基于OFDM數(shù)字廣播信號(hào)的無線定位與跟蹤關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、數(shù)字廣播是一種采用廣播方式傳輸數(shù)字化音視頻媒體流及各種數(shù)據(jù)信息的系統(tǒng)。數(shù)字廣播已在國(guó)外廣泛應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)也相繼展開。利用數(shù)字地面廣播、數(shù)字多媒體廣播信號(hào)也可得到一種新的無線定位方式。相對(duì)GPS，其優(yōu)勢(shì)在于：信號(hào)在室內(nèi)接收質(zhì)量良好；發(fā)射臺(tái)固定，易于捕獲信號(hào)；信號(hào)連續(xù)傳送，有利于提高定位精度；利用數(shù)字電視地面廣播基礎(chǔ)設(shè)施，定位方案更經(jīng)濟(jì)?？紤]到國(guó)內(nèi)及國(guó)外大多數(shù)國(guó)家候選或已采納的標(biāo)準(zhǔn)均采用多載波的正交頻分復(fù)用（OFDM）調(diào)制技術(shù)，因此，研究基于

2、OFDM的數(shù)字廣播定位技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。 本文工作圍繞基于OFDM數(shù)字廣播信號(hào)的無線定位與跟蹤關(guān)鍵問題展開，具體內(nèi)容包括：研究了基于OFDM數(shù)字廣播信號(hào)的測(cè)距方法，分析了影響測(cè)距精度的主要誤差和非視距問題；總結(jié)了視距環(huán)境下的定位跟蹤算法，提出了基于擴(kuò)展卡爾曼濾波器組修正重要采樣的粒子濾波方法；采用兩種不同的思路，提出了在視距和非視距環(huán)境下進(jìn)行定位跟蹤的算法，并研究了在此情況下定位跟蹤均方誤差的后驗(yàn)Cramer-Rao下限。

3、 論文的主要貢獻(xiàn)在于： 1、在視距環(huán)境下，針對(duì)一類狀態(tài)噪聲小、觀測(cè)噪聲大的系統(tǒng)模型的定位跟蹤問題，提出了基于擴(kuò)展卡爾曼濾波器組修正重要采樣的粒子濾波方法。相比于擴(kuò)展卡爾曼濾波和經(jīng)典的粒子濾波，該方法能提高定位精度，且收斂速度快，性能穩(wěn)健，受初始值設(shè)定誤差影響較小。 2、針對(duì)視距和非視距混合環(huán)境下的定位跟蹤問題，提出了基于改進(jìn)擴(kuò)展卡爾曼濾波器組結(jié)合數(shù)據(jù)融合的方法。該方法根據(jù)來自單個(gè)發(fā)射臺(tái)的信號(hào)測(cè)量值，利用改進(jìn)擴(kuò)展卡

4、爾曼濾波器組估計(jì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和非視距狀態(tài)，再通過數(shù)據(jù)融合得到當(dāng)前時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)估計(jì)。仿真實(shí)驗(yàn)表明，該方法在不同的視距和非視距條件下均滿足FCC-E911定位精度要求，且魯棒性強(qiáng)，復(fù)雜度滿足實(shí)時(shí)性要求。此外，算法的分布式結(jié)構(gòu)適合大規(guī)模集成電路并行處理，且能夠靈活地融合不同的測(cè)量方法及同步、異步測(cè)量方式，有利于未來不同信息獲取方式下的定位系統(tǒng)進(jìn)行合作定位。 3、在視距和非視距混合環(huán)境下，提出了基于RBPF方法聯(lián)合估計(jì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和視距環(huán)境變

5、量。該方法利用粒了濾波方法估計(jì)視距環(huán)境變量的后驗(yàn)概率密度，再通過分析方法得到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)估計(jì)。為提高估計(jì)精度，在粒子濾波過程中，采用最優(yōu)采樣函數(shù)獲得視距環(huán)境變量粒子，并通過后向預(yù)測(cè)方法選擇最有效的粒子用于視距環(huán)境變量估計(jì)。仿真實(shí)驗(yàn)表明，相比現(xiàn)有算法，該方法受先驗(yàn)概率設(shè)定誤差的影響較小，在視距和非視距轉(zhuǎn)移概率無法正確估計(jì)時(shí)，定位精度增益明顯。 4、基于視距和非視距混合環(huán)境下的定位跟蹤問題，提出了跟蹤誤差后驗(yàn)Cramer-Rao下限新的