教学教务与率用
算法分析
UWB定位基础算法及NLOS抑制算法分析
陈志远马哲梁建超
(河北农业大学信息科学与技术学院,河北保定071000)
摘要：超宽带(UWB)定位技术测距定位精度高、成本低,比较实用。本文简单介绍了UWB定位技术的基本算法和简单的误差产生原固及一种在非视距(NLOS)环境下的抑制算法
关键词：越宽带(UWB)定佳技术；基本算法;NLOS抑制算法
中图分类号：TN929.5
文献标识码：A
随着无线通信技术在目常生活中普及，定位技术已经渗透到社会发展各个领域。对于定位技术，全球定位技术GPS最令人熟知"。但是GPS仅限于在室外环境应用中，面室内定位，由于GPS卫星信号无法穿透建筑，且室内环境多径和非视距影响，无法进行精确定位。而超宽带UWB)定位技术，容易与通信结合，多径分辨能力强，传输速率高，成本相对较低，定位精度高，适用于室内精确定位。所以
UWB定位技术在室内定位方面有很大潜力。 1UWB定位算法简介
UWB定位技术展于无线定位技术之一，定位精度高此算法根据测量参数的不同，主要介绍基于接收信号到达时间、到达时间差的检测方法。
1.1基于到达时间法(TOA)
TOA算法需要建立三个及以上基站且知道位置坐标(x，y)，通过测量时信号到达时间t和信号传插速度c，带入公式(x-a)2+(y-b)=(ct产。分别将三个基站的相应数据代人上述公式，列出方程组，联立求解得出待测点移动台位置(a,b)。
1.2基于到达时间差法(TDOA)
此算法是对基于到到达时间(TOA)技术的改进，有两种方式。第一种是测量点信号到基站时间取差值
(1a)^.2+(j1b)2/(2a).2+(2b)2=c(122)尽管这样的情况也需要对基站的时间同步，但根据信道传输特性相似，大量减少了多径效应带来的误差影响，提高了计算精度。第二种是发射两种不同的信号，分别测量到达时间并测量，从而得到TDOA的值，这种算法避
开了基站和移动台时闻间不同步的问题，也大大提高了精度。 2误差来源
UWB定位系统有许多误差来源，但在现实中LOS环境(视距传插）下测距基本是不存在的，所以要在NLOS(非视距)环境进行测距
2.1同步与多径
目前许多研究重点是基于时间定位方式下的UWB定位技术，此方式的弊端是：需尽量保持基站间时间同步，优点是：降低了基站、被测点两者之间的同步时间要求。由于UWB工作颊率和时间的测量精度非常高、对时间同步要求大，当UWB信号占空比很低、多径传播时，在短距传输中，采用脉冲先后发射后，相对更容易识别。在网络节点密度大、现场复杂、多径严重的环境中，借助有效的多径信道模型进行计算，可进一步提高定位精度。
2.2NLOS环境下的障碍物阻挡收谢日期：2017-03-17
文章编号:1007-9416(2017)03-0155-0
NLOS环境下，信号传播有阻挡，这是现实中最常面临的问题，而且影响UWB定位精度。对引用的基本算法TOA/TDOA来说，在信号传播不受阻的情况下，定位精度准确，信号可穿透墙壁等障碍
物，但在穿透时传播速度、功率等必然受影响。 3NLOS抑制算法
经过大量的研究表明，在三维空间中，在无遮挡的视距传插(LOS)UWB定位中，采用建立5个基站，基站位置采用两个在上两个在下，一个在中的方式定位结果和耗费资金最令人满意。而在NLOS 环境中，基站超过4个时，会把识别出NLOS测量值含弃，使用LOS测量数据进行定位分析。考患到实际环境测量，NLOS基站是非常关键的因素，含弃后无法实现定位功能。此时需要NLOS抑制算法来克服这个擎端。
此算法将NLOS测距值进行重构，使其接近LOS环境下的测量值并将测量出的NLOS下的动态范围值进行平滑，得出平均距离测量值曲线，再将平滑曲线向下移动至LOS测量值曲线附近，进行对比取值。
(1)匹配平滑测量数据时使用N阶多项式。
(2)进行数据平滑误差校正后，可计算出所测量出每个距离值和平滑值两者之间偏差，经足够多的采样次数计算后，可发现测量值与平滑曲线最大偏差出现在某一数值t。若每次测量时间间隔比较大且每次测量都据有无关性，则实验结果表明：测距的最大偏差与LOS 条件下距离测量值的方差相似。然后进行下一步操作，将平滑后的曲线下移最大偏差值的距离，此时得到的曲线接近于LOS距离测量值。
4结语
UWB定位技术以其传输速率高，系统容量大、抗干扰能力强、成本低等特点广受人们青赚，自UWB定位技术概念提出以来，越来越多的企业开始研究并投入使用，UWB的发展极具潜力，而在我国处于萌芽阶段，因此，需要大量的研究人员致力于UWB定位技术的发展。
参考文献
[1]部春明.DGPS与UB混合精确无缝定位技术研究[J].传感器与微系统.2012.
[2]李开权.GPS定位与手机定位有什么不同[J].轻松学电脑：电子乐园.2011.
[3]李真真-基于UWB的室内定位关键技术研究[J].信虑技术,2011
作者简介：陈志远(1994一)男,河北保定人,本科,保定市南市区河北农业大学物联网工程专业
155
万方数据