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    基于5G/NB-Iot簇節點信息融合的NB終端高精度定位算法研究

    俱偉  
    【摘要】:在經濟全球化的大背景下,催生了物流業,并不斷向規?;?、專業化及智慧化發展。高精度定位技術便是智慧物流所依賴的核心技術之一?;谖锫撔枨蟮母呔榷ㄎ患夹g,即物聯網覆蓋范圍內的物體所需要的高精度定位技術,不僅可以應用于智能物流環節中的倉儲管理、貨物堆積管理、集裝箱管理、貨物配送和實時追蹤等,還可以應用于災難救援、社會公共環境和財務的監管、智能交通及大型船舶里面的人員管理等,隨著物聯網的發展,產生了用于傳感和控制的大量連接要求。然而,在無線定位中,窄帶物聯網(NB-Iot)的定位精度較差,采用了cell-ID的定位方法。第五代移動通信系統(5G)和NB-Iot網絡的進一步集成有望有效提高NB-Iot網絡的定位精度。因此,用于融合網絡研究的高精度定位算法具有廣闊的應用前景和學術意義。為了提高NB-Iot的定位精度,本文提出在5G和NB-Iot異構定位框架的基礎上,引入多個簇節點,它們具有與5G和NB-Iot網絡同時通信的功能。NB-Iot網絡中的信號帶寬較窄,時鐘同步難以實現,因此只能考慮基于DOA(到達方向)的定位原理和基于RSSI(接收信號強度)信息的指紋定位原理。在本文中,首先使用5G根據TDOA(到達時間差)的原理對簇節點進行高精度定位。然后基于解空間(x±ε_x,y±ε_y),根據DOA和基于RSSI信息的指紋定位融合算法,NB-Iot終端借助簇節點完成定位。該方法有助于減少匹配時間,并提高依賴單一DOA/RSSI定位原理方法的準確性。同時,在考慮簇節點定位誤差的情況下,對融合網絡全局定位算法的誤差進行分析,本文提出基于TDOA定位誤差的k-means算法,可以獲得更高精度的NB-Iot網絡定位結果。與單純的NB-Iot網絡定位性能相比,所提出方法的NB-Iot終端的最終定位精度可以提高約75%。本文通過對于窄帶物聯網定位的研究,結合引入簇節點的5G/NB-Iot融合框架,理論上可以提高物聯網終端的定位精度達到10米級,為實際應用中NB-Iot的高精度定位提供了理論借鑒。


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