非视距传播环境下的AOA定位跟踪算法

非视距传播环境下的AOA定位跟踪算法

摘要：

基于几何结构的单次反射统计信道模型，提出了一种在非视距（NLOS）传播环境下对移动台的到达角（AOA）的定位与跟踪算法。首先利用径向基函数(RBF)神经网络对NLOS 误差进行修正，再利用最小二乘（LS）算法进行移动台位置估计，然后配合相关检测距离门对移动台进行跟踪。仿真结果表明，该跟踪算法能够有效地实现移动台的静态定位与动态跟踪，且效果良好。

?ス丶?词：

非视距；到达角；跟踪算法；神经网络；最小二乘法

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文献标志码：A

英文标题

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AOA location and tracking algorithm

in ??non??line??of??sight propagation environment

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MAO Yong??yi 1，ZHANG Ying2

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1. Department of Postgraduate, Xi’an University of Posts and Telecommunications, Xi’an Shaanxi 710061, China??;??

2. College of Communication and Information Engineering, Xi’an University of Posts and Telecommunications, Xi’an Shaanxi 710061, China

英文摘要

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Abstract:

Based on Geometrically Based Single??Bounce (GBSB) statistical channel model, a Angel of Arrival (AOA)??based location and tracking algorithm in Non??Line??Of??Sight (NLOS) environment for Mobile Station (MS) was proposed in this paper. The algorithm using Radical Basis Function (RBF) neural network was able to correct the NLOS errors, and then the positions of MS could be estimated by Least??Square (LS) algorithm. Furthermore, cooperating with correlation detection gate, the MS was tracked by the algorithm. The simulation results show that the proposed algorithm can efficiently track the MS dynamically, and has good results.

英文关键词

??Key words:

Non??Line??Of??Sight (NLOS); Angel of Arrival (AOA);

tracking algorithm; neural network; Least??Square(LS) algorithm

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0 引言??

近年来，随着移动通信技术的发展，运营商提供的服务也更加多样化，无线定位技术受到人们越来越广泛的关注［1-2］。在蜂窝网络环境中，引起定位误差的因素除了测量设备引起的随机测量误差外，还有电波的非视距(Non Line??of??Sight, NLOS)传播效应、多径效应、多址干扰和远近效应。由于这些因素的综合影响，将使得定位估计出现较大的偏差。而在这些因素当中，NLOS是造成定位误差的主要原因，减少非视距影响的算法成为移动台定位研究的热点。目前无线定位算法主要包括到达时间（Time Of Arrival, TOA）、到达时间差（Time Different Of Arrival, TDOA）、到达角（Angel Of Arrival, AOA）等［3-5］。其中多是利用TOA和TDOA进行定位，而利用AOA定位的算法少有涉及。现有的算法研究更多的是静态定位，而对于移动台动态跟踪的文献资料较少［6］。??

随着智能天线技术成熟应用于移动通信系统，对信号幅角的测量精度越来越高，使得用AOA定位方法进行定位成为可能。为了实现动态连续定位服务和提高定位精度，本文提

出了利用RBF神经网络对NLOS误差进行修正；再利用最小二乘(Least??Square, LS)算法进行位置估计，配合相关检测距离门对移动台进行跟踪；最后对该算法的性能进行了分析和仿真。??

1 单次反射统计信道模型??

基于几何结构的单次反射统计信道（Geometrically Based Single??Bounced, GBSB）模型适合对各种定位算法进行分析，GBSB又分为适合于宏蜂窝环境的单次反射圆模型（Geometrically Based Single??Bounced Circle Model, GBSBCM），和适合于微蜂窝环境的单次反射椭圆模型（Geometrically Based Single??Bounced Ellipse Model, GBSBEM）。本文主要考虑适用于宏蜂窝环境的GBSBCM。如图1所示，散射物均匀分布在以MS为中心，??R??为半径的圆内，在实际应用中散射区半径??R?Э墒导什獾谩?MS与基站（Base Station, BS）间的距离??D大于R。?Ц媚Ｐ屠?用了与实际相符的一个假设，即在宏蜂窝环境中，BS天线较高，BS附近反射物不产生反射信号。??

图片

图1 基于几何结构的单次反射圆模型

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由模型可得，最大时延扩展?Е营??┆?max???Ш妥畲蠼