室内环境下无线干涉定位系统的多径误差分析

无线干涉定位系统(RIPS)通过获得无线传感网络中节点的相位来实现对节点精确定位。介绍无线干涉定位算法,利用多径效应误差模型实现对RIPS定位结果的多径修正。构建RIPS室内定位仿真模型和硬件平台进行多径环境下的室内测距实验,结果显示实测误差远高于仿真误差。对此,从采样方式、反射系数和节点高度3个方面定量分析造成测距误差的原因。分析结果表明,采样方式、反射系数和定位节点高度设置是造成RIPS实际测量误差的主要因素,经过理论修正后测距误差可以降低87.61%。

大范围无线电干涉定位系统

无线电干涉定位系统(radio interferometric positioning system,RIPS)是一种新型的高精度、低成本定位技术.但是,受到模糊解问题的制约,RIPS难以适用于网络节点在大范围稀疏布设的无线传感器网络.通过理论和仿真分析,得到定位精度与测量频率数及测量系统占据的总带宽成正比的结果.由于RIPS的非模糊解距离与测量频率间隔成反比,上述结果意味着扩大RIPS的节点布设距离就需要牺牲系统的定位精度.为了解决这一矛盾,提出了一种新的测量频率配置方法(two frenquency intervals,TFI).TFI使用大小两种测量频率间隔,其中小测量频率间隔用于扩展非模糊解距离,而大频率间隔用于保证测量精度.大量仿真和野外实验结果表明,在使用相同的频率数和测量带宽的情况下,TFI方式在保持定位精度的同时能够显著扩大节点的布设距离,因此更加适用于构造大范围的无线电干涉定位系统.

基于无线电干涉的室内定位跟踪方法

无线电干涉定位系统(Radio Interferometric Positioning System,RIPS)是一种新型高精度测相定位系统,但RIPS在室内环境受多径效应影响无法进行有效定位。首先揭示了由多径引起的RIPS相位观测误差具有空间多样性特征,服从"类高斯"统计分布,然后提出基于无线电干涉的室内定位跟踪方法 RIT(Radio Interferometric Tracking)。不同于传统RIPS,RIT利多径相位误差的统计分布特性对运动速度进行估计,以此来完成室内目标的有效定位和跟踪。基于USRP N210软件无线电平台构建了原型系统,并在室内环境进行实际系统实验。实验结果表明,随着距离的增长RIT定位误差均值和中值大致稳定在80 cm和70 cm,相比RIPS分别下降了87.8%和60.7%,验证了RIT方法的有效性。

支持移动锚节点的无线电干涉测距信号设计

为了使无线电干涉定位系统(RIPS)支持移动锚节点在发射测距信号的同时将自身变化的位置信息广播出去,提出使用二进制频移键控(BFSK)信号代替原单音信号作为新的测距信号。设计了新信号参数,可以从新信号相位中提取节点间的距离信息。提出了基于解调数据辅助的最大似然估计法,用于BFSK信号的相位估计。通过仿真可以得到在中高信噪比时,所提估计方法能够达到克拉美罗界,且相比无解调数据辅助的方法,在达到相同性能时可节省约3dB的信号功率。结果表明,使用BFSK信号时,RIPS可以应用于含有移动锚节点的传感器网络节点定位中。

大范围无线电干涉定位系统

针对无线电干涉定位系统(RIPS)受模糊解问题的制约,难以适用于大范围稀疏布设的无线传感器网络的缺点,提出了一种两频率间隔配置方法(two frequency intervals method,TFIM).通过理论和仿真分析,得到RIPS定位精度与测量频率数及测量系统占据的总带宽的平方成正比的结论.仿真与实验结果表明:在相同的测量频率数和带宽条件下,TFIM可以在保持定位精度的同时显著扩大节点的布设距离,克服了大距离布设时的系统定位精度不高的问题,拓展了RIPS的应用范围.