【正文】 球定位系統(tǒng)（GPS，北斗）GPS 系統(tǒng)可以全天候的為全球范圍任何移動(dòng)臺(tái)提供高精度的位置和時(shí)間信息。 【12】 1999 年 FCC 對(duì)定位精度提出新的要求：對(duì)基于網(wǎng)絡(luò)定位的精度為 100m、準(zhǔn)確率達(dá) 67% ，精度 300m、準(zhǔn)確率達(dá) 95%；對(duì)基于移動(dòng)臺(tái)的定位為精度 50m、準(zhǔn)確率 67% ，精度 150m、準(zhǔn)確率 95%。通過(guò)測(cè)量至少三個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的信號(hào)到達(dá)時(shí)間差，構(gòu)成一組關(guān)于待定位節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的雙曲線方程組（2） ，求解該雙曲線方程組可得到移動(dòng)臺(tái)的估計(jì)位置。若以 TOA 為例，發(fā)送基站與接收基站的時(shí)間必須同步。系統(tǒng)測(cè)量誤差服從高斯分布，隨著技術(shù)的發(fā)展會(huì)逐漸減小，而其他一些誤差因素受電波傳播環(huán)境的影響始終存在。這只是其中一次定位產(chǎn)生的誤差。其值為 。進(jìn)而再次重復(fù)上述步驟。 牛頓迭代算法 牛頓迭代法（Newton39。由以往的參考文獻(xiàn)里可以看出，高斯—牛頓迭代法具有收斂快，精確度高的優(yōu)點(diǎn)，二次迭代就使精確度高達(dá) %，相關(guān)指數(shù)也明顯提高。殘差加權(quán)是根據(jù)殘差不同的比重，算出殘差的加權(quán)平均值，進(jìn)而評(píng)估出較為準(zhǔn)確的定位坐標(biāo)。這里我們要借助海塞矩陣來(lái)進(jìn)行牛頓迭代法。進(jìn)行維度為二維的 matlab 定位仿真。?結(jié)論：每種方法各有各的優(yōu)缺點(diǎn)。混合算法可以相互補(bǔ)充，克服自己的缺點(diǎn)，達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的目的?？茖W(xué)技術(shù)需要同步發(fā)展。d=50。 %噪聲產(chǎn)生程序n=n/std(n)。K3=x3^2+y3^2。ro39。Ideal position of MS39。g39。 % 這里我們要確定基站的數(shù)目要= 3 a = [0:2*pi/nsides:2*pi]。MarkerFaceColor39。 %畫出各節(jié)點(diǎn)的布置圖plot(uo(1),uo(2),39。 d=(sqrt(sum((uo*ones(1,M)so).^2,1)))39。*G)*G39。ko39。)xlabel(39。NewtonRaphson39。 B = B + (r(i)*(u(1)so(1,i))*(u(2)so(2,i)))/(norm(uso(:,i)))^3。B = 0。G = [dx,dy]。 % 空間維度A = 0。k+39。steepest descent39。k.39。 f_TOA = sqrt(sum((ones(M,1)*u39。)。 %基站坐標(biāo)（BS） uo = [2,3]39。*B*。 r = L(i)。k39。 picture_TOA = 1。 %求定位點(diǎn)與真實(shí)的的差XXXXXXX 學(xué)士學(xué)位論文23 Eucdis=sqrt(sum(Eucdis.^2))。r+39。,x3,y3,39。XXXXXXX 學(xué)士學(xué)位論文22附 錄通信工程 王偉 附錄一注釋:此程序主要功能是指出噪聲對(duì)定位精確度的影響 clear。即處理器，網(wǎng)絡(luò)速度都不會(huì)阻礙迭代法的使用和發(fā)展。在最近幾年，凸松弛方法 【2】已經(jīng)廣泛的運(yùn)用到定位系統(tǒng)中去。復(fù)雜程度順序?yàn)椋鹤钏傧陆捣? 高斯牛頓法? 牛頓迭代法。也就是近似等于視距距離。因此我們要充分利用迭代法來(lái)無(wú)限逼近與 R 的最小值。 因?yàn)橐话闱闆r下，梯度向量為 0 的即 說(shuō)明是到了一個(gè)極值點(diǎn)，此時(shí)梯度的幅值也為 0。重復(fù)以上過(guò)程，即可得 r 的近似值序列，迭代值會(huì)不斷逼近 r2的真實(shí)值。不僅是計(jì)算機(jī)，手機(jī)，平板電腦，基站等都可以滿足基站的要求。我們?cè)O(shè)此數(shù)目為n。此外由于基站的數(shù)目增多，(,)可能會(huì)出現(xiàn)多個(gè) 的值，此時(shí)的選取原則為：如果兩個(gè)根中只有一個(gè)根為正值，則取(,)xy正值，如果兩個(gè)根都為正值，則選取可使R值最小的根，如果兩個(gè)根都為負(fù)值，則選取絕對(duì)值再進(jìn)行選擇。由圖 可以看出，移動(dòng)臺(tái)的準(zhǔn)確坐標(biāo)為 A（30,30） ，同時(shí)由程序也可以看出XXXXXXX 學(xué)士學(xué)位論文8“MS_ini”所表示的為原坐標(biāo)。在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，常以測(cè)量信號(hào)到達(dá)時(shí)間（TOA）為基礎(chǔ)的方法對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行定位。以 TOA 為基礎(chǔ)的算法中，到達(dá)接收基站的傳輸時(shí)間的延遲對(duì)定位產(chǎn)生極大的影響。TDOA 定位方法不要求嚴(yán)格的時(shí)間同步，相對(duì)簡(jiǎn)化了定位系統(tǒng)，應(yīng)用更加廣泛。但是把 GPS 功能集成到移動(dòng)臺(tái)上需全面更改設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，增加成本；且用戶同時(shí)持有移動(dòng)電話和 GPS 手機(jī)很不方便，所以移動(dòng)用戶及設(shè)備生產(chǎn)商和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商希望能直接由移動(dòng)臺(tái)實(shí)現(xiàn)定位。大多數(shù)無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)是協(xié)作式的,賴于信標(biāo)導(dǎo)航信號(hào)發(fā)射, 使運(yùn)動(dòng)中的載體根據(jù)每個(gè)導(dǎo)航臺(tái)方位以及星辰、地貌以準(zhǔn)確判定所處的位置而進(jìn)行工作。為了減少 NLOS 傳播對(duì)定位精度的影響,產(chǎn)生了卡爾曼濾波方法 【6】 、ML 和貝葉斯方法 【7】 、散射模型方法 【8】 、BF 參數(shù)方法 【9】 、高階統(tǒng)計(jì)量方法 【10】 和 MUSIC 方法 【11】 等。其次，也為野外救援，抗震救災(zāi)打下了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持，為生命提供了生存的可能。6 AML algorithm因而定位的準(zhǔn)確度是決定此類軟件服務(wù)好壞的重要條件。到達(dá)時(shí)間測(cè)量（TOA）誤差主要是由兩部分組成：系統(tǒng)測(cè)量誤差和多徑衰落和多址干擾,NLOS 傳播誤差。雷達(dá)定位主要應(yīng)用在軍亊上，用于搜索和引導(dǎo)、跟蹤測(cè)量和火力控制。兩種信號(hào)均含有可向用戶接收機(jī)提供所需的衛(wèi)星情況、系統(tǒng)時(shí)間、接收機(jī)正在跟蹤的衛(wèi)星的星歷（目前和將來(lái)的位置）等信息。對(duì)于 TOA 定位方法，影0XY響精度的主要因素是時(shí)鐘同步誤差和到達(dá)時(shí)間 的測(cè)量誤差。NLOS 噪聲是由于高大建筑物、高山等引起的信號(hào)非直線傳播造成的。由此可見，噪聲對(duì)定位精確度有較大的影響。但在 NLOS 環(huán)境下是不可能達(dá)到理想情況的。其協(xié)方差矩陣為： （4）??22(,)TCOVENdiag?? 利用最大似然估計(jì)法求使最大似然函數(shù)（消耗函數(shù) J）最小的 的值。 ，由統(tǒng)計(jì)學(xué)的知識(shí)可以推測(cè)到，變量 是服從參數(shù)為1的卡方分布，2?因此，我們可以設(shè)定一個(gè)合理的判決門限，使得 ，因2此，查表可得此判決門限為2．71。迭代算法是用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的一種基本方法。則方程 為()yfx?1L 00()()yfxfx????（1）求出 與 x 軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)：1L 01()fxx?（2）稱 x1 為方程 r 的一次近似值。其迭代公式為 1()kkas???（5）XXXXXXX 學(xué)士學(xué)位論文13其中 為梯度的負(fù)方向， 表示梯度方向上的搜索步長(zhǎng)。則我們此時(shí)可以確定距離方程 R 為 =d+ er(t,s)（6）其中 R 為移動(dòng)臺(tái)到基站的檢測(cè)距離（包括 NLOS 誤差） ，d 為移動(dòng)臺(tái)到基站的真實(shí)距離（即 LOS 檢測(cè)距離） 。此時(shí)，此點(diǎn)即為方程 R 的極值點(diǎn)。而最速下降法收斂慢，效率最低。然而，要在實(shí)際情況中統(tǒng)計(jì)出分布情況是非常困難的。但如今隨著 4G 時(shí)代的來(lái)臨，無(wú)線通信的傳輸速度也達(dá)到兆級(jí)別。俗話說(shuō)：“一日為師，終身為父” ，即使我走出學(xué)校這座象牙塔，我不會(huì)忘記各位老師對(duì)我的教誨。go39。amp。*H)*H39。 % 假設(shè)基站的坐標(biāo)，其中必有一基站坐標(biāo)位于坐標(biāo)原點(diǎn)MS_ini = [30 30]。, col)。 end if picture_TOA == 1 figure (2) TITLE(39。 B(2,:) = (BS(3,1)^2 + BS(3,2)^2) L(3)^2 + L(1)^2。 % 關(guān)閉所有圖形warning off。axis([5,15,5,15])。end。end。,39。)。number of iterations39。for i = 1:M dx(i) = (u(1)so(1,i))/norm(uso(:,i))。end。H = 2.*[A B。,39。plot(1:iter,uo_nr(2,:),39。plot(1:iter,uo_sd(1,:),39。end。 %測(cè)量距離的方程 iter = 30。hold on。,39。, col)。,10)。 nsides = 128。Eucdisoriginal=[x(1),x(2)]estimate=[x_est(1),x_est(2)]附錄二注釋：此程序主要基于TOA技術(shù)運(yùn)用最小二乘法（LS）來(lái)減少NLOS傳播產(chǎn)生的誤差。r1=sqrt(sum(x.^2))+n(1)。r_var=2。 %中心橫坐標(biāo)Y=0。大學(xué)四年，我從一個(gè)初出茅廬的毛頭小子成長(zhǎng)為山東農(nóng)業(yè)大學(xué)的畢業(yè)生。這也為迭代法的實(shí)施提供了可能。高斯牛頓法的缺點(diǎn)在于：若初始點(diǎn)距離極小值點(diǎn)過(guò)遠(yuǎn)，迭代步長(zhǎng)過(guò)大會(huì)導(dǎo)致迭代下一代的函數(shù)值不一定小于上一代的函數(shù)值。程序見（附錄三） 。這里我們要借助雅克比矩陣來(lái)進(jìn)行計(jì)算。但這兩種方法運(yùn)算較為復(fù)雜。 最速下降法最速下降法（steepest descent method）是一種利用高等數(shù)學(xué)中梯度和極值的性質(zhì)，結(jié)合數(shù)值計(jì)算的方法而形成的一種尋找局部極值的方法。方法使用函數(shù) f(x）的泰勒級(jí)數(shù)的前面幾項(xiàng)來(lái)尋找方程 f(x) = 0 的根。XXXXXXX 學(xué)士學(xué)位論文113 基于 TOA 的新算法的思路與設(shè)計(jì) 新算法的思路由于NLOS作用，預(yù)示著根本無(wú)法極為準(zhǔn)確的求出準(zhǔn)確的位置坐標(biāo)，只能不斷逼近。即 和 ，其?kX?(,)skRS?中 k=1，2，?。 近似最大似然估計(jì)(AML)算法 【1】 設(shè)移動(dòng)臺(tái)的坐標(biāo)是 。對(duì)于 TOA 定位方法，常用的定位算法有最小均方算法(LS) 【1】 ，似然最大似然估計(jì)算法(AML) 【1】 ，殘差加權(quán)算法 【1】 和殘差檢測(cè)算法（RT） 【1】 等 最小均方(LS)算法 【1】設(shè)移動(dòng)臺(tái)的位置坐標(biāo)是 ，基站的位置及其坐標(biāo)分別為 A( , )，B( ),??,Tdxy? 0XY1,C( )……。若測(cè)量的精度的不準(zhǔn)確就會(huì)對(duì)定位精度產(chǎn)生較大的影響。假設(shè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)（ ） 、 （ ）測(cè)得待定位節(jié)點(diǎn)信號(hào)到達(dá)角度分別為 、 ，根1,XY2, 1?2據(jù)幾何關(guān)系可求出待定位節(jié)點(diǎn)位置（ , ） 。如智能手機(jī)，如今的移動(dòng)臺(tái)既可以用蜂窩基站定位，也可以實(shí)現(xiàn) GPS 定位。的圓軌道平面上，每面相隔 60176。無(wú)線定位系統(tǒng)有雷達(dá)、無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)、無(wú)線電測(cè)向和全球定位系統(tǒng)等。在視距環(huán)境中，可以較為精確的對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位。本文也提出一種在非視距環(huán)境下克服 NLOS 誤差的新的算法思路。13 The simulation software of PROTEUS13 The new method of thinking2 Overview of wireless positioning technology……………………. ………………. …………………裝訂線……………….……. …………. …………. ………xxxx 大 學(xué)畢 業(yè) 論 文題目：對(duì)抗室外環(huán)境下 NLOS 誤差的 TOA 無(wú) 線定位迭代算法 學(xué) 院 信 息 科 學(xué) 與 工 程 學(xué) 院 專業(yè)班級(jí) 通 信 工 程 1 班 屆 次 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 二 O 一四 年 六 月 十四 日XXXXXX 學(xué)士學(xué)位論文`I目 錄