提出一种基于超宽带(ultra wideband,UWB)信号到达时间估计(time of arrival,TOA)/到达角度估计(angle of arrival,AOA)联合估计的无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)定位方案,只需要一个参考节点就可以实现对其他传感器节...提出一种基于超宽带(ultra wideband,UWB)信号到达时间估计(time of arrival,TOA)/到达角度估计(angle of arrival,AOA)联合估计的无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)定位方案,只需要一个参考节点就可以实现对其他传感器节点的2D相对定位,并且不需要时钟同步,适合于传感器网络节点的低成本设计需求.利用往返时间(round trip time,RTT)进行TOA估计,给出了基于多径检测的TOA估计算法;利用到达时间差估计(time difference of arrival,TDOA)进行AOA估计,因而无需借助复杂的天线波束赋形技术.同时,分析了定位误差模型对定位性能的影响,并通过IEEE802.15.4a信道下的仿真实验进行了验证,结果表明了所提方案的有效性.展开更多
An improved hybrid Time of Arrival (ToA)/ Angle of Arrival (AoA) location algorithm by adopting Gauss-Newton iterative algorithm is proposed. It is with the advantage of fast convergence and combining with the grid-se...An improved hybrid Time of Arrival (ToA)/ Angle of Arrival (AoA) location algorithm by adopting Gauss-Newton iterative algorithm is proposed. It is with the advantage of fast convergence and combining with the grid-search-based method to optimize the initial object coordinates of the iteration, meanwhile, under the condition of small measurement errors caused by noises of ToA and AoA, the algorithm performance can be improved effectively. In the Non-Line-of-Sight (NLoS) environments of the Wireless Sensor Network (WSN), simulation results show that improved accuracy is gained with moderate flexibility and fast steady convergence compared with the existing algorithms.展开更多
为了解决传统室内定位技术成本较高、稳定性差以及难于部署等问题,提出一种将到达时间(time of arrival,TOA)与到达角(angle of arrival,AOA)相结合的室内定位系统.该系统由定位基站与被控定位单元组成,其特征在于使用对射式布置的超声...为了解决传统室内定位技术成本较高、稳定性差以及难于部署等问题,提出一种将到达时间(time of arrival,TOA)与到达角(angle of arrival,AOA)相结合的室内定位系统.该系统由定位基站与被控定位单元组成,其特征在于使用对射式布置的超声波传感器获取定位基站与被控定位单元之间的距离特征,利用角度传感器获取被控定位单元相对于定位基站的角度特征,以单基站就实现了精确的室内定位过程.分析了该系统基本结构与原理,建立定位与控制模型,在一定范围内对其定点定位精度与跟随定位精度进行了实验验证.实验结果表明:该系统结构简单,易于安装布置,鲁棒性强,在测试范围内的最大定点定位误差不超过5 cm,跟随定位误差不超过15 cm.展开更多
针对某些特殊的微小区移动通信环境,比如空旷的广场或者大型购物商厦等,移动台(Mobile station,MS)周围散射体可能很少,甚至于为零,在已有模型基础上建立了一种新的3-D空间模型——空心半球体空间模型。散射体均匀分布在移动台附近空间...针对某些特殊的微小区移动通信环境,比如空旷的广场或者大型购物商厦等,移动台(Mobile station,MS)周围散射体可能很少,甚至于为零,在已有模型基础上建立了一种新的3-D空间模型——空心半球体空间模型。散射体均匀分布在移动台附近空间内,而基站(Base station,BS)的位置在离地面有一定的高度。在水平平面和垂直平面内分别推导出来波信号的到达角度(Angle of arrival,AOA)的概率密度函数表达式,另外也研究了信号到达时间(Time of arrival,TOA)的概率密度函数。估计结果与某些2-D和3-D模型对比,表明本模型的信道参数估计符合以往的理论,对空间统计信道模型的研究和应用提供了有效的支持与拓展。展开更多
针对室内外无线传播环境,提出一个三维几何散射体信道模型,假设散射体分布在一个椭球体内,移动台和基站分别位于椭球的两个焦点处。描述波达信号在空间和时间上的统计分布特性,推导出波达信号在方位角平面和仰角平面到达角度(angle of a...针对室内外无线传播环境,提出一个三维几何散射体信道模型,假设散射体分布在一个椭球体内,移动台和基站分别位于椭球的两个焦点处。描述波达信号在空间和时间上的统计分布特性,推导出波达信号在方位角平面和仰角平面到达角度(angle of arrival,AOA)概率密度函数(probability density functions,PDF)的解析表达式,研究信号到达时间(time of arrival,TOA)的概率密度函数。数值仿真结果与一些存在的2D模型和可测量数据对比,比较结果表明,该模型的信道参数估计结果符合理论和经验,拓展了室内外3D空间统计信道模型的研究。展开更多
针对传统的多基站定位容易引起通话质量干扰问题,提出了在TD-SCDMA蜂窝系统中,仅采用单个基站定位的混合定位算法(HPSR,hybrid positioning scheme with RSS)。在该算法中,设计了一种新的冗余RSS数据融合模型(RDFM,RSS data fusion mod...针对传统的多基站定位容易引起通话质量干扰问题,提出了在TD-SCDMA蜂窝系统中,仅采用单个基站定位的混合定位算法(HPSR,hybrid positioning scheme with RSS)。在该算法中,设计了一种新的冗余RSS数据融合模型(RDFM,RSS data fusion model)以消除非视距(NLOS,non-line-of-sight)误差,提高定位精度,并从理论推导证明了此模型的有效性。给出了运用在实际中的定位流程图,并进行了仿真验证,仿真结果表明,HPSR同时提高了TOA/AOA算法的稳定度和精确度。展开更多
文摘提出一种基于超宽带(ultra wideband,UWB)信号到达时间估计(time of arrival,TOA)/到达角度估计(angle of arrival,AOA)联合估计的无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)定位方案,只需要一个参考节点就可以实现对其他传感器节点的2D相对定位,并且不需要时钟同步,适合于传感器网络节点的低成本设计需求.利用往返时间(round trip time,RTT)进行TOA估计,给出了基于多径检测的TOA估计算法;利用到达时间差估计(time difference of arrival,TDOA)进行AOA估计,因而无需借助复杂的天线波束赋形技术.同时,分析了定位误差模型对定位性能的影响,并通过IEEE802.15.4a信道下的仿真实验进行了验证,结果表明了所提方案的有效性.
基金supported by National Natural Science Foundation of China under Grant No.61172073State Key Laboratory of Networking and Switching Technology (Beijing Universityof Posts and Telecommunications) under Grant No.SKLNST-2009-1-09+1 种基金Open Research Fund of National Mobile Communications Research Laboratory, Southeast University, P. R.ChinaChina Fundamental Research Funds for the Central Universities:Beijing Jiaotong University
文摘An improved hybrid Time of Arrival (ToA)/ Angle of Arrival (AoA) location algorithm by adopting Gauss-Newton iterative algorithm is proposed. It is with the advantage of fast convergence and combining with the grid-search-based method to optimize the initial object coordinates of the iteration, meanwhile, under the condition of small measurement errors caused by noises of ToA and AoA, the algorithm performance can be improved effectively. In the Non-Line-of-Sight (NLoS) environments of the Wireless Sensor Network (WSN), simulation results show that improved accuracy is gained with moderate flexibility and fast steady convergence compared with the existing algorithms.
文摘为了解决传统室内定位技术成本较高、稳定性差以及难于部署等问题,提出一种将到达时间(time of arrival,TOA)与到达角(angle of arrival,AOA)相结合的室内定位系统.该系统由定位基站与被控定位单元组成,其特征在于使用对射式布置的超声波传感器获取定位基站与被控定位单元之间的距离特征,利用角度传感器获取被控定位单元相对于定位基站的角度特征,以单基站就实现了精确的室内定位过程.分析了该系统基本结构与原理,建立定位与控制模型,在一定范围内对其定点定位精度与跟随定位精度进行了实验验证.实验结果表明:该系统结构简单,易于安装布置,鲁棒性强,在测试范围内的最大定点定位误差不超过5 cm,跟随定位误差不超过15 cm.
文摘针对某些特殊的微小区移动通信环境,比如空旷的广场或者大型购物商厦等,移动台(Mobile station,MS)周围散射体可能很少,甚至于为零,在已有模型基础上建立了一种新的3-D空间模型——空心半球体空间模型。散射体均匀分布在移动台附近空间内,而基站(Base station,BS)的位置在离地面有一定的高度。在水平平面和垂直平面内分别推导出来波信号的到达角度(Angle of arrival,AOA)的概率密度函数表达式,另外也研究了信号到达时间(Time of arrival,TOA)的概率密度函数。估计结果与某些2-D和3-D模型对比,表明本模型的信道参数估计符合以往的理论,对空间统计信道模型的研究和应用提供了有效的支持与拓展。
文摘针对室内外无线传播环境,提出一个三维几何散射体信道模型,假设散射体分布在一个椭球体内,移动台和基站分别位于椭球的两个焦点处。描述波达信号在空间和时间上的统计分布特性,推导出波达信号在方位角平面和仰角平面到达角度(angle of arrival,AOA)概率密度函数(probability density functions,PDF)的解析表达式,研究信号到达时间(time of arrival,TOA)的概率密度函数。数值仿真结果与一些存在的2D模型和可测量数据对比,比较结果表明,该模型的信道参数估计结果符合理论和经验,拓展了室内外3D空间统计信道模型的研究。
文摘针对传统的多基站定位容易引起通话质量干扰问题,提出了在TD-SCDMA蜂窝系统中,仅采用单个基站定位的混合定位算法(HPSR,hybrid positioning scheme with RSS)。在该算法中,设计了一种新的冗余RSS数据融合模型(RDFM,RSS data fusion model)以消除非视距(NLOS,non-line-of-sight)误差,提高定位精度,并从理论推导证明了此模型的有效性。给出了运用在实际中的定位流程图,并进行了仿真验证,仿真结果表明,HPSR同时提高了TOA/AOA算法的稳定度和精确度。
