毕业设计--基于伪多普勒测向与TDOA技术的无线定位研究

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1、 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 基于伪多普勒测向与基于伪多普勒测向与 TDOATDOA 技术的无线定位研技术的无线定位研 究究 Study on Wireless Location Based on Time Delay of Arrival and Quasi Doppler Bearing Estimation 学 院（系）： 信息与通信工程学院 专 业： 电子信息工程（英语强化） 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 基于伪多普勒测向与 TDOA技术的无线定位研究 - I - 摘 要 自从方向性天线出现以来其已经被广泛使用，现有的算法主要依

2、靠于分辨率，即多 通道算法，他们都是通过复杂的系统和消耗大量资源来获得准确的信息。然而考虑到成 本和效率时，我们发现单通道的多普勒定位也能提供较高的准确度。多普勒定位方法的 核心就是接收天线围绕一个中心旋转时会在正常观测信号上叠加一个多普勒的频移，而 此频移是到达方向角(AOA)的函数， 所以， 我们可以通过多普勒频移来确定到达方向角。 而伪多普勒就是以交替在一个圆周上的固定天线来代替旋转的天线，由于其简便性人们 广泛地应用此技术，甚至可以安装在车辆上。 现有的无线定位方法主要集中于到达时间差(TDOA)和多普勒测向的分别研究，然 而较少有将多种无线定位方法结合的研究。为此，本文将主要研究问题

3、定为是如何建立 一个基于伪多普勒和 TDOA 的定位系统，将以往的研究整合，并且利用 matlab 进行仿 真另外，考虑到未来计算机等设备的计算速度很可能将会大幅提高，故研究用粒子滤波 的方法确定位置的方法，进而提高估计精度。本文的主要工作集中于以下三点： 一：利用两个伪多普勒接收端的接收信号估计到达方向角 AOA。本文分别采用了 作差法和傅里叶变换法估计 AOA，并在仿真中进行对比，结果作差法的误差要小于傅 里叶变换法。 二：估计信源发射信号的到达时间差 TDOA。在介绍完基本相关法之后，本文使用 了 lp-互相关法与相关希尔伯特变换法估计 TDOA。在估计精度上两者基本相同，但是对 于不同

4、调制信号的适应性上 lp-互相关法要优于相关希尔伯特变换法。另外，在抗噪性能 上，两者性能基本相同。 三：利用粒子滤波的方法估计 AOA。这里的工作可以分成两部分，首先利用粒子 滤波估计 AOA， 经过仿真， 其估计精度要小于作差法和傅里叶变换法。 在成功估计 AOA 之后，尝试仿真粒子滤波对目标的动态跟踪，仿真方法主要是将动态转化为分时定态的 问题进行估计，结果较为理想，在可以保证计算量的情况下，粒子滤波可以对目标进行 动态跟踪。 虽然上述三个问题仍有改进空间，但本文建立一套完整的定位算法的目标基本完成， 对于今后的改进问题本文将在今后继续进行深入研究。 关键词：伪多普勒，TDOA，粒子滤波

5、，无线定位 基于伪多普勒测向与 TDOA技术的无线定位研究 - II - Study on Wireless Location Based on Time Delay of Arrival and Quasi Doppler Bearing Estimation Abstract With the advent of directional antennas, most researches focus on high-resolution and multi-channel algorithms, at the cost of complexity and resource to acqui

6、re reliable results. However, when take costs and efficiency into consider, we may shift to the single channel Doppler bearing estimation method that can provide relatively high accuracy. It involves a single, omnidirectional antenna rotating in a circle, at the same time superimposing a Doppler frequency shift on the original signal. This frequency is the function of Angle of Arrival (AOA), thus it can be extracted fr