文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
文章編號: 0258-7998(2012)02-0105-04
無線定位技術(shù)自誕生以來,,一直都是眾多研究人員關(guān)注的熱點。目前,,該技術(shù)的研究已經(jīng)取得了較多的研究成果,,如基于TOA的被動定位或者是借助于類似GPS系統(tǒng)的主動定位技術(shù)都得到了很好的應(yīng)用。由于多目標(biāo)定位在精度和計算復(fù)雜度上存在著矛盾,,在復(fù)雜的密集環(huán)境下,,難以同時保證定位的有效性和實時性,故目前大部分的研究工作都集中在單目標(biāo)的定位精度提高方面,,限制了該技術(shù)進(jìn)一步推廣[1],。
本文主要致力于在CDMA環(huán)境下改善多目標(biāo)定位技術(shù)及其精度問題。文中主要涉及兩個方面:(1)在CDMA環(huán)境中,,解決多目標(biāo)聯(lián)合檢測問題,;(2)多源數(shù)據(jù)的融合技術(shù),主要考慮如何利用Marginalized粒子濾波(MPF)對多源數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的融合處理,,建立合適的數(shù)據(jù)融合模型,,在線性和非線性問題中找到平衡點,使之既能保證高定位精度,,又能盡可能地減少計算量[2-3],。
1 基于CDMA的多目標(biāo)檢測技術(shù)
從理論上講,多基站多目標(biāo)的數(shù)據(jù)處理存在著很多問題,,主要分為以下三個方面:
(1)如何在多目標(biāo)環(huán)境中,,使所有定位基站能辨識同一目標(biāo);
(2)多目標(biāo)起始定位,;
(3)多目標(biāo)跟蹤保持,。
在3G通信系統(tǒng)中,利用一個基站,,結(jié)合TOA和DOA信息,,可以獲得位置信息。而不同基站探測到的同一批目標(biāo)的結(jié)果,,在理論上應(yīng)該是重合的,,這時可將多目標(biāo)環(huán)境中所有基站辨識同一批目標(biāo)的問題,看作是單基站目標(biāo)跟蹤的特殊情況,,即問題(1)是問題(2),、(3)的特殊情況。至于多目標(biāo)問題,,如果是在CDMA通信系統(tǒng)中,,則可以利用碼分多址特性來判斷是否屬于同一批目標(biāo)。所以問題(2)才是關(guān)鍵,而解決了問題(2),,稍加改動就可用于問題(3),。由于絕大部分通信系統(tǒng)都采用異步CDMA,如WCDMA等,,因此本文重點分析異步CDMA多目標(biāo)檢測的處理[4-5],。
對于混合線性/非線性系統(tǒng)而言,其狀態(tài)空間模型如式(6)所示,。在式(7)的模型當(dāng)中,,狀態(tài)變量xk包含了線
性
態(tài)從系統(tǒng)模型中分離出來,并采用KF對之進(jìn)行估計,并由此降低所需的粒子數(shù)目和粒子維數(shù),,減少了計算量。圖5所示為不同濾波模式下的跟蹤誤差比較,,圖6表示的是3個目標(biāo)運動位置的標(biāo)準(zhǔn)誤差,。從圖中可以看出,標(biāo)準(zhǔn)差的平均值控制在80 m左右,,在高噪聲的情況下是可以接受的,。
總體來說,把Marginalized粒子濾波應(yīng)用在混合線性/非線性變量的機動目標(biāo)模型當(dāng)中,,不僅使估計精度有所改善,,而且大大減少了計算時間。在一些實時性要求較高的應(yīng)用當(dāng)中,,它將能夠滿足實時濾波的要求,。算法中對非線性變量估計采用的是一般的粒子濾波器。針對粒子濾波器的不足,,還可以把算法中粒子濾波器估計的部分加入高斯或者正則化進(jìn)行改進(jìn),,以獲得更高的估計精度和更優(yōu)的濾波時間。同時,,由于可以利用碼分多址區(qū)別不同的用戶,,所以在終端辨識上不存在模糊問題,同時利用MPF對量測數(shù)據(jù)進(jìn)行狀態(tài)融合處理,,在密集環(huán)境下,,其定位精度在100 m以內(nèi),對多目標(biāo)定位跟蹤而言,,這種結(jié)果是可以接受的,。另外,論文中并沒有考慮觀測量誤差的修正,,相信進(jìn)一步改善精度仍然是有可能的,。
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