混合定位導(dǎo)航研究.pdf

1、隨著移動通信技術(shù)的快速發(fā)展和用戶對于安全性的迫切需要，移動臺定位已經(jīng)成為3GPP以及3GPP2必須支持的業(yè)務(wù)，但是目前的定位技術(shù)還不能滿足室內(nèi)定位與室外定位相結(jié)合，實現(xiàn)無縫、高精度、實時性好的定位的要求，為此本文對蜂窩網(wǎng)定位及其與GPS相結(jié)合的混合定位導(dǎo)航進(jìn)行了研究。 論文介紹了定位導(dǎo)航的基本概念和原理，并對現(xiàn)有的多種系統(tǒng)進(jìn)行了分析，通過了解國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀，對無線定位的物理原理進(jìn)行了論述，并在相應(yīng)數(shù)學(xué)模型下對TOA/TDOA

2、定位的多種算法進(jìn)行了分析，并引入了GPS定位解算中的Bancroft算法。然后對影響定位精度的主要因素進(jìn)行了深入分析，并將其歸納到不同的誤差源，發(fā)射機(jī)、傳播路徑、接收機(jī)和解算算法。在分析了3GPP定位網(wǎng)絡(luò)的物理和邏輯結(jié)構(gòu)、接口和信令的基礎(chǔ)上，分別介紹了GSM和CDMA網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)定位方法，尤其對其中的OTDOA-IPDL的定位原理和改進(jìn)方式進(jìn)行了詳細(xì)分析。 對GPS/蜂窩網(wǎng)混合定位的典型系統(tǒng)gpsOne從原理、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議流程、

3、定位方法和優(yōu)勢等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并得出了完整的數(shù)學(xué)模型。然后從不同的角度進(jìn)行了提高無線定位性能的研究：測量單元方面，定量分析了基站數(shù)目、基站幾何分布結(jié)構(gòu)、測量信號誤差對定位的影響，為LMU架設(shè)的物理位置和測量數(shù)據(jù)的選擇提供了依據(jù)；解算算法方面，研究了Fang算法、Chan算法、Taylor級數(shù)算法在典型環(huán)境下的性能，并在此基礎(chǔ)上提出Fang-Taylor級數(shù)算法；動態(tài)定位方面，采用擴(kuò)展的卡爾曼濾波器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并針對單基站NLO

4、S環(huán)境進(jìn)行了算法改進(jìn)；數(shù)據(jù)融合方面，通過Bancroft算法對1到3顆衛(wèi)星時結(jié)合蜂窩網(wǎng)測量信息進(jìn)行三維定位解算；同時對GPS/蜂窩網(wǎng)混合定位提出了兩點提高定位性能的設(shè)想。研究結(jié)果表明，通過優(yōu)化測量單元結(jié)構(gòu)和測量信息選擇，采用改進(jìn)的Fang-Taylor級數(shù)算法可以提高定位的成功率和精度；通過優(yōu)化的擴(kuò)展卡爾曼濾波器可以在一定程度上克服NLOS，滿足動態(tài)定位導(dǎo)航的精度和實時性要求；GPS/蜂窩網(wǎng)數(shù)據(jù)融合可以提高定位的可靠性，滿足室內(nèi)外定位的