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一、協作通信技術
協作通信技術是利用通信系統節點之間的相互配合完成。是在協作節點的作用下,完成源節點信息向目的節點的傳輸,信息在節點傳輸過程中要進行加密處理,以防止信息丟失,因此該信息傳輸過程通常分為傳輸和轉譯兩個階段。協作通信系統既是一個完整的系統,也是一種全新的通信技術,衛星移動通信系統的信道特性較好,因此協作通信一般為鏈路協作傳輸方式,少數為節點協作傳輸方式。以一星兩用戶協作傳輸系統為例,系統的傳輸通常為不對稱傳輸,并表現為下行鏈路的壓力大,要區分對待。首先對上行鏈路傳輸而言,要將協作節點作為基本的接收源節點,并對信號進行解碼后發送到衛星,由衛星完成源節點和協作節點的信號合并,之后發送。而對下行鏈路而言,由于信號處于加密狀態,因此首先要對衛星信號進行相應的處理,包括譯碼、編碼等,并利用目的節點將接收到的源節點、協作節點的信號相互合并,最后完成信號的檢測。總之,協作通信技術是一種高效的協作性傳輸技術,對于我國移動通信發展來說具有推進作用。
二、協作通信在衛星移動通信系統中的運用
1、衛星多節點協作傳輸。多節點協作傳輸多發生于衛星的下行鏈路,是由節點與節點之間相互協作完成。衛星多節點協作傳輸的應用范圍較廣,在整個過程中,所有節點均參與協作傳輸過程,將源節點發出的信號經過多個協作節點轉發至目的節點。衛星下行鏈路的節點具有分散性特征,因此不同節點之間雖相互協作,但信號則可以視為獨立信號,需要借助協作傳輸的信號合并功能,將節點信號合并后再進行傳輸,有助于增強接收效果。整個過程包括信息的放大、編譯、處理和傳輸四個階段。信息傳輸過程是反復的和連續的,目的節點采用最大比合并,最終得到接收信號。由于衛星多節點傳輸選擇的是正交傳輸方案,協作傳輸的節點數增加,系統的頻譜效率將會隨之降低,提示設計和研究人員正確選擇協作節點。
2、衛星協作節點選擇。參與衛星傳輸的節點越多,系統頻譜效率就越低。因此,衛星協作節點選擇是整個通信過程中最重要的問題。應選擇信道條件好的節點來改善這一問題,以提高資源的可利用率。每個節點在移動通信系統中對應著不同的信道,也就是說,節點的選擇將影響系統的傳輸性能。當衛星協作節點信息傳輸由兩個時隙完成時,第1個時隙的數據傳輸參照多節點傳輸方式,而第2個時隙只有目的節點所選的協作節點參與信息的轉發與處理,其他節點均不參與工作,再一次證明了在衛星通信過程中,要正確選擇衛星協作節點。另外,節點的選擇還應將總功率作為參考對象,這是由于信號在傳輸過程中會受到周邊環境、傳輸距離以及節點移動性的影響,也就是說,協作節點的信道衰落存在差異,需要采用不等值的功率分配,確保系統的性能并且降低能耗,確保移動通信設備的運行,為人們的工作和生活提供方便。
3、衛星混合協作傳輸。協作通信具有多種不同的方式,節點協作是其中較為重要的一種。除此之外,還包括鏈路協作。同時,節點協作還可以分為AF或DF兩種不同的模式,現實中常將二者結合。AF和DF處理方式各具優缺點,其中AF運行原理簡單,但容易產生噪音。DF協作方式具有較高的性能,但對譯碼等前期工作具有較高的要求,一旦出現錯誤譯碼,將影響整個傳輸過程,而將二者結合使用可以有效的彌補相互之間的問題,從而確保節點協作傳輸的高效性。混合協作傳輸通常是衛星移動通信系統中最常用的協作方式,其原理與單一的節點協作方式相似,是由源節點完成信息的提供、協作節點完成信息的編碼和處理、目的節點完成信息的接收和解碼.兩種情況下均需計算目的節點的接收信噪比,明確協作通信的效果。
三、總結
協作通信技術在移動通信系統中的應用有效的防止了系統的信道衰落,確保了信號的高效傳輸。衛星通信系統作為特殊的移動通信設備之一,具有代表性。目前我國衛星通信系統發展迅速,研究協作通信技術在衛星通信系統中的作用具有積極意義。文章將側重點放在衛星移動通信系統上,以點帶面,分析了協作通信以及其在移動通信系統中的運用。
作者:謝石詠 單位:廣東海格怡創科技有限公司
參考文獻:
【關鍵詞】 空間信息 移動通信 集成 應用
一、空間信息與移動通信集成應用的意義
空間信息簡單的來說就是指在一定空間范圍內的所有信息,例如一棟建筑物或者是一個街區,在這個位置上面的信息都是這個范圍內的空間信息。而移動通信就是獲取這些空間信息的一個方式,移動通信可以將空間信息傳遞給用戶,用戶便可以從中去選擇滿足自身需求的信息。而通過將移動通信與空間信息集成應用的方式可以讓用戶有更加豐富的體驗形式,例如:基于定位系統的服務軟件可以直接用該軟件查詢到附近區域內所有自己需要的信息(住宿、飯店、娛樂場所等等)。
由于目前4G技術的不斷發展,再加上各種各樣的操作系統也在進步,移動通信不再僅僅局限于人與人之間的交流了,而更多的作用于各項業務的進行、各種信息的搜索、更多的娛樂方式等等。移動通信以及空間信息的集成正處于一個高速發展的狀態下,如此一來人們的生活將會變的更加簡單、便捷。
二、空間信息與移動通信集成應用的分析
2.1集成結構的分析
目前的空間信息-移動通信集成系統一般都包括三個部分:服務器、數據庫、客戶端。并且這三個部分會分別作用在三個層次中,以下將對各個層次進行簡要分析。
2.1.1表現層
表現層是讓集成系統客戶端運作的層次,其最主要的運作形式就是利用4G技術來進行移動通信,4G通信網絡中的LTE技術可以非常有效的強化之前存在的3G網絡空中接入技術,如此一來便可以讓集成系統兼容各種不同類型的移動通信技術,并且還能夠分隔開移動通信以及移動網絡,另外它也能夠讓移動設備成為集成系統的客戶端。如此一來,系統的應用范圍就會變的十分廣泛。
2.1.2數據層
數據層的主要內容通常就是空間中各種類型的數據與信息,其中常見的有DB2、Sybase、Oracle等。數據層的空間數據是一種溝通數據層與中間層必須要使用到的方式,同樣這些空間數據也有效的使數據層與中間層之間信息數據交換更加順暢。
2.1.3中間層
中間層主要包括了網關、Map Server、Web Server等部分,它能夠對許多種類數據進行分析,并且對其進行相應的處理辦法。如此一來,系統數據負載的狀況就會有所減輕。
2.2集成系統的技術分析
2.2.1無線網絡接入技術
無線網絡接入技術顧名思義就是在沒有數據線連接的情況下將用戶的終端與網絡節點進行連接,從而實現用戶能夠與互聯網之間產生信息傳遞的過程。無線網絡接入技術在無線通信中是一個非常重要的技術,它能夠有效避免各種電線、電纜存在的影響。因此,用戶可以在范圍內的所有地方收到無線網絡通信服務。
2.2.2移動網絡接入技術
移動網絡接入技術就是通過網絡通信來將信息傳遞給用戶的移動終端,或者是用戶通過移動終端收到各種服務技術。當下最常用的移動網絡接入技術就是4G通信技術以及i-Mode技術,4G通信技術在目前被廣泛使用,人們依靠4G通信技術可以更快、更加高效率的獲取需要的信息,以及進行與他人之間的通信。
三、空g信息與移動通信集成應用的實際狀況
空間信息與移動通信的集成應用在許多行業都已經非常常見了,許多行業都可以利用到這種集成技術。空間信息與移動通信集成技術對于社會人士來說可以提供各種快速、方便的渠道來進行一系列日常生活行為,例如購物、查詢機票火車票信息、訂酒店等等,也可以通過這種技術來在互聯網中搜索自己需要的信息。小到物流公司可以用來管理整個物流運送過程以及優化配送路線,大到公安系統可以利用該技術定位從而在第一時間趕到案發現場,最大程度降低事故造成的危害。如此可見,空間信息與移動通信的集成技術在現實生活中意義非常重大。
四、結語
總體而言,空間信息與移動通信的集成技術在很多行業中都有所應用,另外也可以用在人們的生活方面,集成技術是將非常多的技術支持通過先進的科學方法而集成在一個小芯片中,表面上不起眼,但事實其中含有很多非常大的技術工程。因此,需要增加對系統維護的力度,不斷的研究與完善現有的科學技術,從而實現更加優質與可靠的服務。
參 考 文 獻
[1]董瑞.論空間信息與移動通信的集成應用[J].通訊世界,2017,01:92-93.
【關鍵詞】4G 概述 技術特點 趨勢
當3G技術剛剛走入人們的視線尚未完全完全普及之時,對下一代通信技術的展望早已悄悄地拉開了帷幕。盡管3G技術與2G相比有著巨大的優勢,但并未在技術層有重大的改變,只是在視頻應用上邁出了重要的一步。3G技術的發展主要有以下幾個方面的局限:
第一,較高的通信速率。3G雖然標稱能達到2Mbit/s的速率,但平均速率只能達到384 kbit/s盡管目前3G增強型技術不斷發展,但其傳輸速率還有差距。
第二,不能提供動態范圍多速率業務。由于3G空中接口主流的三種體制WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA所支持的核心網不具有統一的標準,難以提供具有多種QoS及性能的多速率業務。
第三,不能真正實現不同頻段不同業務環境間的無縫漫游。由于采用不同頻段的不同業務環境需要移動終端配置有相應不同的軟、硬件模塊,而3G移動終端目前尚不能實現多業務環境的不同配置。
3G系統以上的局限性使其發展受到限制,很多公司已經開始著手4G概念通信系統的研究。本文主要介紹4G概念通信的技術特點以及可能采用的關鍵技術。
1 概述 4G 移動通信技術
4G 移動通信技術在上世紀末就已被提出,國際電信聯盟還將“IMT-2000”及其以后的系統作為計劃工作中的一項,同時在規劃中提出要在 2010 年完成 4G 的初步商用。進入新世紀以來,隨著網絡通信技術飛速發展和計算機技術的進步,IMT-2000 系統成為了研究的重點,在國際電信聯盟的支持下,于 2000 年在加拿大成立了專門研究小組,為的是將全球范圍內的研究工作組統一化。我國對 4G 技術越來越關注,相應的研究工作也已經正式列入國家 863 項目。可從以下幾點來理解第四代移動通信系統:(1)是一種新的無線通信系統,其系統是建立在新的頻段上的;(2)以分組數據信息為基礎,實現其高速率的傳輸;(3)真正的“全球一統”;(4)基于全新網絡體質的系統,或者說其無線部分將是對新網絡的無線接入;(5)將不是單純的通信系統,而是融合了數字通信、數字音/視頻接受和網絡計入的嶄新系統。第四代移動通信有其創新之處,和前幾代的系統有很大不同,其系統網絡架構以路由技術為主,在以往的系統中,核心網絡只有一個,即移動網絡的作用。而在第四代通信系統中,它更像是一個統一的固定網絡,具有移動管理的功能,而且可以和有線、無線相連接使用。當與無線相接時,接入點具有多種選擇,如無線局域網、蜂窩系統基站等,這些接入方式雖然略有差異,但信令結構是相同的,關于信息格式,通常有IP 分組和 ATM 信元兩種。此外,無線接入點也有很多變化,用戶可隨時接入,而且在通信過程中還能完成接入點之間的轉換。須注意的是,核心網絡意義重大,需要實時掌握用戶的具置,對用戶的身份進行鑒別。
2 4G 移動通信技術要點
目前,第三代移動通信已經開始規模化商用,但是其自身所具有的技術局限性已經引起人們的注意,因此世界通信業界的專家們已經將目光投向了后 3G 技術即 4G 技術。在 3G向 4G 技術演進過程中產生并發展了一系列的移動通信新技術,主要包括 OFDM 技術、智能天線、MUD 技術等。
2.1 OFDM 技術
作為一種特殊技術,OFDM 是利用多載波來實現信號的傳輸和接收工作的,該技術的原理在于,在一定的頻域內,系統會將已設置好的信道進行劃分,形成多個正交子通道,傳輸工作或窄帶調制就在子通道上完成,通常信道寬度會比信號的快帶要略寬一些。通過窄帶調制,可降低高速串行的數據速度,使其成為低速的子數據流,借助子載波對這些轉換后的子數據流進行調制,使它們相互正交,最終實現并行傳輸。OFMD 技術由于能夠抗干擾,頻譜利用率而受到廣泛關注,成為未來移動通信系統的關鍵技術之一。
2.2 智能天線技術
智能天線通過天線陣元信號的加權幅度和相位來改變陣列的方向圖形狀,具有側向和調零功能,能夠把天線陣列方向圖主瓣對準用戶信號到達方向,并自適應實時跟蹤信號,同時將旁瓣或零陷對準干擾信號的到達方向,從而抑制干擾信號,提高信號的信噪比,改善整個通信系統的性能,并能識別不同入射方向的直射波和反射波。
2.3 MUD 技術
該技術是多用戶檢測技術,當使用用戶較多時,必然會占據某個信道,而各自的信號幅度等因素不盡相同,MUD 技術結合某些用戶的時間、相位及信號強弱等信息因素進行考慮,在此基礎上,對單個用戶的信號狀況進行檢測,以實現用戶之間的最佳聯合檢測。
2.4 無線ATM技術
WATM 的基本概念是采用標準 ATM 信元用于網絡級功能,同時在無線鏈路中增加無線首標/尾標用于無線信道專用協議子層(媒體接入控制、數據鏈路控制及無線網絡控制)。
2.5 IPv6 技術
IPv6 將地址長度增加了 4 倍,從 IPv4 的 32 位增加到了128 位。IPv6 不僅解決了 IP 地址不夠用的問題,而且提高了網絡的安全性和服務質量。其主要有這些特性:擴展了 IP 的地址空間;增強了認證與私密性;簡化報頭格式,加強了對擴展報頭和選項部分的支持;對數據流進行標識;改進移動網絡和實時通信方面的性能。
3 對4G移動通信技術發展趨勢的展望
目前,全球已經擁有了一個數量及其龐大的手機使用團體,更多的人在體驗了手機 3G上網以后對手機上網速度有了新的認識,使用手機上網的用戶不斷增多,相比較 3G 通信技術,4G 通信技術在技術方面具有更大的優勢,因此,未來 4G移動通信技術必然會進入一個飛速發展的時期。
參考文獻
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關鍵詞:移動通信系統 MIMO技術 發展 應用
中圖分類號:TN929.5 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2013)03-0046-02
1 引言
隨著無線通信的迅速發展,如何利用有限的頻譜資源提供高速率、高質量的移動通信服務已成為關注的重點。常規的單天線收發通信系統已經無法解決新一代無線通信系統的大容量、高可靠性的需求問題,面臨著嚴峻挑戰。結合空時處理技術的多輸入多輸出(MIMO)技術,能成倍的提升系統容量和可靠性無需增加系統帶寬[1]。
2 MIMO技術概念
MIMO允許多個天線同時發送和接收多個空間流,并能夠區分發往或來自不同空間方位的信號。MIMO技術實質上是為系統提供空間復用增益和空間分集增益,目前針對MIMO信道所進行的研究也主要圍繞這兩個方面。
2.1 MIMO技術的發展
MIMO無線通信技術是天線分集與空時處理技術相結合的產物,它源于天線分集與智能天線技術,具有二者的優越性,屬于廣義的智能天線的范疇。
MIMO的早期概念在70年代就被提出了;1985年,貝爾實驗室的Jack Salz和Jack Winters發表了波束成型(beamforming)論文;1993年,Thomas Kailath和Arogyaswami Paulraj提出了利用MIMO的空分復用(Spatial multiplexing)概念;1996年, Gerard J. Foschini提出了貝爾實驗室分層空時 (BLAST : Bell laboratories layered space-time)技術;1998年,貝爾實驗室演示了第一臺空分復用實驗室原型機;2001年后,多家公司開發出了基于MIMO技術的WiFi或WiMAX商用系統;至今,所有第四代移動通信(4G)候選標準(例如LTE-A,WiMAX等)都將采用MIMO技術。
雖然MIMO技術已取得了一定程度的發展與進步,但是MIMO技術的理論結合實踐應用還是存在一定的差距,因此對 MIMO 技術的深層次研究,對 MIMO 技術的發展有著重要意義[2]。就目前看,MIMO技術還需要在下面幾個問題上深入研究與發展:(1)信道建模和信道容量的問題。(2)信號設計及處理問題。(3)MIMO 技術在4G網絡中的應用和發展。(4)有效解決MIMO技術中多徑效應的方法與措施。
2.2 MIMO系統原理
多輸入多輸出(MIMO)系統是指在通信鏈路的兩端均使用多個天線的無線傳輸系統[1]。的MIMO系統框圖如下圖1所示。
發送端有根發送天線,接收端有根接收天線。其中表示來自第根發送天線的信號,表示從第根發送天線到第根接收天線的信道衰落系數,表示第根接收天線的信號。
假設MIMO系統信道模型為分組衰落模型,信道矩陣元素服從獨立同分布的復高斯型瑞利衰落。此時MIMO系統模型可表示為:
其中是×1維接收信號向量,表示向量信道矩陣轉置,H是×信道矩陣,是×1維發射信號向量,是×1維噪聲向量。
2.3 MIMO關鍵技術
MIMO技術的關鍵技術通常是指空分復用、空間分集、波束賦形、預編碼[2]。
(1)空分復用(Spatial Multiplexing):
是利用多天線通過多個獨立的空間信道同時發送多個獨立的數據流。在發射端,高速率的數據流被分割為多個較低速率的子數據流,不同的子數據流在不同的發射天線上在相同頻段上發射出去。Foschini等人提出的“貝爾實驗室分層空時”(BLAST:Bell laboratories layered space-time)技術是最早提出的空分復用方法。空分復用基本框圖如圖2所示。
(2)空間分集(Spatial Diversity):
是將信號在多個獨立的空間信道中傳輸,并在接收端對多份接收信號進行處理,從而減輕深衰落的影響,有效降低錯誤概率,提高系統可靠性。空間分集可分為接收分集和發射分集。LTE的多天線發送分集技術選用SFBC(Space Frequency Block Code)作為基本發送技術,圖3為SFBC發送分集基本框圖。
(3)波束賦形(Beam-forming):
是一種基于天線陣列的信號處理技術,由多根天線產生一個具有指向性的波束,將能量集中在傳輸的方向上,以控制發送(或接收)信號的方向。原理:對多天線輸出信號的相關性進行相位加權,是信號在某個方向形成同相疊加,在其他方向形成相位抵消,從而實現信號增益。
(4)預編碼(precoding):
主要是通過改造信道的特性來實現性能的提升,是支持多層發送的廣義波束成型技術。預編碼對多個數據流采用各自不同且聯合計算的預處理矢量,以使總鏈路吞吐量達到最大。在多用戶系統中,基于最大均方差(MMSE)或迫零(Zero-forcing)的預編碼是最常見的線性方法,可以以有限的復雜度達到較好的性能。
以上 MIMO 相關技術并非相斥,而是可以相互配合應用的,如一個 MIMO 系統即可以包含空分復用和分集的技術。
2.4 MIMO的信道容量
傳統SISO系統在加性高斯白噪聲信道中的信道容量[4](香農定理):
bps/Hz,是接收端平均信噪比
MIMO系統在平坦衰落信道中的信道容量上限:
bps/Hz,M是接收天線數,N是發射天線數,是每根接收天線的平均信噪比,H是M×N階的信道參數矩陣。
MIMO信道可以看成由個并行的信道或者本征模組成,因此整個MIMO信道的容量就是所有子信道容量之和。從理論上看,由于每個子信道都可以具有香農容量極限,所以,當發送/接受天線陣都具有良好的非相干性時,整個MIMO信道的容量可以顯著提高。
3 MIMO的應用與標準化進展
MIMO技術已經成為無線通信領域的關鍵技術之一[5]。在無線寬帶移動通信系統方面,3GPP已經在標準中加入了MIMO技術相關的內容,B3G和4G的系統中也應用了MIMO技術[3]。在無線寬帶接入系統方面, 802.16e、802.11n和802.20等標準也采用了MIMO技術。在其他無線通信系統研究方面,如超寬帶(UWB)系統、感知無線電系統(CR),也在考慮了MIMO技術。
隨著MIMO技術日趨成熟,并向實用化邁進,國際上很多研究機構已不斷推動MIMO技術的標準化進程,包括:MIMO無線傳播信道模型的標準化和MIMO技術的標準化。
第三代合作伙伴計劃(3GPP)將MIMO技術納入了 HSPA+標準(R7版本),HSPA+中的MIMO采用的是2×2的天線模式。3GPP 組織在基于LTE R8和LTER9上一步研究和開發LTE R10。增強的下行MIMO是LTE-Advanced的關鍵技術之一,與LTE R8相比,不僅擴展了天線還引入了很多優化的機制。
4 結語
MIMO技術是無線通信領域近十年來重大的技術突破。目前MIMO與OFDM技術的結合,MIMO與新的自適應技術的結合,MIMO關鍵技術之間的結合和切換等都成為現在研究的熱點,另外在LTE/LTE-A中不同場景下采用不同的技術可以得到不同的性能[6],這勢必會推動MIMO技術的進一步發展與應用。日后我們應對 MIMO 技術進行更深一步的研究和探討,以促進 MIMO 技術的不斷完善。
參考文獻
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關鍵詞:無源定位 被動定位 數據融合 移動通信
中圖分類號:TN92,TN96 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)12(a)-00-02
對移動通信設備的定位是移動通信系統的重要任務之一,為了提高定位精度,需要綜合利用多種定位技術,數據融合定位實際上是利用多個不同參數測量或相同參數測量的定位信息對目標的綜合定位方法。
不同于主動定位系統,被動定位系統的數據有其自身特點,主要是通過被動測量移動設備的輻射信號參數來對目標進行定位,這些參數主要包括目標信號的到達角(AOA)、到達時間差(DTOA)和多普勒頻率(FD)等。在通信定位中,主要應用的是基于AOA的交叉定位方式和基于DTOA的雙曲線定位
方式[1,2,5]。
在被動定位系統中,觀測信息包括輻射源信號參數和位置數據兩種,前者提供目標的信號屬性,而后者提供定位信息,數據融合定位就是充分利用這些信息,提高的信息空間的維數,有利于提升系統的分辨特性,有利于提高被動定位系統的定位
精度[3]。
1 多參數融合定位
數據融合定位可以分為多個層次,一種最直接的方法是在信號參數部分進行融合定位,有時也稱為多參數定位,這種方法所需處理的數據信息量大,并且需要多參數的定位算法。
對于平面目標來說,AOA測量確定一條方向線,TDOA測量確定一條雙曲線,這兩條曲線相交于一點,就是目標的位置。在直角坐標系中,設主基站的坐標為(0,0),測向角為β,輔助基站的坐標為(b,0),到達時間測量值分別為t1,t2,則到達時間差為τ=t1-t2,目標的坐標為E(rx,ry)。
圖1 AOA-DTOA融合定位位置圖
根據時差關系可以得到
(1)
可以解得目標的坐標為
(2)
當考慮基站的方位角測量噪聲和時間差測量噪聲時,且假設時間差和方位角測量噪聲均值為零,相互之間獨立。則定位精度的幾何稀釋(GDOP)為
(3)
(4)
其中,
它表示輔助基站到目標所在方向的距離與R2和R2在該方向投影之差的比值的平方。在基線中垂線上時,m=tg2β,距離越遠,m值越大。
圓概率誤差(CEP)為
(5)
由上面的分析可知,使用AOA和DTOA進行聯合定位時,在整個定位空間中,相對于基站的不同位置,其定位的CEP相差是很大的,在某些位置上很小,在有些位置上很大,甚至說非常大,影響定位的可信度。
2 定位結果的融合定位
在對移動通信設備的被動定位系統中,可以利用單參數或多參數實現對目標的定位,但是其定位精度受空間位置的影響很大,因此必須采用更多的基站信息,對目標進行準確定位。我們可以通過對各種定位精度的先驗信息選擇合適的算法,來提高定位的準確度[4]。
增加定位目標信息特征矢量的維數,能夠達到更好的定位效果。目標位置融合有以下五種方法:狀態矢量加權法、簡單協方差加權融合法、復雜協方差加權融合法、選擇法、增強法。因此,被動定位系統的位置關聯問題將立足于信號參數和位置的雙波門的多維信息的綜合處理技術。
數據融合技術的主要思想,是對各個子狀態空間的重疊部分進行融合,對各個子狀態空間的互補部分進行集成,構造高精度的全觀測空間。
具體地說,在觀測狀態空間重疊時,采用加權法,根據每個系統定位誤差的大小確定權因子的大小;在狀態空間互補或者雖然重疊但定位性能差別較大時,采用選擇法。選擇法是加權法在傳感器定位性能差別較大時的近似,在滿足條件的情況下,精度和加權法相當,計算量卻小很多。
因此,被動定位系統的融合算法應以加權法為基礎,主要解決兩個關鍵問題,即:
(1)不同模型的觀測空間的劃分。
(2)權因子的選擇。
對于第一個問題,空間的劃分準則和定位系統所采用的參數和定位算法等息息相關,并且獨立于其他因素。對于第二個問題,由于空間位置是決定其觀測誤差的主要因素,故航跡算法應選擇能夠反映被動定位系統的空間觀測特性的參數作為加權因子,簡單有效地完成融合。
對于測角定位和測時差定位,或者用測角和測時差綜合定位來說,它們的CEP是不同的,在不同的空間位置其區別是比較大的,這樣用CEP作為衡量觀測誤差大小的指標,分別繪制交叉定位系統、雙曲線定位或其他定位方法的誤差分布圖。我們可以看到,不同參數定位情況下,不同的基站配置、參數測量精度,不同的空間位置,CEP的大小是不一樣的,并且有一定的規律性。某些區域CEP較小,某些區域CEP則較大。因此可以根據這一特點,對不同區域采用不同的加權值對定位值做處理,以提高定位精度。
當基站位置固定時,不同測量空間在空間上每一點的CEP是可以事先求得的,與目標特性無關。對于加權法的權因子選擇,采用權因子法。因其計算簡單,物理意義明確,經過仿真,能夠驗證其有效性。
設Xi是融合前各種定位的位置矢量,i代表定位系統序號,X是融合后的位置矢量,則有:
(6)
(7)
當CEPi之間相差不大時,融合定位相當于各種定位結果的算術平均,當CEPi之間相差比較大時,則最小的CEP所對應的ki最大,所占權重最大,最大的CEP所對應的ki最小,所占權重最小。
可以用等效等高CEP線來表示不同定位方法所得到的定位CEP。對于不同基站,不同定位方法,使用CEP加權融合算法,就意味著空間上一點對應于各種定位的多個CEP值,被加權求和,最后得到的值稱為等效CEP,能夠表征CEP加權融合算法之后全空間的誤差分布。通過繪制等效等高CEP曲線圖,就可以直觀有效地分析經過加權算法后的空間誤差分布。它和各個單站的原CEP等高線圖相比較,可以輔助分析加權法的改善程度,進而分析適合使用加權法的區域。
3 結語
該文采用了多參數融合定位和對定位結果的加權融合定位方法,分析和仿真表明該方法的可行性和有效性。
參考文獻
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