基于时延估计的无线定位技术研究

随着无线通信系统的蓬勃发展和人们安全意识的不断提高，古老的无线定位技术又焕发出新的生命，同时也出现了许多新的研究课题，因此吸引了众多研究者的注意。在他们共同地努力下，无线定位技术得到了极大的发展，在国民安全、行动导航和弱势群体监控等方面的作用也越来越重要。 本文主要的研究是基于时延估计的无线定位技术，其研究的重点是被动模式无线定位技术的实现，同时为了提高定位精度和稳定性，对与之相关的几个重要问题的进行研究，如时延估计、误差抑制和定位算法优化等，提出了一些新的思路或者是对传统技术进行改进。最后单纯从定位精度的角度出发，对主动模式的无线定位技术进行了理论上的研究，为后续的研究提供理论基础。由于CDMA是当前主流通信网络之一，所以本文的研究主要针对于CDMA通信网络。本文主要内容如下： 1．研究了时延参数的估计技术，分析了扩频系统中的时延参数估计的共性和特性。对传统的群相关技术进行改进，提出了一种基于信噪比最大的群相关时延估计技术，尽可能的提高时延估计的稳定性。同时，从系统结构的角度考虑，提出了一种多级相关搜索的方法，以提高定位成功率。最后，对TOA的超分辨技术进行了分析。 2．研究了影响定位精度的三种重要的误差因素，分别是：基站几何布局、多径误差和NLOS误差。详细地分析了如何利用HDOP来判断基站几何布局的优劣，并对其进行优化。在多径误差抑制方面，提出了利用Teager-Kaiser算子对传统窄带相关技术进行改进，以期获得更好的抑制能力。另外，利用代价函数从一个新的角度对NLOS误差进行分析，并相应地给出了鉴定方法。 3．详细地讨论了基于最小二乘的定位算法。分别研究了基于传统最小二乘、两步最小二乘和基于Marquardt改进型最小二乘定位算法。研究的主要目的是在保证定位精度的前提下，解决传统最小二乘的收敛问题。紧接着给出了基于CDMA无线定位系统实现方法，其中包括：硬件设计、同步技术实现、软件设计和外场测试分析等等。 4．研究了主动模式的无线定位跟踪技术。以数据融合为理论基础，分别利用最小二乘算法和Kalman滤波算法对WLS&GPS联合定位跟踪技术进行