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基于TDOA和RSS的可行域粒子滤波NLOS定位算法

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简介:
本研究提出了一种结合TDOA与RSS技术的可行域粒子滤波NLOS定位算法,有效改善了非视距条件下无线传感器网络节点精确定位问题。 针对室内复杂环境下无线传感器节点的信号传播状态在LOS/NLOS之间切换的现象,本段落提出了一种基于TDOA(到达时间差)和RSS(接收信号强度)的可行域粒子滤波非视距定位方法。首先采用基于TDOA和RSS两种测距模型的假设检验方法来辨识测量信号中是否存在NLOS现象,然后运用考虑了NLOS测量信息的可行域粒子滤波算法对未知移动节点的位置进行精确定位。仿真结果表明,所提出的方法在精度上优于最小二乘法、普通粒子滤波算法以及仅采用RSS测距模型的粒子滤波算法。

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  • TDOARSSNLOS
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    本研究提出了一种结合TDOA与RSS技术的可行域粒子滤波NLOS定位算法,有效改善了非视距条件下无线传感器网络节点精确定位问题。 针对室内复杂环境下无线传感器节点的信号传播状态在LOS/NLOS之间切换的现象,本段落提出了一种基于TDOA(到达时间差)和RSS(接收信号强度)的可行域粒子滤波非视距定位方法。首先采用基于TDOA和RSS两种测距模型的假设检验方法来辨识测量信号中是否存在NLOS现象,然后运用考虑了NLOS测量信息的可行域粒子滤波算法对未知移动节点的位置进行精确定位。仿真结果表明,所提出的方法在精度上优于最小二乘法、普通粒子滤波算法以及仅采用RSS测距模型的粒子滤波算法。
  • 室内跟踪研究:涵盖RSSKNNRSS卡尔曼及结合RSS与DR...
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    本文深入探讨了三种主要的室内行人定位跟踪技术,包括基于接收信号强度(RSS)的K近邻(KNN)算法和卡尔曼滤波算法,以及融合RSS与 Dead Reckoning (DR) 的粒子滤波方法。 本段落研究了室内行人定位跟踪算法,包括基于RSS的KNN室内定位算法、基于RSS的卡尔曼滤波算法以及融合RSS和DR的粒子滤波算法等多种方法,并对这些算法进行了比较分析。
  • NLOS环境下TDOA室内
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    本研究聚焦非视距(NLOS)环境下的室内定位挑战,提出了一种创新的基于到达时间差(TDOA)的算法,旨在提高定位精度和可靠性。 NLOS环境中用于TDOA测量的室内定位算法。
  • NLOSTOA
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    本研究提出了一种基于非视距(NLOS)条件下的时间-of-arrival (TOA) 定位算法,旨在提高复杂环境中的定位精度和可靠性。通过优化信号传输路径估计与误差补偿机制,该算法有效解决了传统方法在城市峡谷、室内等环境中遇到的挑战。 NLOS下的TOA定位算法研究了在非视距条件下如何准确估计信号到达时间以提高定位精度的方法。这种方法通过改进现有的测时技术来克服NLOS环境中的误差问题,从而提升无线网络中目标位置的确定能力。
  • TDOA-AOA扩展卡尔曼.rar
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    本资源提供了一种结合时间差和角度差信息的高精度定位方法,适用于室内或复杂环境下的目标追踪与导航。通过融合TDOA-AOA技术,并采用扩展卡尔曼滤波优化算法实现高效、准确的位置估算。 《基于TDOA_AOA定位的扩展卡尔曼滤波算法详解》 TDOA(Time Difference of Arrival)和AOA(Angle of Arrival)是无线通信领域中常用的定位技术,主要用于确定移动设备的位置。这两种方法结合使用,可以提高定位精度,在多基站、多路径传播环境下效果尤为显著。本段落将深入探讨基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的TDOA_AOA定位算法。 TDOA是指信号到达不同接收点的时间差,通过计算多个接收站接收到信号的时间差,可以推算出目标与各个接收站之间的几何距离。而AOA则是测量信号到达接收天线的角度,从而确定目标相对于接收站的方向。结合这两种信息,理论上可以唯一确定目标的位置。 然而,在实际应用中由于存在测量误差,单纯依赖TDOA或AOA的数据往往不足以提供精确的定位结果。此时需要引入有效的数据融合和估计方法,扩展卡尔曼滤波(EKF)就是一种有效的方法。 扩展卡尔曼滤波是卡尔曼滤波在非线性系统中的应用。它是一种递归最优估计方法,能有效处理随机过程中的噪声与不确定性。对于非线性系统,通过将模型进行线性化来适应于卡尔曼框架中使用EKF实现动态系统的状态估计。 TDOA_AOA定位算法采用的EKF工作流程如下: 1. **初始化**:设置初始状态估值和状态协方差矩阵以描述初始位置的不确定性。 2. **预测步骤**:根据上一时刻的状态及系统动力学模型,预测下一时刻的状态。对于目标运动模式,可能包括匀速直线或更复杂的动态变化。 3. **更新步骤**:利用新的TDOA与AOA观测数据通过线性化观察模型来更新状态估计。这里的观测模型通常涉及距离和角度的非线性函数。 4. **协方差矩阵更新**:根据新观测信息不确定性,调整反映状态预测不确定性的协方差矩阵。 5. **重复步骤3和4**:每次接收到新的数据时执行上述过程直至系统稳定或达到预定迭代次数为止。通过不断融合TDOA与AOA的最新测量结果,EKF能够逐步优化目标位置估计值,并提高定位精度及鲁棒性。 本段落提供的压缩包文件“TDOA_AOA定位的扩展卡尔曼滤波.m”中包含了具体的MATLAB实现代码,读者可以通过阅读和运行这些代码进一步理解EKF在TDOA与AOA融合中的应用细节。这包括非线性模型的线性化处理及如何使用MATLAB环境构建执行EKF算法。 总结而言,基于扩展卡尔曼滤波器的TDOA_AOA定位方法是一种有效的高精度定位技术,能够有效减少由于测量误差引起的不确定性影响,并提高定位系统的准确性和鲁棒性。这对于无线通信、物联网以及自动驾驶等领域具有重要的理论和实践意义。
  • UWBTOATDOA
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    本研究探讨了超宽带(UWB)技术下的时间-of-arrival (TOA)与time-difference-of-arrival (TDOA)定位算法,分析其在室内定位中的性能及应用场景。 关于UWB的几种TOA定位算法是不错的学习资源,并且可以实际运行。这些资料对于研究和理解定位技术非常有帮助。
  • 群优化
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    简介:本文提出了一种改进的粒子滤波算法,通过引入粒子群优化策略增强粒子多样性与搜索能力,有效解决了传统PF算法在处理非线性、多模态问题时粒子贫化的问题。 粒子群算法优化的粒子滤波方法非常基础。相关程序可以下载,如果有任何疑问,请随时联系我。希望这能对大家有所帮助,谢谢。
  • RSSAOA混合室内见光
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    本研究提出了一种结合随机采样一致性(RSS)与到达角(AOA)技术的新型室内可见光定位方法,旨在提高室内环境下的定位精度。 为解决室内可见光定位精度不足的问题,本段落提出了一种基于接收信号强度与到达角度(RSSAOA)信息的混合算法来进行三维空间内的精确室内定位。该方法结合了距离数据和方向数据,并运用最小二乘准则(LS),构建了一个优化目标函数来提升位置估计的准确性。对于非凸的目标函数情况,通过转换成广义信赖域子问题(GTRS)的形式求解,确保找到全局最优解。 根据数值仿真的结果,在一个5米×5米×3米的室内环境中进行二维定位测试时,选择20×20个点作为样本点。实验结果显示平均定位误差仅为8.7厘米。进一步地,在三维动态目标追踪场景中应用该算法后发现,无论是水平方向还是垂直方向均能实现高精度的定位效果。
  • MATLAB UPF_UPF.rar_sinksv3_upf_无迹_
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    本资源提供了MATLAB实现的UPF(无迹粒子滤波)算法代码,适用于目标跟踪等领域。sinksv3_upf版本优化了性能,便于研究与应用。 UPF.rar 文件包含的是一个MATLAB实现的无迹粒子滤波(Unscented Particle Filter, UPF)算法。这是一种特殊的粒子滤波方法,主要用于解决非线性、非高斯状态估计问题。 在动态系统中,我们经常需要估计系统的当前状态,例如目标的位置和速度等参数,并且这些状态往往受到噪声的影响。传统的卡尔曼滤波适用于处理线性和高斯分布的情况,在这种情况下效果良好;然而,在面对复杂的非线性或非高斯环境时,其性能就会有所下降。粒子滤波提供了一种更通用的解决方案。 无迹粒子滤波(UPF)是由Julius O. Schmidt和Rainer D. Kuhne在2000年提出的一种改进技术,它通过“无迹变换”来近似非线性函数,从而减少了基本粒子滤波方法中的退化问题。这种变换能够用少量的代表性点精确地模拟非线性函数的分布效果,这使得UPF能够在保持精度的同时减少计算量。 在MATLAB中实现UPF通常包括以下几个步骤: 1. **初始化**:生成一定数量代表不同状态估计值的随机粒子。 2. **预测**:通过无迹变换根据系统模型对每个粒子进行更新和预测。 3. **重采样**:基于每个粒子权重的重要性,执行重采样以避免退化现象的发生。 4. **更新**:利用观测数据评估各个粒子状态的有效性,并据此调整其权重。 5. **估计当前状态**:通过加权平均所有粒子的状态来确定最佳的系统状态估计。 Sinksv3可能是代码中特定版本或实现的一部分,这可能指的是该代码中的一个模块或者优化策略。UPF在目标跟踪、传感器融合以及导航等领域有着广泛的应用前景。 压缩包内的UPF文件包含了整个MATLAB程序的主要部分或是工作空间内容。为了更好地理解和使用这份代码,用户需要具备一定的MATLAB编程能力和对粒子滤波理论的了解,并可以通过运行和分析该代码来深入理解其原理及应用效果。同时,由于作者已经进行了初步测试,你可以在此基础上进行进一步优化以适应不同的应用场景。
  • 实现
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    本项目聚焦于研究和开发基于粒子滤波的算法,旨在解决复杂动态系统的状态估计问题。通过仿真与实验验证其在定位跟踪、机器人导航等领域的应用效果。 实现了粒子滤波过程,包括状态预测、量测更新、粒子权重的计算、重采样、Roughening(粗糙处理)以及后验均值和方差的计算。