Non Line of Sight)误差是影响定位精度的主要原因,为了抑制NLOS对定位精度的影响,提出了一种利用移动终端和中继节点之间的协作信息来提高定位精度的算法.该算法通过处理基站测量的TOA/AOA信息,以及移动终端到中继节点的TOA信息,利用中继节点与MS间的协作信息对估计的位置进行修正.仿真分析结果表明,在单基站蜂窝网中,提出的算法不仅整体提高了系统定位性能,而且在MS距离基站比较远的情况下,提出的协作定位算法的定位精度比现有的算法有明显提高.     

一种基于卡尔曼滤波的UWB定位算法

文中提出了一种基于卡尔曼滤波的UWB(Ultra Wide Band)定位算法,先用卡尔曼滤波算法对信号的到达时间测量值进行处理,以消除TOA(Time Of Arrival)测量值中的NLOS(Non.Line of Sight)误差,再对经过处理的TOA测量值进行TOA定位,理论分析和计算机仿真实验都表明:该方法的定位误差性能优于单纯的TDOA定位方法,具有较强的实用价值.     

RSS协助的ray-tracing室内定位算法

针对室内定位,当信号受到非视距(non-line-of-sight, NLOS)和多径传播的影响时,本文提出一种接收信号强度(Received Signal Strength, RSS)协助的Ray-tracing室内定位算法,改进已经提出的基于虚拟基站方法的信号到达时间 (Time of Arrival, TOA)和信号到达角度(Direction of Arrival, DOA)室内无线信号Ray-tracing模型,利用信号RSS测量值优化算法,实现TOA、DOA和RSS协同定位,提高室内多径及非视距环境下,无线定位的精度,降低算法复杂度,提高算法处理信号多重散射的能力并降低了对基站的依赖性适用环境更为广泛。首先通过RSS得到信号源可能存在的位置,随后利用Ray-tracing原理并使用虚拟基站,将非视距路径定位问题转化为视距路径定位问题,利用TOA和DOA对直射、透射、反射和绕射情况进行分析建模,最后使用最小二乘法对可能的位置进行筛选,得到信号源的最终位置。仿真结果表明,本算法较改进前拥有更高的定位精度。      

一种NLOS环境下的TOA/AOA定位算法

为了减小NLOS传播的影响,基于几何结构的单次反射统计信道模型,该文提出一种NLOS环境下的TOA/AOA定位算法。利用RBF神经网络较快的学习特性和逼近任意非线性映射的能力,对NLOS传播的误差进行修正以减小NLOS传播的影响,再利用最小二乘(LS)算法进行定位,从而提高系统的定位精度。仿真结果表明,该算法在NLOS环境下有较高的定位精度,性能优于Chan算法,Taylor算法和LS算法。     

一种基于圆环模型的网格搜索定位算法

为了降低非视距(Non-Line-of-Sight,NLOS)误差对定位精度的不利影响,提出了一种基于圆环模型的到达时间(Time of Arrival,TOA)/到达角(Angle of Arrival,AOA)混合定位算法。假设各基站(Base Station,BS)接收的多径信号都经历了散射体的单次散射,首先利用圆环模型的几何特征搜索圆环的半径,再根据圆环的半径、TOA信息和AOA信息确定散射体的位置;然后将散射体作为虚拟基站规划移动台(Mobile Station,MS)的可能位置范围,并使用网格搜索和约束判断来获得多个MS可能的估计位置;最后根据误差目标函数的大小进行选择性平均。在不同NLOS场景下的仿真结果表明,与现有算法相比,所提算法取得了更好的定位性能。     

一种基于单次散射体定位的TOA/AOA混合定位算法

为了降低非视距(Non-Line-of-Sight,NLOS)误差对定位精度的不利影响,提出了一种基于散射体定位的到达时间(Time of Arrival,TOA)/到达角(Angle of Arrival,AOA)混合定位算法.假设各基站(Base Station,BS)接收的多径信号都经历了散射体单次散射,首先利用...     

Acoustic Source Localization in Wireless Sensor Network

In this paper, we consider the problem of acoustic source localization in a wireless sensor network based on different measured signal quantities, such as the received signal strength (RSS), the angle of arrival (AOA) and the time of arrival (TOA). For each of these quantities, an appropriate weighted least squares criterion function is developed to be used for sound source localization. The weights of each criterion function take into account the decrease in the signal-to-noise ratio (SNR) with distance from the source. In addition, RSS localization algorithm proposed in this paper provides improvement of the localization accuracy for low SNR. Finally, separate criterion functions for RSS, TOA and AOA are used together to obtain minimal localization error and maximal reliability of the acoustic source localization. Simulation analysis confirms improved performance of the proposed localization algorithm.     

Hybrid TOA/AOA estimation error test and non‐line of sight identification in wireless location

In this paper, a modified time‐of‐arrival (TOA) estimation error test and a hybrid time‐of‐arrival/angle‐of‐arrival (TOA/AOA) estimation error test for identification of line of sight (LOS) base stations (BSs) are proposed. The proposed schemes aim to improve the location accuracy of wireless location systems suffering from the non‐line of sight (NLOS) propagation errors. The modified TOA‐based estimation error test is considered a straightforward approach in identifying the LOS‐BS set when the number of LOS BSs is greater than or equal to three. When both TOA and AOA metrics are available, hybrid TOA/AOA squares of normalized estimation errors are formulated by adopting the approximate maximum likelihood (AML) estimation. The proposed hybrid estimation error test scheme is capable of identifying the LOS/NLOS status of each BS, and performing location estimation in the situation where only two LOS BSs exist. Simulation results show that the proposed schemes are capable of correctly identifying the LOS BSs and improving the overall location accuracy. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

Robust Mobile Location Estimation Using Hybrid TOA/AOA Measurements in Cellular Systems

Estimating a location of mobile station is considerable interest in wireless cellular systems. This letter deals with a hybrid time-of-arrival (TOA)/angle-of-arrival (AOA) mobile location estimation under relatively low signal-to-noise ratio and moderately nonline-of-sight (NLOS) scenarios. To reduce location estimation errors, a robust estimator for hybrid TOA/AOA location systems is proposed by using the minimax mean-squared error (MSE) criterion. Simulation results demonstrate that the proposed estimator significantly outperforms the other least squares estimators.     

基于参数重构的非直达波混合定位算法

在蜂窝无线定位中,非视距(non-line-of-sight,NLOS)误差是影响定位精度的主要因素之一,故如何减轻NLOS误差影响是无线定位研究的热点。本文针对NLOS环境下的定位问题,提出基于参数重构的混合定位算法。首先利用波达角（angle-of-arrival,AOA）重构方法重构直达波AOA,随后充分利用AOA的重构结果,以最大似然估计法迭代估计直达波的波达时延（time-of-arrival,TOA）,最后利用这两个重构后的参数以视距（line-of-sight,LOS）混合定位方法估计出移动台的位置,以实现NLOS环境下的单基站定位,并获取较高的定位精度。这种方式无需视距与非视距识别,改进了传统的单目标参数重构模式。仿真结果验证了该算法的有效性。