基于散射体识别与定位的移动终端定位技术研究

随着科技的进步与时代的发展,现代通信技术发展迅速、日新月异。经过三十多年增长,改变了人们的生活方式,并成为推动社会发展的最重要动力之一。现代通信技术的进步带动了定位业务的蓬勃发展,因此与之相关的无线定位技术也显得至关重要。目前,人们研究的定位算法在视距条件下已具有很高的定位精度,基本满足人们的需求。但在非视距条件下,由于障碍物的存在信号不能直接到达基站,因此无法得到精确可靠的位置信息。因此,本文在非视距情况下研究单次散射路径的识别与匹配问题以及基于散射体的高性能定位算法,本文的主要工作如下:首先,通过阅读文献,分析总结了当前NLOS情况下,利用散射体作为定位信息进行定位的研究现状。简述了LOS情况下的定位算法、相关的定位精度评价指标,对NLOS环境进行了分析,重点研究了基于TDOA的定位算法,仿真分析了三种经典的TDOA算法的定位精度。其次,针对NLOS环境中的单次散射路径识别匹配问题,研究了识别匹配算法以确定来自同一散射体的单次散射路径。根据基站测量参数的差异,研究了基于LPMD线的单次散射路径识别算法并提出了改进算法,再对识别后的单次散射路径进行了匹配,以及提出了基于距离残差的单次散射路径识别匹配算法。然后,针对NLOS环境中的定位问题,提出了一种将散射体作为虚拟基站的移动终端定位算法。根据识别匹配的单次散射路径利用LOS环境中的定位算法定位散射体,之后将散射体作为虚拟基站定位MS。针对单次散射路径数目差异设计了不同的散射体定位算法,之后将散射体作为虚拟基站定位移动终端时,根据测量参数的差异和虚拟基站的数目不同,研究了在虚拟基站数目多于两个场景下的TDOA定位算法或TDOA/AOA定位算法和在虚拟基站数目只有一个或两个且没有发射角AOD场景下的的HTA优化算法、TACA优化算法。仿真结果表明本文算法提升了定位精度,有良好的定位性能。接着,研究了一种基于多天线的定位算法。该算法考虑在天线距离较近时,天线接收的单次散射路径来自同一散射体,并假设接收天线噪声相同,利用天线的几何关系求解出散射体的位置,然后将该散射体作为虚拟基站,实现对移动台的LOS定位。仿真结果表明,该方法能削弱由NLOS引起的定位误差,提升定位精度。最后,对本文展开的工作进行了简单的总结,展望了后续工作内容和方向。