利用數(shù)字電視廣播信號(hào)的被動(dòng)定位算法研究.pdf

1、數(shù)字電視(DTV)地面廣播作為一種全新的信息傳輸技術(shù)已在國(guó)外廣泛應(yīng)用，如歐洲的DVB-T、日本的ISDB-T、美國(guó)的ATSC等，國(guó)內(nèi)的DTV廣播服務(wù)也相繼展開(kāi)。利用DTV廣播信號(hào)進(jìn)行被動(dòng)定位的新技術(shù)開(kāi)始被提出并發(fā)展成一個(gè)重要的研究方向。相對(duì)于GPS等定位技術(shù)，基于DTV信號(hào)的被動(dòng)定位具有傳輸功率高，室內(nèi)接收質(zhì)量好;發(fā)射臺(tái)固定，信號(hào)易于捕獲;可提供一定物理遮擋下的連續(xù)定位;定位實(shí)時(shí)性高;自主性和保密性好;利用現(xiàn)有的DTV地面廣播基礎(chǔ)設(shè)施，

2、定位方案更經(jīng)濟(jì)等諸多優(yōu)勢(shì)。從目前主要的DTV地面廣播標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，應(yīng)用OFDM技術(shù)的數(shù)字電視系統(tǒng)已成為未來(lái)數(shù)字電視技術(shù)發(fā)展的主流，因此，研究基于OFDM的DTV定位具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文工作圍繞基于OFDM技術(shù)的DTV廣播信號(hào)被動(dòng)定位的關(guān)鍵問(wèn)題展開(kāi)，論文主要貢獻(xiàn)如下:
　　 1、分析與總結(jié)了現(xiàn)有基于OFDM信號(hào)的時(shí)延估計(jì)方法。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合DTV廣播信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，提出了一種基于在線信號(hào)重構(gòu)與廣義互相關(guān)準(zhǔn)確估計(jì)DTV地

3、面廣播信號(hào)時(shí)延的算法，通過(guò)在線重構(gòu)和不斷更新DTV發(fā)射信號(hào)樣本，并與接收信號(hào)采樣值進(jìn)行GCC運(yùn)算，檢測(cè)相關(guān)峰值，估計(jì)出DTV信號(hào)經(jīng)不同傳輸路徑到達(dá)移動(dòng)定位接收機(jī)的傳輸時(shí)延，并進(jìn)行仿真與結(jié)果分析。提出了一種適用于DTV定位的基于雙向空間平滑與修正MUSIC矩陣分解的高分辨率時(shí)延估計(jì)算法，利用OFDM符號(hào)的離散導(dǎo)頻估計(jì)信道的頻率響應(yīng)，然后采用雙向空間平滑技術(shù)對(duì)OFDM頻率響應(yīng)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并對(duì)信道頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣進(jìn)行重構(gòu)與修正，

4、最后計(jì)算MUSIC空間譜得到OFDM信號(hào)的TOA估計(jì);并通過(guò)與現(xiàn)有方法的仿真對(duì)比驗(yàn)證了算法的性能。
　　 2、針對(duì)數(shù)字地面廣播的多徑傳播特性，分析了DTV定位系統(tǒng)中移動(dòng)臺(tái)相對(duì)遠(yuǎn)端DTV發(fā)射臺(tái)存在非勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)引起的微多普勒效應(yīng)，提出了利用FRFT來(lái)檢測(cè)DVB-T系統(tǒng)中導(dǎo)頻子載波接收信號(hào)的微多普勒特征，并采用多分量LFM信號(hào)分離方法逐次分離估計(jì)出各徑的微多普勒參數(shù)。仿真實(shí)驗(yàn)表明，該算法能夠從噪聲中準(zhǔn)確分離、提取與估計(jì)不同路徑多個(gè)信號(hào)

5、分量的微多普勒值，具有良好的估計(jì)精度和較好的實(shí)用性。
　　 3、提出了一種基于聯(lián)邦UKF的移動(dòng)位置最優(yōu)估計(jì)與融合新方法。該算法以Singer移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)模型作為參考系統(tǒng)、簡(jiǎn)化UKF濾波器作為子濾波器，對(duì)兩組獨(dú)立檢測(cè)的TOA和Doppler測(cè)量值進(jìn)行局部估計(jì);主濾波器對(duì)子濾波器的估計(jì)結(jié)果按標(biāo)量加權(quán)進(jìn)行最優(yōu)融合，得到全局最優(yōu)或次最優(yōu)融合估計(jì)結(jié)果，并用來(lái)對(duì)子濾波器和參考系統(tǒng)進(jìn)行反饋和信息重置，以進(jìn)行下一步的估計(jì)。通過(guò)仿真試驗(yàn)給出了該算法

6、用于移動(dòng)臺(tái)位置與速度估計(jì)的效果和性能評(píng)估，并與基于TOA和基于Doppler的簡(jiǎn)化UKF方法做了詳細(xì)比較，表明該算法能有效降低移動(dòng)臺(tái)位置與速度估計(jì)的誤差和方差，具有良好的RMSE和均值誤差CDF性能。
　　 4、提出了DTV-SFN定位中一種基于SVC的多源數(shù)據(jù)聚類分析與參數(shù)估計(jì)算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)源自不同基站多個(gè)路徑分量的時(shí)延/微多普勒測(cè)量參數(shù)的準(zhǔn)確分離與提取;在此基礎(chǔ)上提出了基于NN和PDA的算法，實(shí)現(xiàn)TOA、Doppler測(cè)量值