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移动通信网络定位技术与相关算法研究

赵平  
【摘要】:自美国联邦通信委员会发布E-911规范以来,移动通信网络定位技术研究一直处于快速发展状态,各种移动定位技术标准与算法相继被提出。由于受到各种无线电环境和系统干扰,以及测量误差影响,目前定位精度与可靠性仍然不够理想。本论文从影响移动定位系统精度与可靠性的多个关键相关环节出发,提出了几个提高定位精度与改善可靠性的定位算法,从侧面消除复杂传输环境所产生的多径、衰落和反射等干扰影响,实现间接抗干扰定位,以补充和完善移动定位技术方案。 关于移动定位精度与可靠性的研究是一个非常实用,又具有挑战性的研究课题。所研究的定位技术与算法必须提供更高精度的三维空间位置信息,以及更可靠的定位服务。本论文从技术综合的角度出发,混合定位系统可融合的各种单一定位技术与算法,利用各种已知测量数据或冗余测量信息实现各种误差消除定位算法,因此得到比任何单一定位方法更好的三维空间位置定位精度和可靠性,是一种比较好的移动定位折衷方案。 本论文通过对移动定位系统体系结构完整性研究,以及对提高定位精度和可靠性关键技术深入研究,完成的创新性工作如下: 1.通过研究定位系统同步机制,提出了移动定位系统分层协同同步模型与载波相位统计差分同步算法,使得原本分离的同步机制统一协调工作,可在所需要的精度层次上实现系统同步。算法运用多级差分处理,可消除信道传输干扰和测量误差,提高网络定位算法精度和可靠性。仿真结果表明,系统分层协同同步模型算法可显著消除基站系统同步误差和通道测量参数误差,根据定位精度需要选取所需系统同步精度。 2.提出了天线阵列差分三维定位算法,将天线阵列差分定位算法简化为线性平面定位方程组,抵消信号信道传输干扰,减少移动定位对基站分布的数量需求,提高系统定位精度、可靠性和冗余度。仿真结果表明,天线阵列差分定位算法可减少参与定位的基站个数,实现单个基站天线阵列定位或网络多基站天线阵列差分定位,可显著提高网络传输效率和系统定位计算速度,提高定位可靠性,且算法简便易行。 3.针对移动通信系统定位信号受干扰不稳定、数据参数模糊与变化范围较大特点,给出了定位信号分层分类模糊识别模式和混合定位算法模型。算法采用抗干扰识别处理,根据通道模糊信号特点选择小波分析与卡尔曼滤波实现分类分层识别,建立定位模糊信


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