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CDMA蜂窝网无线定位技术中nlos误差的抑制方法

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科学技术与工程 2013年第5期21卷 1186-1190页

作者：高昭昭杨向星张群邓冬虎褚一凡电子信息控制重点实验室空军工程大学信息与导航学院中国人民解放军94865部队

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... 详细信息

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。

关键词： CDMA TDOA nlos误差最陡梯度下降法

UWB定位的nlos误差抑制算法测试与优化

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UWB定位的NLOS误差抑制算法测试与优化

作者：李明昊海南大学

学位级别：硕士

随着物联网时代的到来,人们对位置信息的精度要求也越来越高。随着定位技术水平的提高以及无线通信中短距离高速率通信技术日趋完善,作为一项兴起不久的技术,超宽带(Ultra Wide Band,UWB)技术既可满足室内无线定位高精度、低能耗,又可... 详细信息

随着物联网时代的到来,人们对位置信息的精度要求也越来越高。随着定位技术水平的提高以及无线通信中短距离高速率通信技术日趋完善,作为一项兴起不久的技术,超宽带(Ultra Wide Band,UWB)技术既可满足室内无线定位高精度、低能耗,又可实现低复杂度的要求。对于直达路径(Direct Path,DP)的研究在UWB定位系统中是一个重要部分,一个定位系统性能的好与坏我们要由系统定位位置和实际位置的距离差来比较,而造成距离误差的主要原因是UWB信号传输过程中出现多径传播和非视距(Non-Line-of-Sight,nlos)现象。虽然UWB信号的时间分辨率在纳秒级,可在一定程度上降低多径效应对定位精度的干扰,但系统的带宽是有限的,于是同样存在多径误差。nlos误差则为UWB信号在传播过程中受到障碍物的干扰,导致信号传播产生额外时延而导致的距离误差。此时则需要误差抑制算法对测量结果进行一定的修正或补偿,这个过程产生四种经典算法,后人又在这些经典算法之上提出了一大批改进算法,但这些算法还只停留在实验室中,很少有真正的工程应用来证明他们的实际效果。实际定位情况中,环境一般都更加复杂,无法通过固定传输模型等方式有效消除nlos误差,也无法通过仿真有效模拟真实传输特性。本文将结合自主研发的UWB定位实际产品,对障碍物较少的展厅环境、电磁环境复杂,墙壁、承重柱较多的实验区环境、非视距和多径环境复杂的办公室环境进行nlos各种误差抑制手段的实际测试,在选取某一环境下对非视距及多径误差抑制效果最好的算法之后,加入不同的滤波算法,选出不同环境下误差抑制算法及滤波算法的最优化组合,并对测试过程中所遇到的问题进行分析与优化改进,进一步提高UWB定位的精准度。在以展厅为代表的相对空旷的环境中和在以实验区为代表的电磁环境较为复杂,存在墙壁、承重柱遮挡等nlos环境下,Chan算法及泰勒展开算法的定位效果较好,但基于泰勒展开算法巨大的计算量,优先选取Chan算法,加入滤波算法后卡尔曼滤波算法表现较好,整个系统实际误差分别在8cm和15cm左右,在以办公区为代表的墙壁较多较厚、建筑结构复杂的完全非视距环境下,泰勒算法虽然计算量较大,但定位表现相对较好。虽然定位误差在30cm左右,但在完全非视距条件下,这种定位效果可以接受。

关键词：位置信息 UWB定位 nlos误差误差抑制算法实际测试分析与优化改进

基于两步Kalman滤波的nlos误差抑制算法

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全球定位系统 2023年第5期48卷 32-37页

作者：贾时蕾王潜心中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

针对超宽带(ultra wide band,UWB)定位中影响定位精度的非视距(non line of sight,nlos)传播误差问题,提出了一种基于Kalman滤波的nlos误差二次消除方法.该方法利用nlos误差与测量误差之间的相互独立性,借助Kalman滤波将nlos误差从总误... 详细信息

针对超宽带(ultra wide band,UWB)定位中影响定位精度的非视距(non line of sight,nlos)传播误差问题,提出了一种基于Kalman滤波的nlos误差二次消除方法.该方法利用nlos误差与测量误差之间的相互独立性,借助Kalman滤波将nlos误差从总误差中单独分离出来,对其进行实时估计,并将该nlos误差估计值作为nlos误差辨别及测距值修正的依据.通过Kalman滤波对到达时间(time of arrival,TOA)测距值进行二次估计、鉴别及修正以提高TOA测距精度,从而实现室内复杂环境下的UWB精准实时定位.仿真实验结果表明:该方法不仅能够对nlos误差实现良好的跟踪估计,对视距(line of sight,LoS)/nlos环境转变也具有较强的灵敏感知能力,同时nlos误差测距值在应用该方法后的定位性能逼近于LoS环境下的理想状态.

关键词：超宽带(UWB) nlos误差 TOA测距 Kalman滤波视距重构

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基于三阶累积量的nlos误差抑制算法及其在WCDMA系统中的测试

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信息工程大学学报 2011年第4期12卷 409-413,421页

作者：王建辉胡捍英任修坤信息工程大学信息工程学院河南郑州450002

非视距传播(nlos)误差是蜂窝网系统提高定位精度必须解决的关键问题。首先提出了一种基于三阶累积量的nlos误差抑制算法,并根据nlos误差大小和信号斜度之间的关系,给出了一种基于偏差Kalman滤波的nlos误差抑制算法。文章基于WCDMA系统... 详细信息

非视距传播(nlos)误差是蜂窝网系统提高定位精度必须解决的关键问题。首先提出了一种基于三阶累积量的nlos误差抑制算法,并根据nlos误差大小和信号斜度之间的关系,给出了一种基于偏差Kalman滤波的nlos误差抑制算法。文章基于WCDMA系统构建了定位测试平台,通过实测数据验证了算法的有效性。

关键词：无线定位 nlos误差三阶累积量斜度

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一种降低nlos误差影响的节点定位算法

信息工程大学学报 2012年第5期13卷 573-577页

作者：鲁旭阳张效义刘广怡张瑞琴信息工程大学信息系统工程学院河南郑州450002

针对基于测距的节点定位算法在非视距环境下定位精度较低的问题,文章从两个方面对其进行改进:将粒子群优化算法应用于节点定位,并对其参数设置和目标函数选取进行了改进;利用nlos(Non-Line-of-Sight)测距信息对未知节点可能存在区域进... 详细信息

针对基于测距的节点定位算法在非视距环境下定位精度较低的问题,文章从两个方面对其进行改进:将粒子群优化算法应用于节点定位,并对其参数设置和目标函数选取进行了改进;利用nlos(Non-Line-of-Sight)测距信息对未知节点可能存在区域进行估计,缩小粒子搜索范围。仿真结果表明,在非视距环境下,改进算法的定位精度和稳定性有明显的改善,是一种可行的无线传感器网络节点定位的解决方案。

关键词：无线传感器网络粒子群优化 nlos误差节点定位

对抗nlos误差的TOA/AOA混合无线定位算法

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电讯技术 2006年第6期46卷 167-171页

作者：何燕胡捍英周山解放军信息工程大学信息工程学院郑州450002

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... 详细信息

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。

关键词：移动通信定位算法 TOA/AOA nlos误差

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用残差加权对抗nlos误差的移动定位算法

无线电通信技术 2007年第5期33卷 35-37页

作者：何燕尹蕾胡捍英解放军信息工程大学信息工程学院河南郑州450002

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。利用UMTS-FDD的特性以及信号到达时间(TOA)提出了一种残差加权定位算法。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... 详细信息

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。利用UMTS-FDD的特性以及信号到达时间(TOA)提出了一种残差加权定位算法。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,定位精度有显著提高,而且在不同分布的nlos误差下表现稳定。

关键词：移动通信定位算法 TOA nlos误差残差加权

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码分多址定位中时延配对及非视距误差抑制

电波科学学报 2012年第6期27卷 1249-1255页

作者：邓冬虎张群林永照柏鹏高昭昭空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077 空军工程大学综合电子信息系统研究中心陕西西安710077 信息综合控制重点实验室四川成都610036

在利用码分多址(CDMA)蜂窝网信号对运动目标进行定位的过程中,存在各基站与时延参数不能准确配对及非视距(nlos)误差严重影响定位性能的问题。针对时延参数配对问题,利用CDMA各基站导频序列与其他基站相差64个码片的整数倍这一特性,提... 详细信息

在利用码分多址(CDMA)蜂窝网信号对运动目标进行定位的过程中,存在各基站与时延参数不能准确配对及非视距(nlos)误差严重影响定位性能的问题。针对时延参数配对问题,利用CDMA各基站导频序列与其他基站相差64个码片的整数倍这一特性,提出了一种基于移位配准的配对办法;针对非视距误差问题,提出了一种基于假定非视距基站的方差函数,并以此作为权值,利用加权平均的办法实现对目标的定位。仿真分析表明:所提出的方案可以有效地实现各基站与时延的配对,并减小非视距误差的影响。另外,当根据所提方差函数检测出的非视距基站数量较少时,结合Taylor级数展开算法,可以进一步提高对目标的定位精度。

关键词： CDMA 目标定位时延配对 nlos误差

顾及非视距与系统误差的UWB质量控制及其与GNSS/INS的组合定位

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仪器仪表学报 2024年第5期45卷 51-60页

作者：吴鹏博潘树国高旺刘宏贾丰硕东南大学仪器科学与工程学院南京210096

为提高GNSS拒止环境下定位系统的定位精度与稳定性,本文提出了顾及非视距与系统误差的UWB质量控制方法,并实现了其与GNSS/INS的组合定位。首先,综合考虑系统的稳定性与定位精度,以GNSS/INS松组合+UWB/INS紧组合的方式构建集中式卡尔曼滤... 详细信息

为提高GNSS拒止环境下定位系统的定位精度与稳定性,本文提出了顾及非视距与系统误差的UWB质量控制方法,并实现了其与GNSS/INS的组合定位。首先,综合考虑系统的稳定性与定位精度,以GNSS/INS松组合+UWB/INS紧组合的方式构建集中式卡尔曼滤波;在此基础上,针对UWB中存在的nlos误差,设计了基于滑动窗口与滤波新息向量的两步nlos误差识别方法;最后,采用基于滤波估计的方法实时补偿UWB中的系统误差。实验结果表明,本文提出的UWB质量控制方法能够有效减小nlos与系统误差的影响,GNSS/UWB/INS组合算法水平定位误差在5cm以内。在UWB布局合理的情况下,该方法无需依赖过多基站也可实现较高的定位精度。

关键词： GNSS/UWB/INS组合导航扩展卡尔曼滤波质量控制 nlos误差