（交通信息工程及控制专业论文）非视距环境下的无线定位算法及其性能分析.pdf

西南交通大学博士研究生学位论文第1 页 摘要 利用移动台的位置信息，除了可以为移动用户提供安全保障外，还可以增 加系统性能，有效地管理网络资源、调节系统容量，提供基于位置信息的多种 多样增值服务。实现移动台定位通常需要两步，首先根据不同韵定位类型，估 计相应的定位参数。然后根据估计出的定位参数，采用相应的定位算法进行移 动台的位置估计。在现代无线通信环境( 特别是城市移动环境) 中，因受非视 距( n l o s ) 多径传播、几何精度因子等多种不利因素的影响，使得现有各种 移动终端( m s ) 定位方法都不可避免地受到很大影响，导致其定位性能显著下 降，难以在非视距多径条件下达到e 9 1 1 定位精度要求。本论文主要针对无线 定位过程中的第二步，致力于克服非视距多径环境下的定位误差，提出了一些 精度高的无线定位算法并对其性能进行了深入分析。 本文首先在分析n l o s 多径传播对t o 棚o a 定位算法影响的基础上， 研究了克服n l o s 误差的新型无线定位算法。第一种克服n l o s 误差的定位算 法是基于视距环境下经典c h a r t 和t a y l o r 算法的协同定位算法。其中，c h a n 是 一种具有解析表达式解的非递归定位算法，具有计算量小的优点，而且在视距 传播环境下是最大似然( m l ) 估计的高精度定位方法，但在n l o s 多径环境 下其定位精度显著下降。t a y l o r 级数展开法是一种需要初始估计位置的递归算 法，能够适用于各种信道环境，在初始估计位置与实际位置接近的情况下能较 快地收敛，得到准确的计算结果，但当初始位置选择不好时算法将很难保证收 敛。本文提出的协同定位算法，首先采用c h a r t 氏算法进行定位计算，计算结 果作为t a y l o r 级数展开算法的初始值，然后采用t a y l o r 级数展开算法再次对 m s 进行定位估计。为了避免少数情况下t a y l o r 算法定位结果的发散问题，本 文提出了根据c h a n 和t a y l o r 级数展开算法的定位结果进行系数加权，然后根 据加权系数对两种定位方法位置估计值进行处理，得出m s 最终的位置估计值。 研究结果表明，本文提出的协同定位方法在信道环境恶劣的情况下具有很高的 定位精度，并能克服t a y l o r 级数展开定位算法的发散问题。 本文第二种克服n l o s 多径影响的定位算法是基于几何约束关系的m l 定 位算法。该算法基于t o a 测量值，首先利用任意3 个t o a 值，根据t o a 值 与移动台位置、基站位置之间的几何关系，估计得到移动台的所有可能位置。 然后利用m l 算法，从所有可能位置中选择出一个最有可能是移动台真实位置 第1 i 页西南交通大学博士研究生学位论文 的估计值作为最后的定位结果。该算法能够获得最佳的估计值，可降低m l 计 算复杂性，不需要移动台初始位置，能有效抑制n l o s 误差，从而提高定位精 度。本算法不需要确切知道t o a 的条件概率密度函数，而且对t o a 的条件概 率密度函数参数误差不敏感。 由于受多径传播环境和功率控制等因素的影响，基于无线接收信号强度的 定位算法精度受限。但由于其定位技术容易实施，费用较小，不需要对移动终 端和基站硬件进行修改，仍然大量应用于g s m 等无线通信网络。本文针对现 有的g s m 网络定位系统，重点讨论了在不改变蜂窝网络结构的情况下，如何 利用现有网络提供的参数获得更高的定位精度。论文提出了基于场强差辅之以 g d o p 加权的数据融合定位方法，采用信号场强差作为基本的定位方法，采用 g d o p 加权对定位中间结果进行处理。通过利用某城市g s m 网络的实际测试 数据对模型进行了分析验证。结果表明，当定位误差小于3 0 0 米时，采用本文 提出的数据融合方法定位精度比常用的c i + t a 方法提高了近8 。若对测量报 告进行预处理后再进行定位，本文提出的方法在6 7 的概率下，定位误差小于 2 2 5 米，定位精度高于其它方法。论文还对基于场强差的标准定位算法定位精 度进行了分析，得出了其c r l b 界。 接着，论文讨论了基于几何结构的单次反射圆环模型，该模型是一种适用 于对各种定位算法进行分析的信道模型。通过对该模型的传播时延特征进行分 析，本文提出了一种基于圆散射模型的t o a 重构方法来克服非视距对定位的 影响。研究结果表明，这种方法在信道环境差的情况下能够有效地提高无线定 位精度。 由于未来无线通信将是不同网络的融合与集成，网络中各无线终端可以通 过高速无线链路进行互相协作以完成通信任务，也可能通过协作提高多径环境 下的无线定位精度。为此，本文研究了无线传感器网络和无线蜂窝系统的协作 定位问题。论文首先在分析现有无线传感器网络定位算法的基础上，针对其中 的d v - d i s t a n c e 算法进行了研究，提出了一种改进的差分d v - d i s t a n c e 算法，使 得算法定位精度明显提高。针对下一代蜂窝通信系统中的协作定位，论文提出 了一种高精度协作定位算法，并对其性能进行仿真分析。 最后，论文对无线定位系统平台进行了研究。由于未来多种移动通信网络 并存是必然趋势，从定位服务而言，希望与具体移动通信物理网络无关，并希 望充分利用现有的多种无线定位基础设施。为此，本文提出了一种新型开放式 通用无线定位增值服务平台。该通用定位平台构架子现有多个无线定位网络， 从而使定位功能和服务范围得到增强，适用于独立于无线通信网络的通用无线 西南交通大学博士研究生学位论文 第1 il 页 定位服务专业运营商。论文给出了通用无线定位增值服务平台的系统结构，探 讨了基于g s m 和3 g p p p a r l a y a p i 规范的无线定位增值服务平台中间件功能层 的定义以及服务平台的功能。 关键词：无线定位非视距多径环境协作定位增值服务平台 第1v 页西南交通大学博士研究生学位论文 a b s t r a c t t na d d i t i o nt op r o v i d es e c u r i t ys e r v i c et om o b i l es u b s c r i b e r s ，t h el o c a t i o no f m o b i l es l a f i o n sc a l lb ea l s oa p p l i e dt on e t w o r kp e r f o r m a n c ee n h a n c e m e n t , m o r e e f f e c t i v er e s o u r c em a n a g e m e n t , s y s t e mc a p a c i t ya d j u s t m e u t ，a n do t h e rv a r i o u s v a l u e a d d e ds e r v i c e s t 1 1 em o b i l ep o s i t i o n i n gn o r m a l l yc o n s i s t so ft w os t e p s 。t h e f i r s ts t e pp r o v i d e se s t i m a t e so fl o c a t i o np a r a m e t e r sa c c o r d i n gt od i f f e r e n tl o c a t i o n m e t h o d s ，a n dt h e s e c o n ds t e pd e t e r m i n e st h em sp o s i t i o nu s i n ga p p r o p r i a t e p o s i t i o n i n ga l g o r i t h m s ，b a s e do nt h ea v a i l a b l e l o c a t i o np a r a m e t e r s i nm o d e m w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ne n v i r o n m e n t ，e s p e c i a l l yi nu r b a ne n v i r o n m e n t ，d u et ot h e i n f l u e n c eo f s e v e r a la d v e r s ef a c t o r s s u c ha sn o nl i n eo fs i g h t ( n l o s ) p r o p a g a t i o n a n dg e o m e t r i cd i l u t i o no fp r e c i s i o n ( g d o p ) ，t h ep e r f o r m a n c eo fa l le x i s t i n g p o s i t i o nm e t h o d si si n e v i t a b l yi n f l u e n c e d a n d 也ep o s i t i o ne s t i m a t i o no ft h em o b i l e t e r m i n a l sm a yb es i g n i f i c a n t l yb i a s e da sw e l l t h u s i ti sd i m c u l tf o rc u r r e n tr a d i o l o c a t i o ns y s t e m st om e e tt h ee 一9 11l o c a t i o nr e q u i r e m e n tu n d e rt h en l o s p r o p a g a t i o ne n v i r o n m e n t i ti st h e r e f o r et h ep u r p o s eo ft h i st h e s i st oi n v e s t i g a t ea n d p r o p o s ea c c u r a t ep o s i t i o n i n ga l g o r i t h m s ( t h es e c o n ds t e p ) a n dt h e i rp e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n i no r d e rt 0m i t i g a t et h en l o se r r o r s b a s e do nt h ea n a l y s i so fn l o si n f l u e n c et ot h el o c a t i o na l g o r i t h m s n l o s e r r o rm i t i g a t i o n a l g o r i t h m si n l o c a t i o ne s t i m a t i o na l e i n v e s t i g a t e d 啊世f i r s t a l g o r i t h mp r o p o s e di nt h i st h e s i si sah y b r i dl o c a t i o nm e t h o db a s e dc h a na n dt a y l o r a l g o r i t h m s w h e r et h ec h a na l g o r i t h mi s ac l o s e df o r mn o n i t e r a t i v em a x i m u m l i k e l i h o o d ( m l ) a l g o r i t h mu n d e rt h el i n e o f - s i g h t ( l o s ) e n v i r o n m e n t ，b u t i t s p e r f o r m a n c ed e g r a d e ss i g n i f i c a n t l y u n d e rn l o se n v i r o n m e n t ，a n dt h e t a y l o r a l g o r i t h mi sat a y l o rs e i e se x p a n s i o nm e t h o dd e p e n d i n gh e a v i l yo nt h ei n i t i a l v a l u e si no r d e rt og u a r a n t e ec o n v e r g e n c e n l ep r o p o s e dh y b r i dl o c a t i o nm e t h o df i r s t c a l c u l a t e st h ei n i t i a lm sp o s i t i o nu s i n gc h a r ta l g o r i t h m ，t h e nc a l c u l a t e st h e i n t e r m e d i a t em sp o s i t i o na c c o r d i n gt a y l o ra l g o r i t h mu s i n gt h eo b t a i n e di n i t i a l r e s u l t sa st h ei t se i n i t i a lv a l u e s t h ef i n a lm sp o s i t i o ni st h e nt h el i n e a rc o m b i n a t i o n o ft h ei n t e r m e d i a t er e s u l t sb a s e do nc e r t a i nc a r e f u l l yc h o s e nw e i g h t s i ti ss h o w nt h a t t h eh y b r i dl o c a t i o nm e t h o dc a l ls i g n i f i c a n t l yi m p r o v et h el o c a t i o na c c u r a c yu n d e r b a dc h a n n e le n v i r o n m e n t s ，a n dc a na l s oo v e r c o m et h ed i v e r g e n c ep r o b l e mo f t a y l o r 西南交通麦学博士研究生学位论文第v 页 a l g o r i t h m t h es e c o n du l g o f i t h mp r o p o s e di st h eg e o m e t r y c o n s t r a i n e dn l o s m i t i g a t i o n a l g o r i t h mb a s e do nm l d e t e c t i o n n l ca l g o r i t h mf i r s tc o m p u t e st h em o b i l ep o s i t i o n u s i n ga r b i t r a r y3t o am e a s u r e m e n t sa c c o r d i n gt ot h e i rg e o m e t r i cr e l a t i o n , a n dt h e n s e l e c t st h em o s tp o s s i b l er e s u l tf r o ma t lc o m p u t e dr e s u l t sa st h ef i n a lm se s t i m a t e d p o s i t i o nu s i n gt h em la l g o r i t h m n l ep r o p o s e dg m la l g o r i t h m e a r la c h i e v eo p t i m a l e s t i m a t ew h i l ep r e s e r v i n gt h e c o m p u t a t i o n a le f f i c i e n c y o ft h em ld e t e c t i o n a l g o f i t h r aa n dw i t h o u tr e q u e s t i n gi n i t i a lm sp o s i t i o n s i tc a l lr e s t r a i nt h en l o s a t o r se f f e c t i v e l yw i t h o u tk n o w i n gt h ee x a c tc o n d i t i o n z 2p a x so ft h et o a m e a s u r e m e n t s ，r e s u l t i n ge x c e l l e n tp o s i t i o n i n gp e 怕m 峨ma l g o r i t h mi sa l s o n o ts e n s i t i v et ot h es t a n d a r dd e v i a t i o ne r r o r s d u et 0t h ei n f l u e n c eo fm u l t i p a t hp r o p a g a t i o na n dp o w e rc o n t r 0 1 t h el o c a t i o n a c c m a e yo fs i g n a ls t r e n g t hb a s e dt e e l m i q u e si s 。l i m i t e d h o w e a 留, b e c a u s ei ti se a s y t oi m p l e m e n t ，c o s te f f e c t i v ea n dn o tn e c e s s a r yt om o d i f yt h eb a s es t a t i o na n dm o b i l e s t a t i o n ，i ti ss t i l lw i d e l yu s e di ng s ma n do t h e rl o c a t i o ns y s t e m s t h i st h e s i s a d d r e s s e st h ep r o b l e mo fi m p r o v i n gt h el o c a t i o na c c u r a c yo fg s mp o s i t i o n i n g s y s t e mb ye m p l o y i n gt h ee x i s t i n gg s md a t a h e n c e ，t h e r ei sn on e e df o ra n y a d d i t i o n a lh a r d w a r e , n e t w o r ko v e d 越yo ri n f r a s t r u c t u r ec h a n g e ad a t af u s i o nm o d e l b a s e do ng e o m e t r i cd i l u t i o no fp r e c i s i o n ( g d o p ) w e i g h t i n gf o rg s mm o b i l e p o s i t i o ne s t i m a t i o n i sp r o p o s e d b y a p p l y i n gas e t o fp r a c t i c a g s ms y s t e m m e a s u r e m e n td a t a , i ti ss h o w nt h a tt h el o c a t i o n a c c u r a c yi si m p r o v e db y8 c o m p a r e d 、v i t lt h ec o n v e n t i o n a lc h - 工aw h e nt h el o c a t i o ne r l o ri sw i t h i n3 0 0 m i f t h em e a s u r e m e n td a t ai sp r o c e s s e db e f o r e h a n d , t h el o c a t i o ne l l o rw i l lb el e s st h a n 2 2 5m e t e r si n6 7 o ft h et i m e 。b e n 睇毒h no l 妇fp o s i t i o n i n ga l g o r i t h m s t h et h e s i s a l s o i n v e s t i g a t e st h ep e r f o r m a n c eo fs t a n d a r dp o s i t i o n i n ga l g o r i t h m sb a s e do n r e c e i v e ds i g n a ls t r e n g t hd i f f e r e n c e ( r s s d ) a n dd e r i v e st h ec o r r e s p o n d i n gc r l b b o u n d t o g e t h e rw i t l lt h en u r n e r i c a lr e s u l t s n e x tt h es i n g l er e f l e c t i o nr i n go fs c a t t e r e rm o d e li sd i s c u s s e d ，w h i c hi ss u i t a b l e f o ra n a l y z i n gm a n yk i n d so fl o c a t i o na l g o r i t h m s b ya n a l y z i n gt h et i m ed e l a y c h a r a c t e r i s t i co ft h i sm o d e l an e wt o ar e c o n s t r u c t i o nm e t h o db a s e do nt h er i n go f s c a t t e r e rm o d e la n di t s i m p r o v e m e n ti sp r o p o s e d n l ep r o p o s e dm e t h o dc a n s i g n i f i c a n t l yr e d u c et h en l o se r r o ra n di m p r o v et h el o c a t i o na c c u r a c yc o m p a r e d w i t ht h ec o n v e n t i o n a lm e t h o d 第v i 页西南交通大学博士研究生学位论文 c o n s i d e r i n gt h a tt h ef u t u r ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n sw i l l e n s u r es e a m l e s s s e r v i c ep r o v i s i o n i n ga c r o s sam u l t i t u d eo fw i r e l e s sn e t w o r k s ，f r o mp f i v a t et op u b l i c ， f r o mi n d o o rt ow i d ea r e a , a n db ea b l et op r o v i d ea no p t i m u md e l i v e r yv i at h em o s t a p p r o p r i a t en e t w o r ka v a i l a b l e m o b i l et e r m i n a l sc a nc o m m u n i c a t e 诵t he a c ho t h e r c o o p e r a t i v e l yu s i n gh i g h - s p e e dw i r e l e s s l i n k s i ti s h o p e dt h a tt h ei n f o r m a t i o n b e t w e e nm s sc a na l s ob eu s e dc o o p e r a t i v e l yt oe n h a n c et h el o c a t i o na c c u r a c y i n t h i s t h e s i s , t h ec o o p e r a t i v e l o c a t i o no fw i r e l e s ss e n s o rn e t w o r ka n d c e l l u l a r - c o n t r o l l e d s h o r t - r a n g e c o m m u n i c a t i o ns y s t e mi s i n v e s t i g a t e d f i r s t l y ， a i m i n ga tt h ee n h a n c e dp o s i t i o n i n ga c c u r a c yo fw i r e l e s ss e n s o rn e t w o r kn o d e l o c a t i o n a n i m p r o v e dd v - d i s t a n c ep o s i t i o n i n ga l g o r i t h m , w h i c hu s e s a d i f f e r e n t i a le r r o rc o r r e c t i o ns c h e m ef o rr e d u c i n gc u m u l a t i v ed i s t a n c ee r r o ra n dn o d e l o c a t i o ne n o ra c c u m u l a t e do v e rt h em u l t i p l eh o p s ，i sp r o p o s e d t h e n , ac o o p e r a t i v e h i g la c c u r a c yp o s i t i o n i n ga l g o r i t h mf o r4 gi sp r o p o s e dt o g e t h e rw i t ht h es i m u l a t i o n a n a l y s i s f i n a l l y , ag e n e r a lw i r e l e s sl o c a t i o np l a t f o r mi sd i s c u s s e d a sv a r i o u sw i r e l e s s n e t w o r k sw i l lc o - e x i s ti nt h ef u t u r e ag e n e r a lp l a t f o r mb u i l tu p o nt h ee x i s t i n g i n d e p e n d e n tm o b i l ec o m m u n i c a t i o ni n f r a s t r u c t u r ei sn e c e s s a r y i nt i f f st h e s i s , an e w g e n e r a lv a l u e - a d d e ds e r v i c ep l a t f o r mf o rw i r e l e s sl o c a t i o n , s u i t a b l ef o rs p e c i a l i z e d l o c a t i o ns e r v i c ep r o v i d e r s ，i sp r o p o s e dt oo v e r c o m et h el i m i t a t i o n so fc u r r e n t i n d i v i d u a ll o c a t i o ns y s t e mw i t hs i m p l i s t i cs e r v i c ea n ds m a l lc o v e r a g e t h es y s t c n a a r c h i t e c t _ r eo ft h eg e n e r a lp l a t f o r mi sp r e s e n t e d , a n dac o n c e p to fl o c a t i o n m i d d l e w a r el a y e rb a s e ao ng s m , a n d3 g p pp a d a y a p is t a n d a r da n do t h e rs y s t e m s ， i sp r o p o s e d ，t o g e t h e rw i t ht h ep o s s i b l el o c a t i o ns e r v i c e sw h i c hc a nb ep r o v i d e d k e y w o r d s ：w i r e l e s sl o c a t i o n , n l o s ，m u l t i p a t he n v i r o n m e n t , c o o p e r a t i v el o c a t i o n , v a l u e a d d e ds e r v i c ep l a t f o r m 第x 页西南交通大学博士研究生学位论文 图表索引 图1 - - 1s s o a 或t o a 定位原理2 图l 一2 存在误差时的t o a 定位示意图4 图l 一3 t d o a 定位原理5 图l 一4 方位测量定位方法5 图1 5 混合定位示意图6 图l - - 6 应用服务7 图2 1n l o s 对t o a 的影响1 5 图2 2 协同定位方法流程2 3 图2 3 基站分布示意圈2 4 图2 4 协同定位算法性能( 服务基站视距，其它6 个基站非视距) 2 6 图2 5 协同定位算法性能( 所有7 个基站都是非视距) 2 7 图2 6 协同定位算法性能2 8 图2 - - 7 协同定位算法性能与c h a n + 文献【7 3 】算法性能比较2 9 图2 8 基于t o a 的几何关系约束算法示意图3 1 图2 - - 9 圆没有交点的情况3 2 图2 1 0 基站扑结构3 4 图2 一1 1 与m l 算法性能的比较3 4 图2 1 2 n l o s 概率不同时性能的评估3 5 图2 一1 3 不同测量误差标准差a 的性能评估。3 5 圉2 一1 4 不同环境下的性能评估一3 6 表2 一l 估计位置的平均值及误差的比较3 7 图3 一l 信号强度与传输距离的关系4 2 图3 2 基站配置示意图4 7 图3 - - 3 参与定位基站数对c r l b 的影响4 7 图3 4 阴影衰落相关系数对c r l b 的影响4 8 图3 - - 5 小区半径对定位精度盼影响4 8 图3 6 与文献 1 0 0 l 的c r l b 的比较4 9 图3 - - 7 实验结果与c r l b 的比较4 9 图3 8 基于g d o p 加权的数据融合模型5 l 图3 9 测量报告不做预处理的定位结果5 2 图3 一l o 测量报告预处理后定位结果一5 3 图4 一l 圆散射模型5 6 图4 2 平均功率时延曲线5 8 图4 3 本文提出算法与l s 算法性能比较6 0 图4 4 算法流程图6 2 西南交通大学博士研究生学位论文第xl 页 图4 - - 5b a d u r b a n 环境下性能评估6 3 图4 6u r b a n 环境下性能评估6 3 图5 1d v - d i s t a n c e 距离计算示意图6 8 图5 2 距离误差修正值及有效距离计算示意图7 0 图5 3 两种定位算法性能比较7 1 图5 4 定位误差与未知节点数的关系7 2 图5 5 定位误差与参考节点的关系7 3 图5 6 三种算法性能比较7 4 图5 7 蜂窝控制的短距离通信7 4 图5 8 通过用户分集支持的协作服务7 5 图5 9 不同群每个用户正确接收数据的百分比7 5 图5 一l o 本地重传示意图7 6 图5 一l l 频谱分配示意图7 6 图5 1 2 通过协作提高服务质量7 7 图5 一格蜂窝控制的短距离遥信系统结构7 8 图5 一“函数f i t 定义示意图8 0 图5 1 5 m s 和b s 之间为l o s 一8 0 图5 1 6 m s 和b s 之间为n l o s s l 图5 1 7 视距传播用户数与定位精度的关系8 2 图5 一1 8 协作用户数与定位精度的关系8 2 图6 一l 位置信息服务体系结构8 6 图6 - - 2 逻辑功能模型8 7 图6 3 定位服务系统层次体系结构8 8 图6 4 参与定位的网络单元8 9 图6 5 系统结构框图一8 9 图6 - - 6 中间件功能模块图9 l 第xi i 页西南交通大学博士研究生学位论文 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规 定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密d ，适用本授权书。一 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名：面林 指导教师签名： 日期：伽口7 年f 月矿日 日期：种，月；口日 西南交通大学 学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个 人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究作过贡献的个人和集 体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人 承担。 本学位论文的主要刨新点如下： 1 为克服信号非视距( n l o s ) 多径传播对蜂窝网定位精度的影响，本 文提出了种基于c h a r t 算法和t a y l o r 级数展开算法的协同定位算法， 在信道环境恶劣的情况下具有很高的定位精度，并能克服t a y l o r 级数 展开算法的发散问题。( 第2 章) 2 提出了一种基于几何约束关系的m l ( m a x i m u ml i k e l y h o o d ) 定位算 法，该算法对t o a 条件概率密度函数参数误差不敏感，能够获得最 佳的估计值，降低m l 计算复杂性，从而有效地抑制n l o s 带来的定 位误差。( 第2 章) 3 针对现有g s m 网络的定位问题，提出了一种基于信号强度差的g d o p 加权定位算法。由于g s m 开始设计时并没有考虑移动台的定位，所 以，本文提出的算法是基于g s m 定位系统提供的标准的测量报告。 又由于几何精度因子( g d o p ) 反映了基站和移动台的几何位置对定位 准确率的影响，因此，提出的算法采用了g d o p 加权。实际测试数据 验证表明，该算法具有很高的定位精度。( 第3 章) 4 通过对基于信号强度差的定位算法的分析，得出了基于信号强度差的 定位算法定位精度的c r l b 界的数学表达式。该c i u 毋界主要依赖于 五个参数：基站数，基站坐标，移动台坐标，阴影衰落及阴影衰落间 的相关系数。数值结果表明：基站数越多，c r l b 越小：阴影衰落越 小，c r l b 越小：阴影衰落问的相关系数越大，c l u 卫越小。( 第3 章) 5 针对适用于对各种定位算法进行分析的基于几何结构的单次反射圆 环模型，分析了该信道模型的传播时延特征，提出了基于该模型的视 距t o a 重构算法及其改进算法。仿真结果表明，在信道环境差的情 况下，该方法能够有效地提高无线定位精度。( 第4 章) 6 针对无线传感器网络的协作定位问题，在分析了d v - d i s t a n c e 差分定 位算法存在的缺陷的基础上，提出了一种改进的d vd i s t a n c e 差分定 位算法。仿真结果表明，在没有增加算法的通信量的条件下，改进后 的算法定位精度明显高于原d v d i s t a n c e 差分算法。( 第5 章) 7 针对未来无线通信网络中的定位问题，对蜂窝控制短距离通信系统中 的协作定位问题进行了研究，提出了一种适用于该网络结构的高精度 协作定位算法，并对其性能进行了分析。研究结果表明，提出的算法 不仅能够有效抑制b s 和m s 之间信号传播的n l o s 误差，并且能够 利用m s 和m s 间的信息进一步提高定位精度。( 第5 章) 8 提出了一种新型开放式通用无线定位增值服务平台，并对该平台的系 统结构进行了分析。该平台适用于独立于无线通信网络的通用无线定 位服务专业运营商。( 第6 章) 学位论文作者签名 洲讳 】 日期：捌年5 月 西南交通大学博士研究生学位论文第1 页 第一章绪论 自从1 9 9 6 年6 月美国联邦通信委员会( f e d e r a lc o m m u n i c a t i o n sc o m m i s s i o n ， f c c ) 颁布了e ，9 1 1 ( e m e r g e n c yc a l l 9 1 l ) 定位需求【1 l 【2 j 【3 j ，要求在2 0 0 1 年1 0 月】吕前，各种无线蜂窝网络必须能对发出e 9 1 i 紧急呼叫的移动台提供精度 在1 2