基于TDOA與GROA的多目標(biāo)聯(lián)合定位技術(shù)研究.pdf

1、基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)源無(wú)源被動(dòng)定位技術(shù)作為信號(hào)處理的重要研究?jī)?nèi)容，已在電磁頻譜監(jiān)測(cè)、雷達(dá)、聲納、麥克風(fēng)陣列、傳感器網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線通信等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用?；趥鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)的無(wú)線定位技術(shù)不僅為用戶提供位置信息服務(wù)、緊急救助和物品跟蹤功能，在保障國(guó)家安全和打擊犯罪方面也發(fā)揮了有效的作用。本文擬探索一種在定位節(jié)點(diǎn)位置存在誤差情況下，基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)無(wú)線電信號(hào)源聯(lián)合定位的新方法，擬結(jié)合被定位目標(biāo)的時(shí)域TDOA信息與能域GROA信息進(jìn)行綜合定位以提高

2、定位精度，為上述傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)應(yīng)用提供更加準(zhǔn)確的定位結(jié)果和可靠性。
　　 本文首先介紹了無(wú)線定位技術(shù)在各領(lǐng)域中的應(yīng)用，并對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及各種常用的定位技術(shù)進(jìn)行了討論。在此基礎(chǔ)上，在對(duì)信號(hào)源高精度無(wú)源被動(dòng)定位技術(shù)迫切需求的背景下，針對(duì)感知節(jié)點(diǎn)位置模糊條件下多目標(biāo)綜合定位問題，本文在感知節(jié)點(diǎn)位置信息存在模糊條件下將信號(hào)到達(dá)增益比(GROA)引入到僅采用信號(hào)到達(dá)時(shí)間差(TDOA)定位算法中，對(duì)定位精度提升量進(jìn)行研究，提出了基于

3、TDOA與GROA相聯(lián)合的多目標(biāo)定位代數(shù)閉式解算法，該算法聯(lián)合估計(jì)未知信號(hào)源位置與帶誤差感知節(jié)點(diǎn)位置以充分利用TDOA與GROA測(cè)量誤差中包含相同感知節(jié)點(diǎn)位置誤差的優(yōu)勢(shì)，并將信號(hào)源虛擬位置概念引入到算法推導(dǎo)中消除信號(hào)源位置與感知節(jié)點(diǎn)位置之間的相互限制關(guān)系，以得到用來(lái)求解代數(shù)閉式解的偽線性方程組，算法推導(dǎo)過程以兩個(gè)不相關(guān)信號(hào)源為例展開，所得到代數(shù)閉式解算法實(shí)現(xiàn)了定位精度對(duì)感知節(jié)點(diǎn)位置模糊性的免疫，此外，本文并推導(dǎo)得到了采用TDOA與GRO

4、A在感知節(jié)點(diǎn)位置錯(cuò)誤情況下對(duì)多目標(biāo)聯(lián)合定位的克拉美羅下界（CRLB）。
　　 仿真結(jié)果與分析表明，所提算法能夠克服感知節(jié)點(diǎn)位置較小模糊便會(huì)引入較大定位誤差的缺陷，在被定位信號(hào)帶寬大于8.5KHz、信噪比大于-4dB條件下，無(wú)論針對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)源、近場(chǎng)源還是內(nèi)場(chǎng)源，定位最小均方誤差對(duì)比僅采用TDOA信息的定位算法至少達(dá)到10dB性能提升效果，對(duì)比僅采用TDOA定位方法可以更好的接近CRLB，且該算法易于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，在野外救援、戰(zhàn)場(chǎng)頻譜監(jiān)測(cè)等