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第 43 卷第 1 期复旦学报(自然科学版) Vol. 43 No. 1
2004 年 2 月 Journal of Fudan University(Natural Science) Feb. 2004
文章编号:0427 7104(2004) 01 0072 05
基于接收信号强度测量的室内定位算法
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倪巍,王宗欣
(复旦大学通信科学与工程系,上海 200433)
摘要: 首先对现有的“路径—损耗”模型进行了修正,引入距离估计误差随机变量,由于其一般误差较小,不足
以改变现有的模型中遮蔽因子的概率密度函数,所以遮蔽因子仍然满足正态分布. 然后,推导了一种迭代最大
似然估计算法,通过有限次的迭代,可以将由遮蔽因子导入的误差减小到一定程度,并得到令人满意的用户位置
的估计结果. 模拟表明,该方法可以提供较高的精度.
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关键词: 通信技术; 接收信号强度;“距离—损耗”模型; 最大似然估计; 定位算法; 遮蔽因子
中图分类号: TN 911. 23 文献标识码: A
在无线点对点的移动通信网络中,定位业务正广泛受到关注. 尤其是在 ad hoc 网———一种多跳(mul
ti hop) 的、无中心的、自组织(anizing) 的无线网络中,定位技术将直接影响网络路由的效率. 对于军
用、警用、消防以及安全无线网络来说,估计移动用户的准确位置至关重要.
在 ad hoc 网络中,全球定位系统( GPS) 已经被建议作为提供定位信息的方式[1 ] . 在室外环境下,用户
的密度比较低,GPS 是较好的选择. 但是在高密度网络中,给每一个移动用户增加 GPS 功能过于昂贵,不
切实际. 而且使用 GPS 获得高精度的定位效果必须使用差分技术[2 ] ,难以实现.
服务器辅助 GPS 系统[3 ]可以给室外蜂窝网手机用户提供定位服务,定位精度可以达到美国 E 911 标
准的要求. 尽管也可以用 GPS 对室内用户进行定位,但是定位的精度只可以指示用户所在的建筑物. 其
他现有的室内定位方式,其有效性和实用性都不能令人满意,或者需要利用红外等技术,复杂度较高.
本地定位系统(LPS) [4 ]使用一组相互间可以通信的 RF 基站,并且通过测量它们之间接收信号强度
(RSS) 、信号到达时间差(TDOA) 或者信号到达时间延迟(TOA) ,来进行用户的定位. 在 LPS 系统中,每个用
户和固定的一组基站进行通信,其定位独立于其他用户,基站再通过测得的 RSS 或 TOA 来计算用户的位
置.
文献[5 ]中提出的算法在针对多用户同时定位时,效果十分明显,但是当用户数较少时,其定位的结果
难以令人满意.
在低功率无线设备组成的高密度网中,由于各设备之间的同步无法实现,利用 TDOA 估计距离也难以
实现. 尽管可以通过测量 TOA 来估计距离,但是多径和噪声,以及参考时钟的不精确性,都将使距离估计
的效果变差. 另外,室内情况下用户之间的距离较短,并存在较严重的反射、衍射和绕射等非直线传播情
况,而且同一用户信号的各条多径分量时间上相当接近,现有设备的分辨率不足以区分时间上如此接近的
各条多径,所