TDOA中的修正牛顿及泰勒级数方法

在多站无源时差定位系统模型下,泰勒级数算法和牛顿算法在较差初始值条件下容易出现迭代发散问题.针对这一问题,提出了基于修正泰勒级数法和牛顿法的时差定位算法.该方法对于较差初始值引起的病态海森矩阵,运用正则化理论中的吉洪诺夫法或衰减奇异值分解法进行修正,其中控制海森矩阵修正量的重要的正则化参数由著名的L曲线理论确定.实验结果证明:相对于原泰勒级数及牛顿算法,经过改进后的算法对于较差的初始值,具有较高的概率使迭代算法的解稳健地收敛到目标的真实位置,并拥有较强的能力移除局部最小值;相对于时差定位模型下的一些广泛应用的线性解法,也成为闭式解法,在低信噪比环境下具有更高的定位精度.

改进二阶锥松弛和泰勒级数展开在TDOA无源定位中的应用

针对二阶锥松弛算法无法对凸包外的目标进行有效定位的问题,本文提出基于改进二阶锥松弛和泰勒级数展开的TDOA定位算法。首先,给出在视距条件下接收站位置信息无误差的TDOA定位的加权最小二乘模型;其次,简要分析凸包问题的形成原因,并提出解决思路,即在传统二阶锥松弛算法的基础上增加新的惩罚项,使松弛后的约束条件进一步逼近原问题约束,从而有效解决二阶锥松弛定位中的凸包问题。与此同时,文中还给出了新增惩罚项的选取准则;再次,将松弛后的模型转换成二阶锥形式进行求解;最后用二阶锥松弛算法的估计值作为初始值进行泰勒迭代,进一步提高估值精度。仿真结果表明本文算法有效,可以对凸包外的目标实现高精度定位,其RMSE曲线逼近克拉美罗下限。

快速高精度双站距离空间投影定位算法

传统的传感器网络多目标定位方法面临的关键问题是目标与回波数据之间的匹配关联,而关联过程会带来计算量大以及如何准确提取目标的问题。基于成像策略的双站距离空间投影(Bistatic Range Space Projection,BRSP)定位算法可以有效地解决回波关联问题。然而,此算法存在运算量较大以及定位精度较低的问题。该文提出一种快速高精度双站距离空间投影(Fast and High Precision Bistatic Range Space Projection)定位算法。该算法采用分层处理,先进行低分辨率投影定位,获取目标可能区域,再以更高分辨率在目标可能区域进行投影定位,以减少运算量。然后将定位结果作为初值,构建方程组,利用泰勒级数展开算法进一步提高定位精度。仿真验证了该文所提方法的有效性,与BRSP定位算法相比,该文算法在提高定位精度的同时,相同硬件条件下定位速度可以提高数十倍,有利于实现实时定位。

基于VBKF-CPA-TSA算法的UWB定位技术

设施内移动农业设备的精准定位是农业智能化、无人化发展的关键。针对设施内GPS拒止环境下农业设备的定位问题,提出利用超宽带(UWB)系统构建设施内移动农业设备的导航定位系统。为了提高移动农业设备的定位精度,提出利用变分卡尔曼滤波(VBKF)对UWB系统的4个测量距离进行平滑处理,提高测量距离的估计精度,采用全质心定位算法(CPA)求解目标节点的位置坐标;为了进一步提高定位精度,利用改进的泰勒级数优化算法(TSA)对VBKF-CPA方法的定位结果进行优化处理。以移动机器人为实验平台,利用UWB系统在室内开展了动静态模拟实验,验证所提方法的有效性。实验结果表明,VBKF-CPA-TSA算法能提升目标节点的定位精度,获得较稳定的定位结果,x轴、y轴、z轴的平均误差由0.085、0.071、0.064 m减小为0.034、0.032、0.028 m,平均估计精度分别提高了60%、54.9%、56.3%;VBKF-CPA-TSA算法的动态定位轨迹更逼近真实轨迹,表明所提定位算法能提高设施内UWB系统的定位精度,该方法为设施内GPS拒止环境中移动农业设备的定位提供新方法。

改进的Taylor-Chan算法的多点定位精度研究

多点定位系统因其具有高精度、建站灵活和安装简便等优点,已经被广泛应用于民航监视系统中,目的是减少雷达覆盖盲区,改善天气状况对空管监视数据的影响,增加对目标定位的精度,加强对机场的安全监控,提出了一种改进的Taylor-Chan算法计算航空器的位置,算法的初始值是基于Taylor运行结果的初始值,并通过迭代Chan算法。在假定的理想条件下,对算法进行仿真,其结果表明,与Chan、Taylor、Chan-Taylor三种算法相比较,改进的Taylor-Chan算法的结果模型简单并且精度较高。

基于TDOA的Taylor算法在UWB定位系统中的应用

在无线通信系统中,TDOA(到达时间差)是目前最有发展潜力的无线定位技术。其中的泰勒级数展开算法因其具有精度高和健壮性强等特点在求解非线性定位方程组中得到了广泛的应用。首先介绍了超宽带以及超宽带在定位中的应用,随后介绍了泰勒级数展开算法,并分析了它的优越性,最后通过实测和仿真分析得出泰勒级数展开算法在IR-UWB定位系统中是一种有效的定位算法。

一种改进的消除非周期分量交流采样数据修正法

运用泰勒级数和递归算法 ,提出一种改进的消除非周期分量交流采样数据修正法 ,阐述了该新方法的原理、递推过程、仿真结果以及同其他方法的比较 。

室内环境下基于图优化的UWB定位方法

针对室内三维环境中对定位结果准确性的要求,提出了一种基于图优化的室内超宽带(UWB)定位算法。首先,利用最小二乘法对UWB 技术测量的距离进行解算,得到第一次定位初值。然后,将第一次定位初值代入泰勒级数展开算法,得到更可靠的第二次定位初值。最后,建立包括定位残差和位移残差两项的目标函数,通过基于图优化的算法,得到目标函数的最小值,计算出优化之后的最终定位结果。通过样机实验验证定位精度,实验结果表明平均水平定位误差小于10cm,同时平均高度定位误差也比相同实验条件下使用Chan算法和改进的卡尔曼滤波方法分别低了77%和61%。

一种基于BP-GA的室内定位模型

使用BP-GA算法相结合的方法来作为室内定位模型的主要定位算法,在得到初始坐标后利用泰勒级数定位算法优化得到最终待测点坐标。该算法很好地减弱了室内环境对定位精度的影响,并且具有较高的精度。仿真实验验证了该模型的有效性。