基于二维傅里叶变换和粒子滤波的移动目标定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于二维傅里叶变换和粒子滤波的移动目标定位方法，主要解决现有的测距与定位技术精确度低和耗时长的问题。其实现方案是：1)锚锚节点生成基带OFDM测距测速信号，并通过正交调制后进行发射；2)锚节点在发射信号的同时接收其包含移动目标的反射信号进行正交解调；3)对解调后信号进行采样分析，并用矩阵符号表示简化后的采样信号；4)基于二维傅里叶变换对移动目标进行距离与速度估计；5)多锚点节利用距离估计值建立方程组对移动目标节点初定位；6)粒子滤波器根据初定位结果实现移动目标节点最终定位。本发明专利技术提高了测距测速与定位精确度，缩短了耗时，可用于通信导航。航。航。

【技术实现步骤摘要】
基于二维傅里叶变换和粒子滤波的移动目标定位方法


[0001]本专利技术属于通信
，更进一步涉及一种移动目标定位方法，可用于通信导航。

技术介绍

[0002]随着通导一体化网络信号系统的不断发展，对于移动目标节点测距定位的精度要求也不断提升，常见的测距方法是测量信号在基站和终端之间的传播时间来计算两者之间的距离。由于时间测量往往需要基站间的时钟同步，因此高精度时钟同步是通导一体化中的关键问题之一，而时钟同步误差也是影响三边定位精度提升的重要因素之一。此外，利用电磁波衰减模型通过信号强度估算距离也是常用的测距方法之一，该方法不需要时钟同步，但受路径影响巨大。这对这些的测距定位方法各自的优缺点，将这其进行合理地融合，可将使系统的整体性能得到很大的提升，测距定位结果更加准确。
[0003]哈尔滨工业大学在其申请号为：201911128414.1的专利文献中公开了一种基于最小二乘法和三边定位的超宽带室内定位方法。该定位方法通过利用所获取到的距离信息,采用改进的最小二乘和三边定位的联合算法对测距结果进行两步解算处理，从而得到更加精确的定位结果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于二维傅里叶变换和粒子滤波的移动目标定位方法，其特征在于，包括：(1)锚节点生成基带OFDM测距测速信号x(t)，并将x(t)正交调制为射频信号x
RF
(t)后进行发射，同时接收其反射信号y
RF
(t)进行正交解调得到解调后的y(t)；(2)将解调后的信号y(t)在每个正交频分复用OFDM符号的每个子载波上进行采样，得到μ个OFDM符号的第m个样值y(m,μ)，并剔除这些样值中对系统没有影响的指数项、得到仅包含时延项、多普勒频移项、调制符号项的简化后样值y^(m,μ)；(3)将简化后样值y^(m,μ)中的时延项、多普勒频移项、调制符号项分别用矩阵(3)将简化后样值y^(m,μ)中的时延项、多普勒频移项、调制符号项分别用矩阵S表示，并将这三项矩阵进行相乘得到简化后样值y^(m,μ)的矩阵(4)基于二维傅里叶变换进行距离与速度估计：(4a)对简化后样值y^(m,μ)的矩阵按列进行快速傅里叶变换得到列FFT矩阵再对列FFT矩阵进行复元素除法运算，得到消除复调制符号S后的矩阵(4b)对消除复调制符号S后的矩阵按行进行快速傅里叶变换得到行FFT矩阵z
f,v
：其中，表示窗函数的对角矩阵,表示快速傅里叶变换矩阵，表示恒定相移与幅度衰减，N
path
表示为反射路径数量，表示多普勒频谱；(4c)对多普勒频谱进行检测，当频谱达到峰值时得到第i个移动目标的归一化多普勒频率通过计算第i个移动目标的速度v
i
：其中，Δf表示OFDM子载波间距，c0表示光速，f
c
表示调制载波频率；(4d)对行FFT矩阵z
f,v
按列进行快速傅里叶反变换，得到列IFFT矩阵z
d,v
：其中表示窗函数的对角矩阵，表示快速傅里叶反变换矩阵，表示时延谱；(4e)对时延谱进行检测,当时延谱达到峰值时得到第i个移动目标的归一化时延通过计算第i个移动目标的距离d
i
：(5)多锚节点对移动目标节点初定位：
(5a)通过n个已知位置的锚节点对移动目标节点测距，建立描述n个锚节点与移动目标节点之间距离关系的方程：其中，n个已知位置锚节点的坐标为(x
i
,y
i
,z
i
),n个锚节点到移动目标节点的距离为d1...d
i
...d
n
,i＝1...n，n≥4；(5b)对(5a)建立的方程进行求解，得到移动目标节点的预测位置(x
g
,y
g
,z
g
)；(6)粒子滤波实现移动目标节点最终定位：(6a)将移动目标节点的预测位置(x
g
,y
g
,z
g
)输入到粒子滤波器中，在该预测位置处，随机生成服从正太分布的500个粒子，并根据每个粒子的位置坐标，计算每个粒子的权值：其中，表示第ζ个粒子的权值，(x
ζ
,y
ζ
,z
ζ
)表示第ζ个粒子的位置坐标，ζ＝1,2,...,500；(6b)粒子滤波器根据每个粒子的权值，输出最终移动目标节点的位置坐标(x',y',z')：2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述(1)中锚节点生成的基带OFDM测距测速信号x(t)，及解调后信号y(t)分别如下：速信号x(t)，及解调后信号y(t)分别如下：其中，N
C
表示OFDM子载波数目，N
sym
表示OFDM符号...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍亚川，蔚保国，易卿武，肖遥，李越杰，卢小峰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：