干扰环境下无线定位网络的资源分配

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近年来,随着无线通信技术的发展,室内定位技术逐步成为学术界和工业界备受关注的热门课题之一。快速准确地获得物体的位置信息是室内定位技术的根本目标,而定位精度不仅受到网络拓扑、环境噪声、定位方法和周围网络干扰的影响,还与资源分配策略相关。因此,本文以平方定位误差界为评价指标,研究干扰环境下无线定位网络的资源分配策略。本文首先对非协作受干扰无线定位网络进行了研究。在推算出干扰环境中平方定位误差界的数学解析式后,根据有无考虑信干噪比建立了两个最优化问题。由于这些问题非凸,利用最优化方法中的连续凸逼近思想,提出了多项式压缩算法和改进的完全泰勒线性化算法求解它们。仿真结果表明,不仅两种优化算法能较快收敛,而且本文的资源分配策略均优于传统的分配策略。其次,考虑到网络中锚节点覆盖不足的情况,本文研究了协作受干扰无线定位网络的资源分配问题。针对协作定位网络平方定位误差界没有数学解析式的问题,通过计算定位误差的上界,根据目标节点的资源是否可分配,建立了两个最优化问题。在此基础上提出了边界松弛粒子群算法和改进的边界松弛泰勒线性化算法。边界松弛粒子群算法对最优化模型的数学特征要求少,具有较强的实用性。仿真结果表明,本文的边界松弛粒子群算法能够获得更好的定位精度,但改进的边界松弛泰勒线性化算法运算效率更高。另外,文中还对异步受干扰雷达定位网络展开了研究。为了增强实用性,假设该网络中并非所有的节点都是时钟同步的。文中首次推导了异步雷达定位网络的联合定位时钟偏差的费歇尔信息矩阵,分别建立了时钟估计误差最小化和定位误差最小化的最优化问题,并利用之前的泰勒线性化算法求解。文中还研究了异步受干扰雷达定位网络的最佳拓扑结构,这对网络的实际部署有着指导意义。最后,由于在实际定位过程中,通过估计得到的目标位置与实际位置存在误差,根据实际位置的资源分配策略不具有鲁棒性。本文提出了一种基于改进远场条件的简单且鲁棒性好的资源分配策略。仿真结果表明,该策略较传统的资源分配策略能够有效提高定位的稳定性。
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