1、隨著美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)于1996年提出要求各種無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)對(duì)發(fā)出E-911緊急呼叫的移動(dòng)臺(tái)提供滿足一定精度要求的定位服務(wù)以來，無線網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)一直引起廣泛的關(guān)注。利用無線定位技術(shù)除了可以為移動(dòng)用戶提供安全保障外，還可用于通信網(wǎng)絡(luò)的資源管理，系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)行靈活收費(fèi)，提供與位置有關(guān)的信息服務(wù)，以及快速破獲利用移動(dòng)電話進(jìn)行經(jīng)濟(jì)欺詐，對(duì)犯罪分子進(jìn)行追蹤等領(lǐng)域。本文針對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的無線定位這一熱點(diǎn)，以非視距(NLOS)環(huán)境下的基于信號(hào)到達(dá)時(shí)間

2、差(TDOA)的定位算法、基于信號(hào)到達(dá)時(shí)間(TOA)的定位算法、基于信號(hào)到達(dá)時(shí)間差/到達(dá)角度(TDOA/AOA)和基于信號(hào)到達(dá)時(shí)間/到達(dá)角(TOA/AOA)的混合定位算法為重點(diǎn)，進(jìn)行了深入地研究。 在對(duì)TDOA定位算法的研究中，以往的算法只考慮LOS環(huán)境下的系統(tǒng)測(cè)量誤差，而在NLOS環(huán)境下定位精度將大大下降，本文對(duì)一種現(xiàn)有的TDOA定位算法進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)算法考慮了NLOS誤差的統(tǒng)計(jì)特性，對(duì)NLOS誤差進(jìn)行了抑制，提高了算法的定

3、位精度。并在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于Taylor級(jí)數(shù)展開法的TDOA定位算法，使定位精度得到進(jìn)一步提高。 在對(duì)TOA定位算法的研究中，針對(duì)一種現(xiàn)有的TOA定位算法在計(jì)算過程中需要進(jìn)行大量矩陣相乘和求逆運(yùn)算的缺點(diǎn)，利用遞推最小二乘法(RLS)對(duì)其行改進(jìn)，改進(jìn)后的算法具有和原算法相同的性能，但克服了原算法計(jì)算量大的缺點(diǎn)，提高了定位效率和實(shí)時(shí)性。本文通過對(duì)Kalman濾波算法的分析，得到在不知道NLOS噪聲方差準(zhǔn)確值的條件下，可以通過

4、增加濾波長(zhǎng)度來保證算法的準(zhǔn)確性的結(jié)論,在此基礎(chǔ)上根據(jù)NLOS誤差的統(tǒng)計(jì)模型提出了兩種新的NLOS誤差消除和定位算法。第一種誤差消除方法利用NLOS誤差均值與TOA距離真實(shí)值的關(guān)系，得到一個(gè)以TOA距離為變量的一元二次方程，解方程可以得到TOA距離的估計(jì)：第二種NLOS誤差消除方法將TOA距離的Kalman濾波值與對(duì)應(yīng)誤差的關(guān)系曲線作為先驗(yàn)信息，在得到TOA距離的Kalman濾波值后，根據(jù)先驗(yàn)信息可以求得對(duì)應(yīng)的誤差，對(duì)TOA距離進(jìn)行修正，

5、消除了NLOS誤差的影響。在此基礎(chǔ)上，分別提出了一種基于最小二乘(LS)和最優(yōu)化方法的定位算法，取得了較好的結(jié)果。 在對(duì)混合定位算法的研究中。利用對(duì)TDOA測(cè)量值中的NLOS誤差消除方法，對(duì)一種TDOA/AOA定位算法進(jìn)行了改進(jìn)，有效提高了算法的性能。但是這一改進(jìn)算法的定位誤差對(duì)AOA系統(tǒng)測(cè)量誤差方差較敏感，需要兩步加權(quán)最小二乘(WLS)運(yùn)算，且結(jié)果具有模糊性的缺點(diǎn)。因此，本文提出了一種新的TDOA/AOA定位算法，算法利用Ka

6、lman濾波算法對(duì)AOA的值進(jìn)行估計(jì)，并將非線性方程轉(zhuǎn)化為線性方程，減少了未知變量的個(gè)數(shù)，減少了計(jì)算量并且有唯一解。本文還將此算法推廣至幾何結(jié)構(gòu)的單次反射圓模型下，推導(dǎo)了該模型下TDOA測(cè)量值中NLOS誤差均值與方差的表達(dá)式，驗(yàn)證了算法的性能。某些算法采用兩步WLS運(yùn)算是由于在第一次WLS運(yùn)算中沒有考慮到未知變量之間的相關(guān)性，故而需要進(jìn)行第二次WLS運(yùn)算，本文將未知變量之間的相關(guān)性作為約束條件，提出了一種基于帶約束條件最小二乘的TOA/