利用數(shù)字電視廣播信號的被動定位算法研究.pdf

1、數(shù)字電視(DTV)地面廣播作為一種全新的信息傳輸技術(shù)已在國外廣泛應(yīng)用，如歐洲的DVB-T、日本的ISDB-T、美國的ATSC等，國內(nèi)的DTV廣播服務(wù)也相繼展開。利用DTV廣播信號進行被動定位的新技術(shù)開始被提出并發(fā)展成一個重要的研究方向。相對于GPS等定位技術(shù)，基于DTV信號的被動定位具有傳輸功率高，室內(nèi)接收質(zhì)量好;發(fā)射臺固定，信號易于捕獲;可提供一定物理遮擋下的連續(xù)定位;定位實時性高;自主性和保密性好;利用現(xiàn)有的DTV地面廣播基礎(chǔ)設(shè)施，

2、定位方案更經(jīng)濟等諸多優(yōu)勢。從目前主要的DTV地面廣播標(biāo)準(zhǔn)來看，應(yīng)用OFDM技術(shù)的數(shù)字電視系統(tǒng)已成為未來數(shù)字電視技術(shù)發(fā)展的主流，因此，研究基于OFDM的DTV定位具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文工作圍繞基于OFDM技術(shù)的DTV廣播信號被動定位的關(guān)鍵問題展開，論文主要貢獻如下:
　　 1、分析與總結(jié)了現(xiàn)有基于OFDM信號的時延估計方法。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合DTV廣播信號標(biāo)準(zhǔn)，提出了一種基于在線信號重構(gòu)與廣義互相關(guān)準(zhǔn)確估計DTV地

3、面廣播信號時延的算法，通過在線重構(gòu)和不斷更新DTV發(fā)射信號樣本，并與接收信號采樣值進行GCC運算，檢測相關(guān)峰值，估計出DTV信號經(jīng)不同傳輸路徑到達移動定位接收機的傳輸時延，并進行仿真與結(jié)果分析。提出了一種適用于DTV定位的基于雙向空間平滑與修正MUSIC矩陣分解的高分辨率時延估計算法，利用OFDM符號的離散導(dǎo)頻估計信道的頻率響應(yīng)，然后采用雙向空間平滑技術(shù)對OFDM頻率響應(yīng)采樣數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，并對信道頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣進行重構(gòu)與修正，

4、最后計算MUSIC空間譜得到OFDM信號的TOA估計;并通過與現(xiàn)有方法的仿真對比驗證了算法的性能。
　　 2、針對數(shù)字地面廣播的多徑傳播特性，分析了DTV定位系統(tǒng)中移動臺相對遠端DTV發(fā)射臺存在非勻速運動時引起的微多普勒效應(yīng)，提出了利用FRFT來檢測DVB-T系統(tǒng)中導(dǎo)頻子載波接收信號的微多普勒特征，并采用多分量LFM信號分離方法逐次分離估計出各徑的微多普勒參數(shù)。仿真實驗表明，該算法能夠從噪聲中準(zhǔn)確分離、提取與估計不同路徑多個信號

5、分量的微多普勒值，具有良好的估計精度和較好的實用性。
　　 3、提出了一種基于聯(lián)邦UKF的移動位置最優(yōu)估計與融合新方法。該算法以Singer移動臺運動模型作為參考系統(tǒng)、簡化UKF濾波器作為子濾波器，對兩組獨立檢測的TOA和Doppler測量值進行局部估計;主濾波器對子濾波器的估計結(jié)果按標(biāo)量加權(quán)進行最優(yōu)融合，得到全局最優(yōu)或次最優(yōu)融合估計結(jié)果，并用來對子濾波器和參考系統(tǒng)進行反饋和信息重置，以進行下一步的估計。通過仿真試驗給出了該算法

6、用于移動臺位置與速度估計的效果和性能評估，并與基于TOA和基于Doppler的簡化UKF方法做了詳細比較，表明該算法能有效降低移動臺位置與速度估計的誤差和方差，具有良好的RMSE和均值誤差CDF性能。
　　 4、提出了DTV-SFN定位中一種基于SVC的多源數(shù)據(jù)聚類分析與參數(shù)估計算法，實現(xiàn)了對源自不同基站多個路徑分量的時延/微多普勒測量參數(shù)的準(zhǔn)確分離與提取;在此基礎(chǔ)上提出了基于NN和PDA的算法，實現(xiàn)TOA、Doppler測量值