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随着移动通信的跨越式发展,智能设备的用户数量增长迅猛,一个智能互联的新时代大幕已经拉开。与此同时,人们对于位置信息的需求与日俱增,室内定位在医院、大型商场等区域得到了广泛应用,为用户提供了便利与安全。然而,现有室内定位技术通常需要事先构建指纹库或者依赖于较多数量的无线接入点等基础设施。上述先决条件限制了相关定位技术的应用场景,它们不能满足在未知环境下寻找失物,或是查找走失儿童这样的需求。面对这一情况,本文设计了点对点定位算法,在不存在指纹库并且不借助无线接入点等基础设施的情况下用一台单天线移动设备直接定位另一台单天线移动设备。
本文依据移动设备能获取到的无线信息与视觉信息设计点对点定位方法。根据场景不同,点对点定位可以分为对静态目标的定位和对动态目标的定位。对于静态目标,本文提出基于视觉辅助的天线阵列构建技术并设计了利用单维无线信息到达角(Angle of Arrival,AoA)的点对点定位方法。首先,基于合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的思想,本文利用移动设备采集到的视觉信息实现运动轨迹恢复,然后结合运动轨迹上每个点的无线信号测量构建模拟天线阵列;在此基础上,针对商用设备硬件缺陷导致信道状态信息(Channel State Information,CSI)相位存在误差的问题,本文提出了一种基于信号幅值估计AoA的方法;最后结合移动轨迹的非线性特点与AoA估计,利用三角定位方式实现静态目标定位。
对于动态目标,在采用视觉信息辅助构建天线阵列的基础上,本文设计了利用信号传播时间(Time of Flight,ToF)、多普勒频移以及AoA等多维无线信息实现点对点定位的方法。本文首先提出直射路径ToF估计方法,然后设计了融合多普勒频移的距离优化估计方法以获得稳定的距离信息,最后联合距离估计与AoA估计设计联合定位框架,并采用粒子群算法和全局搜索的方式,实现对动态目标的位置估计。基于上述方法,本文设计了测试实验,测试结果验证了本文提出的室内点对点定位方法的有效性。
本文依据移动设备能获取到的无线信息与视觉信息设计点对点定位方法。根据场景不同,点对点定位可以分为对静态目标的定位和对动态目标的定位。对于静态目标,本文提出基于视觉辅助的天线阵列构建技术并设计了利用单维无线信息到达角(Angle of Arrival,AoA)的点对点定位方法。首先,基于合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的思想,本文利用移动设备采集到的视觉信息实现运动轨迹恢复,然后结合运动轨迹上每个点的无线信号测量构建模拟天线阵列;在此基础上,针对商用设备硬件缺陷导致信道状态信息(Channel State Information,CSI)相位存在误差的问题,本文提出了一种基于信号幅值估计AoA的方法;最后结合移动轨迹的非线性特点与AoA估计,利用三角定位方式实现静态目标定位。
对于动态目标,在采用视觉信息辅助构建天线阵列的基础上,本文设计了利用信号传播时间(Time of Flight,ToF)、多普勒频移以及AoA等多维无线信息实现点对点定位的方法。本文首先提出直射路径ToF估计方法,然后设计了融合多普勒频移的距离优化估计方法以获得稳定的距离信息,最后联合距离估计与AoA估计设计联合定位框架,并采用粒子群算法和全局搜索的方式,实现对动态目标的位置估计。基于上述方法,本文设计了测试实验,测试结果验证了本文提出的室内点对点定位方法的有效性。