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近年来,随着通信技术的不断发展,人们对室内定位的需求越来越强烈。然而,精度问题一直是室内定位的研究难点。现有的许多定位方法在精度上都存在各种定位局限,全球定位系统(GlobalPositioningSystem,GPS)是目前应用最广泛的定位技术,其良好的定位精度解决了很多实际问题,但是,GPS信号到达室内时较弱,不适合在室内定位。因此,必须研究新的室内定位技术以弥补GPS的不足。
研究表明,现有室内定位技术精度不够理想的主要原因是不能准确获取室内信道模型。时间反转(TimeReversal,TR)能够克服多径效应并且在已知信道信息的前提下精确定位目标位置,如果能够找到一种方法来预测出室内环境信息,那么室内定位精度将会有很大的提高。因此,本文给出了一种新的定位方法,基于反演传播模型的室内定位方法——TR-FMM。
TR-FMM是一种将反演技术TR与快速行进方法FMM(FastMatchingMethod,FMM)相结合的定位方法。所谓反演,其实就是TR,时间反转的意思,是一种利用收发信道互易性原理在发射源位置实现时空聚焦的定位技术。传播模型是指信号的传播信道,由于TR高精度定位需要依赖准确的环境模型,因此本文改进FMM算法后将其引入室内来估计信道模型。TR-FMM方法首先通过FMM算法准确获取室内信道模型,然后利用TR技术对室内终端进行精确定位。以小型移动终端(一般在8*12cm左右)为定位目标,本文主要工作包括:
(1)对FMM算法进行插值改进,来估计室内信道模型使其最接近实际环境。由无线电磁理论可知,室内信道信息主要取决于物体的介电常数ε分布,所以,本文重点通过求解室内物体的ε分布来估计室内环境模型。为TR反演创造定位环境,也为预测室内传播模型提供了新的研究思路。
(2)对室内静止状态下的终端(包括单个终端和多个终端同时存在的情况)和移动状态下的终端分别进行TR-FMM仿真定位。结果表明,该方法可以有效定位室内终端并追踪移动终端,平均定位误差在2cm左右,而常规TR方法定位误差约为89.7cm,极大地提高了室内小型移动终端的定位精度。
(3)对TR-FMM方法的定位性能进行仿真和对比分析。包括该方法的可行性、稳定性、优越性以及定位高效性,从各方面验证了反演传播模型方法的定位优势。
TR-FMM定位方法发挥TR与FMM各自的优长,既可以提供最接近实际室内环境的传播模型,又可以在该模型的基础上实现对室内小型移动终端的精确定位,具有较高的实用价值。
研究表明,现有室内定位技术精度不够理想的主要原因是不能准确获取室内信道模型。时间反转(TimeReversal,TR)能够克服多径效应并且在已知信道信息的前提下精确定位目标位置,如果能够找到一种方法来预测出室内环境信息,那么室内定位精度将会有很大的提高。因此,本文给出了一种新的定位方法,基于反演传播模型的室内定位方法——TR-FMM。
TR-FMM是一种将反演技术TR与快速行进方法FMM(FastMatchingMethod,FMM)相结合的定位方法。所谓反演,其实就是TR,时间反转的意思,是一种利用收发信道互易性原理在发射源位置实现时空聚焦的定位技术。传播模型是指信号的传播信道,由于TR高精度定位需要依赖准确的环境模型,因此本文改进FMM算法后将其引入室内来估计信道模型。TR-FMM方法首先通过FMM算法准确获取室内信道模型,然后利用TR技术对室内终端进行精确定位。以小型移动终端(一般在8*12cm左右)为定位目标,本文主要工作包括:
(1)对FMM算法进行插值改进,来估计室内信道模型使其最接近实际环境。由无线电磁理论可知,室内信道信息主要取决于物体的介电常数ε分布,所以,本文重点通过求解室内物体的ε分布来估计室内环境模型。为TR反演创造定位环境,也为预测室内传播模型提供了新的研究思路。
(2)对室内静止状态下的终端(包括单个终端和多个终端同时存在的情况)和移动状态下的终端分别进行TR-FMM仿真定位。结果表明,该方法可以有效定位室内终端并追踪移动终端,平均定位误差在2cm左右,而常规TR方法定位误差约为89.7cm,极大地提高了室内小型移动终端的定位精度。
(3)对TR-FMM方法的定位性能进行仿真和对比分析。包括该方法的可行性、稳定性、优越性以及定位高效性,从各方面验证了反演传播模型方法的定位优势。
TR-FMM定位方法发挥TR与FMM各自的优长,既可以提供最接近实际室内环境的传播模型,又可以在该模型的基础上实现对室内小型移动终端的精确定位,具有较高的实用价值。