《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種新穎的CDMA系統(tǒng)下多目標(biāo)無線定位方法
來源:電子技術(shù)應(yīng)用2012年第2期
周 非1, 范馨月1, 何偉俊2
1. 重慶郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院,, 重慶 400065,; 2. 中國電信股份有限公司 廣州研究院, 廣東 廣州 510095
摘要: 利用Marginalized粒子濾波算法,處理CDMA(Code Division Multiple Access)系統(tǒng)中多目標(biāo)無線定位及跟蹤問題,。在CDMA系統(tǒng)中,由于數(shù)據(jù)的非線性導(dǎo)致了過大的計算復(fù)雜度,,并影響到定位的精度,。論文主要從CDMA系統(tǒng)中多目標(biāo)聯(lián)合檢測和建立基于邊緣化粒子濾波器的數(shù)據(jù)融合模型兩方面進(jìn)行研究和分析,解決CDMA中多用戶的辨別,、定位精度和計算復(fù)雜度之間的矛盾,。仿真結(jié)果證明其方法能夠保證多目標(biāo)定位的精度,并極大地減少計算復(fù)雜度,。
中圖分類號: TN96
文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
文章編號: 0258-7998(2012)02-0105-04
A way of wireless location technology about multi-target in CDMA
Zhou Fei1, Fan Xinyue1, He Weijun2
1. Dept. of communication &Information Eng., Chongqing University Posts and Telecommunication, Chongqing 400065,China; 2. Guangdong Scientific Telecommunication Academy.Ltd,Guangzhou 510095, China
Abstract: The paper mainly researches wireless location and tracking technology about multi-target in CDMA system using MPF(Marginalized Particle Filter). In CDMA,,the nonlinear of data aggravates computational burden and influence the position precision badly. The paper considers how to resolve multi-target detection and design data fusion model based on MPF in CDMA system. The simulation shows that it can largely reduce computational complexity on the condition of high position precision of multi-target.
Key words : wireless location; particle filter; nonlinear; data fusion

    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


 
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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