蜂窝网TDOA定位算法研究

论文摘要

随着移动通信技术的迅速发展,无线定位技术已经成为下一代移动通信系统所必须具备的功能。近年来的研究结果表明,由于对移动台(MS)和基站(BS)无严格时间同步要求,TDOA定位法能适用于各类的蜂窝系统,且应用成本低、定位精度较高,因而受到广泛关注,并在3GPP中被确定为一种标准的定位方法。本文研究的主要内容是利用遗传、免疫算法解决TDOA定位估计中遇到的非线性优化问题。本文分别将遗传算法、免疫算法与Chan算法相结合,提出了两种混合定位算法。针对提高蜂窝网络移动台定位精度这一核心问题,以TDOA定位技术为重点,从传统TDOA定位算法、基于混沌遗传算法的移动台定位技术、基于免疫克隆选择算法的定位技术等三个方面对基于蜂窝网络的移动台定位技术进行了深入研究。论文主要做了以下工作:(1)本文介绍了蜂窝网无线定位方法、信道模型和评估指标。给出了TDOA双曲线方程组的数学模型,详细地分析了三种主要TDOA定位算法的技术特点。(2)针对Chan氏算法等单一定位算法的缺陷,提出了一种将Chan氏算法与混沌遗传算法相结合的混合定位算法,并对其性能进行了仿真论证。(3)研究了免疫克隆选择算法,该算法采用疫苗接种、克隆选择以及自适应免疫操作等机制,并将该算法与Chan氏算法相结合应用在TDOA定位估计中,对其性能进行了仿真论证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 无线定位概述
• 1.2.1 移动台定位技术概述
• 1.2.2 蜂窝网无线定位系统
• 1.3 蜂窝网无线定位技术的研究进展
• 1.4 本论文研究的主要内容
• 第2章 蜂窝网无线定位原理
• 2.1 蜂窝网无线定位基本原理
• 2.1.1 圆周定位原理（TOA）
• 2.1.2 双曲线定位原理（TDOA）
• 2.1.3 方位测量定位方法（AOA）
• 2.2 COST259无线定位信道模型及定位准确率评价指标
• 2.2.1 COST259信道模型
• 2.2.2 延时扩展Greenstein模型
• 2.2.3 定位准确率评价指标
• 2.3 本章小结
• 第3章 基本TDOA定位算法性能分析
• 3.1 定位算法的数学模型
• 3.1.1 定位问题的最小二乘（LS）表示
• 3.1.2 TDOA双曲线模型
• 3.2 具有解析表达式解的算法
• 3.2.1 Fang算法
• 3.2.2 Chan算法
• 3.3 递归算法
• 3.4 算法性能分析
• 3.4.1 高斯噪声环境中的性能分析
• 3.4.2 实际信道环境中的性能分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于混沌遗传算法的TDOA定位技术
• 4.1 基本遗传算法的构成
• 4.1.1 染色体编码方法
• 4.1.2 适应度函数
• 4.1.3 遗传操作
• 4.1.4 运行参数
• 4.1.5 遗传算法原理框图
• 4.2 混沌遗传算法（CGA）
• 4.2.1 混沌理论
• 4.2.2 混沌遗传算法
• 4.2.3 仿真实验及讨论
• 4.3 基于Chan-CGA的TDOA定位新算法
• 4.3.1 TDOA模型
• 4.3.2 算法实现流程
• 4.3.3 性能分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于免疫克隆选择算法的TDOA定位技术
• 5.1 生物免疫系统
• 5.1.1 生物免疫系统特性
• 5.1.2 生物免疫系统原理
• 5.2 免疫算法概念
• 5.3 免疫克隆选择算法
• 5.3.1 疫苗接种
• 5.3.2 克隆操作
• 5.3.3 免疫基因操作
• 5.3.4 克隆选择
• 5.3.5 仿真实验及讨论
• 5.4 基于Chan-ICSA的TDOA定位技术
• 5.4.1 算法实现流程
• 5.4.2 性能分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文和取得的科研成果
• 致谢