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发表于 2008-6-11 15:56:52 | 显示全部楼层 |阅读模式

移动通信系统中移动用户定位方法研究与实践

移动通信系统中移动用户定位方法研究与实践  
  
项目编号:重点00040

依托单位:吉林大学

项目负责人:王树勋

无线定位技术是利用无线信号来判定某一半径范围内无线信号发射终端物理位置的一种方法。在移动通信网络中采用无线定位技术提供定位业务,将给人们的生活带来很多方便,具有巨大的应用前景。

尽管从理论上讲,利用现有移动通信系统中一个或多个已知位置的基站天线同时接收来自同一移动终端的无线信号,根据传播特征就可以通过相对位置矢量的解算来确定该终端的当前位置,实现移动用户的定位,然而,由于移动用户处于错综复杂的通信环境影响中,对移动终端的精确定位尚有许多技术难点亟待解决,主要的困难是:多径干扰、复杂噪声/干扰、非视距传播及多址干扰等难以克服,导致定位误差增大、估计精度下降,因此移动通信系统定位问题的研究难度很大,发达国家仍在投入大量人力物力进行研究,我国在该技术的研究上尚处于落后水平。为使我国移动通信系统中定位问题的理论与实践接近国际水平,该项目的任务就是对移动用户定位方法及定位问题中的诸多关键技术进行研究和实践,主要致力于以下内容(1)克服多径干扰的影响;(2)复杂背景噪声中通信信号的提取方法;(3)快速简便的实时定位跟踪算法;(4)克服非视距传播和多址干扰的影响;(5)移动通信系统中定位问题的简易模拟实验系统研制。

课题组成员在及时跟踪无线定位的国外最新发展动态的基础上,利用课题组多年来从事数字信号处理的理论研究,尤其是在研究高阶统计量、循环统计量理论方面的国内领先优势,并针对移动通信环境特点和移动通信系统定位问题中的主要技术难题进行了系统的理论研究。

在定位关键技术的研究上,课题组成员针对现有移动通信系统中定位方式并考虑未来移动通信系统的发展,分别从几种定位方式上进行了研究:基于TOA(到达时间)的定位方法、基于TDOA (到达时间差)的定位方法、基于DOA(到达方向)的定位方法以及基于TOA与DOA的联合定位方法。经过近三年来的不懈努力,在克服多径干扰的影响、复杂背景噪声中通信信号的提取、实时的定位参数估计、克服多址干扰影响等方面解决了诸多关键性问题,提出了一系列新的高精度定位参数估计算法,尤其在高阶统计量、循环统计量以及高阶循环统计量在移动定位参数估计方面的应用研究上取得了显著成绩,达到国内领先水平,并已在国际该领域的研究上产生一定的影响。

王树勋教授,吉林大学博士生导师,多年从事通信与信号处理、无线定位技术的研究,作为项目负责人承担了国家自然科学基金项目、博士学科点专项科研基金、吉林省科技发展计划等项目。曾获国家发明奖三等奖一项,机械工业部科技进步奖二、三等各一项,吉林省科技进步二等奖一项,发表论文二百五十余篇,撰写著作三部。王树勋教授承担的“移动通信系统中移动用户定位方法研究与实践”重点项目被评为2004年度教育部科学技术研究优秀项目。

本项目研究取得的创新性成果有:

(一) 提出了关于移动通信系统中移动用户定位参数估计的理论算法,成果居国内领先水平,主要创新点:

1.              基于循环相关提出了复杂相关噪声和多通道干扰下的多径时间差(MTDOA)参数估计方法;

2.              将多径信号的到达时间TOA参数估计问题转化为复谐波频率的估计问题,提出了基于四阶累积量的FOC-TOA估计方法和FOC-ESPRIT-TOA估计方法;

3.              为了实时有效地估计多径信号的TDOA参数,提出了LMS准则下基于相关和基于三阶累积量、四阶累积量的自适应APMTDOA参数估计方法;

4.              为了克服多径干扰,提出了基于四阶循环累积量的多径DOA估计方法,以及乘性/加性噪声背景下的多径(相干源)DOA估计方法;

5.              为了在复杂噪声、干扰背景下提取信号,提出了基于高阶循环累积量的2-D DOA估计方法,以及乘性/加性噪声背景下基于三阶循环矩的2-D DOA估计方法;

6.              为了用有限阵元估计更多的信号,提出了基于高阶循环累积量的最小冗余线阵DOA估计方法,大大扩展了阵列的有效孔径。

(二)构建了移动通信系统中定位研究的简易模拟实验系统,这种模拟实验系统实现了在小范围内进行移动体定位的模拟试验。

(三)在模拟实验系统基础上,将移动通信系统中的定位思想应用于电子白板笔的定位中,进行定位实践,开发了具有独立知识产权的DM-4600系列无线定位电子白板,填补了国内空白,经过几年的努力已经完成样品的开发和部分产品技术的转让,获得了显著的社会效益和经济效益。

DM-4600系列产品已推出DM-4601B珐琅板型、DM-4602背投屏型和DM-4603等离子屏型等型号。其中,等离子屏超声红外无线定位电子白板是国际首创。鉴定结果表明:我国的技术远远强于日本,分辨率和跟踪速度等主要性能指标已经超过美国,价格仅为国外同类产品的1/2-1/3。上述产品已批量生产并在全国销售,同时出口韩国。

    该产品能将书写在普通屏幕上的彩色文字及图案一笔不漏地记录在计算机里,在教学中可减轻学生记笔记的负担,提高课堂效率;能够输入各种少数民族文字;与投影仪配合使用,演讲者可以在白板上操作计算机界面,增强了多媒体教学的交互性;在互联网上老师和学生之间可以通过电子白板进行音视频互动交流,使远程教育提高到一个新的水平。2004年10月,在深圳第六届中国国际高新技术成果交易会上,该产品在1万多个参展项目中脱颖而出,成为62项获奖产品之一。2004年11月,在上海国际工业博览会上,有5千多个项目参展,仅35项获奖,该产品是其中之一。

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发表于 2018-3-14 10:38:13 | 显示全部楼层
求助四阶循环累积量的快速算法,谢谢!
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