基于超宽带技术的TDOA室内三维定位算法研究

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ｄｅｎｔｉｆｔｈｅｔｉｍｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆａｒｒｉｖａｌ（ＴＤＯＡ）ｄａｔａｓｗｈｉｃｈｍｅａｓｕｒｅｄｂｙｔｈｅｕｌｔｒａ — ｗｉｄｅｂａｎｄ（ＵＷＢ）ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｔｈｅｎｄｅｔｅｒｍｉｎｅｗｈｅｔｈｅｒ
ｏｆｔｈｅｏｂｓｔａｃｌｅｓｈａｄａｇｒｅａｔｉｍｐａｃｔｏｎｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｕｓｅｄｒｅｓｉｄｕａｌａｎａｌｙｓｉｓｔｏｉ —
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｈｅｎｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｔｈｅｔａｒｇｅｔｉｎｔｈｅｉｎｄｏｏｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｈｅｎｏｎ — ｌｉｎｅ — ｏｆ — ｓｉｇｈｔ（ＮＬＯＳ）ｅｒｒｏｒｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｏｃｃｌｕｓｉｏｎ
定位精度产生了很大的影响。针对此问题，对利用超宽带（ＵＷＢ）技术测量得到的到达时间差（ＴＤＯＡ）数据进行残差分析，首先鉴别测得的数据中是否存在ＮＬＯＳ误差，然后针对存在ＮＬＯＳ误差的情况，提出将Ｆａｎｇ算法得到的定位结果作为泰勒级数展开法的初始定位值，组成Ｆａｎｇ — Ｔａｙｌｏｒ级数联合算法来计算ＮＬＯＳ情况下的定位结果。而对于视距（ＬＯＳ）情况下测得的数据，仍采用单一的Ｆａｎｇ算法进行计算。仿真对比实验表明，Ｆａｎｇ — Ｔａｙｌｏｒ级数联合算法有效地提高了室内ＮＬＯＳ环境下目标的定位精度。关键词：非视距；三维定位；Ｆａｎｇ算法；泰勒级数展开法
建
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基于超宽带技术的ＴＤＯＡ室内三维定位算法研究
王彪，傅忠谦（中国科学技术大学电子科学与技术系，安徽合肥２３００２６）
摘要：在室内环境下对目标进行无线定位时，由于障碍物的遮挡而造成的非视距（ＮＬＯＳ）误差对
ＷａｎｇＢｉａｏ，ＦｕＺｈｏｎｇｑｉａｎ
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｈｅｆｅｉ２３００２６，Ｃｈｉｎａ）
ｔｈｅｒｅａｒｅＮＬＯＳｅｒｒｏｒｓ．ＦｏｒｔｈｅＮＬＯＳｃａｓｅ，ｔｏｐｒｏｐｏｓｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆＦａｎｇａｌｇｏｉｒｔｈｍｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｓｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｖａｌｕｅｏｆｔｈｅＴａｙｌｏｒｓｅｉｅｒｓｅｘｐａｎｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｔｏｅｏｍｂｉｎｅｉｎｔｏｔｈｅＦａｎｇ－Ｔａｙｌｏｒｓｅｒｉｅｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｄａｔａｓ．ＡｎｄｆｏｒｔｈｅＬＯＳｃａｓｅ，ｗｅｓｔｉｌｌＩＪｓｅｔｈｅＦａｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｅａｌｅｕｌａｔｅ．ＴｈｅｉｎｄｏｏｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅＦａｎｇ－Ｔａｙｌｏｒｓｅｒｉｅｓａｌｇｏｉｔｒｈｍｉｍｐｒｏｖｅｄ
中图分类号：ＴＮ９８文献标识码：Ａ文章编号：１６７４ — ７７２０（２０１３）１４ — ００８３ — ０４
ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆＴＤＯＡｉｎｄｏｏｒｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｕｈｒａ－ｗｉｄｅｂａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ