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定位服务在社会各行各业中已经发挥着重要作用,以至于在军事活动中其已扮演着至关重要的角色。在任何的定位系统中,定位精度是衡量其定位性能的一个重要指标。在当前主流的定位系统当中,如GPS因其卓越的系统稳定性及良好的定位精度,从而被广泛应用于定位导航的各个行业。随着无线技术的飞速发展,各种基于GSM、CDMA、Wi-Fi等系统的无线定位技术也得到了相应发展。但是,由于当前各种通信制式间无法实现系统的兼容,因此这些定位系统的最大缺点就是无法实现多应用场景下系统定位的自适应调整,从而也就无法满足用户在多应用环境下对目标定位精度的要求。为了解决这个问题,本文基于认知无线电和协作自组织网络的一些基本思想,研究一种能在协作认知网络中实现定位精度自适应的认知定位系统。
本文首先简要介绍了认知定位系统的基本结构,接着研究了不同信道环境下的定位精度自适应的最大似然算法,并利用该算法对影响定位精度自适应的因素进行仿真比较。最后分析了一种协作认知定位的网络架构模型。通过对协作认知定位关键技术的研究,本文主要获得了以下几点成果:
首先,研究了多径信道条件下认知定位精度自适应算法。由于多径信道会加剧恶化通信系统的性能,因此研究多径效应对定位精度自适应的影响十分必要,同时比较分析了单一信道和多径信道条件下定位精度自适应的性能。仿真结果表明信号频带带宽、分散频谱数目、信号调制方式等因素都会对定位精度产生影响。
然后,研究了MIMO系统下认知无线电定位原理,并对实现MIMO-CPS定位精度自适应的最大似然算法进行了分析。同时还对SISO,1×2SIMO及2×2MIMO系统下影响定位精度自适应性能的因素进行了比较分析。此外,为了降低TOA估计计算的复杂度,本文还研究了针对MIMO-CPS的两步时延法。通过仿真发现,在高信噪比情况下,两步时延算法的定位精度十分逼近最大似然算法。
最后,将协作与认知相结合。在认知定位网络中通过认知节点间的交互协作,本文分析了一种针对主用户的定位的协作认知模型。通过对该模型的协作特性进行仿真分析,得出认知节点的数目对系统的定位精度及可靠性等方面都会产生影响。进而为下一步深入分析协作认知定位网络提供了初步的理论研究。