Xác định vị trí bằng kỹ thuật xác định sai lệch thời gian đến

Luận văn Thạc sĩ Mục lục - iv - CM T Lc gi li cn thy Tin s  Hng Tuc ch bo và, cung cp tài liu và tng dn  cho em hoàn thành lu Em xin chân thành cn  n t i hc m K thut Thành ph H Chí Minh và quý thi hc Bách khoa Thành ph H Chí Minh, nht các kin thc quý báu cho em trong sut thi gian hc tng. Em xin cy cô, các anh ch i hng i hm K thut Thành ph H , ging mc v các th tc hành chính cho tôi trong thi gian hc va qua.              -     , giúp       cao hc K thun t khóa 2009  2011   Hc viên Nguyn Tin Lên Luận văn Thạc sĩ Mục lục - v - TÓM TT     i  ,  i  và     các     chính xác; N                   Taylor          Chan-H   i  sau:   nhiên,                 (SNR)  i       . Luận văn Thạc sĩ Mục lục - vi - MC LC Trang ta TRANG Quy tài Lý lch cá nhân i L iii Cm t iv Tóm tt v Mc lc vi Danh sách các ch vit tt x Danh sách các hình xi Danh sách các bng xiv : TNG QUAN V C NGHIÊN CU 1 1.1 Tng quan v nh v trí bng k thunh sai lch thn 1 1.1.1 Tng quan k thunh v trí 1 1.1.2 Tng quan v  3 1.1.3 Mt s vn  tn ti, yêu cu i k thunh v TDOA 8 1.2 Tính cp thit c c và thc tin c tài 10 1.3 Mc tiêu, khách th ng nghiên cu 10 1.4 Gii h tài 11 1.5 u 11 : NH SAI LCH THN 12 ng sai lch thn 12 2.2 Mô hình tín hiu 13 2.2.1 Mô hình cho tín hi 13 2.2.2 Mô hình cho tín hiu s 14 2.3 K thunh sai lch thn 14 Luận văn Thạc sĩ Mục lục - vii - 2.3.1  15 2.3.2 s dng k thu 16 2.32.1 B x lí Roth 21 2.32.2 B x lý kt hp phn mm SCOT (Smoothed Coherence Transform) 22 2.3.2.3 B x lý trích pha -PHAT (Phase Transform) 23 2.3.2.4 B x lý Eckart 24 2.3.2.5 B x lý Maximum Likehihood 25 2.3.3 s dng b li thiu 30 2.3.3.1 Cu trúc ca các b lc thích nghi và thung ti thiu 30 a) Cu trúc ca các b lc thích nghi 30 b) Thut toán thích nghi i thiu . 32 c) Thut toán thích nghi ti thiu có du 35 d) Thut toán thích nghi ti thiu chun hóa 35 nh sai lch thn s dng b lc thích nghi . 36 THUNH V TRÍ 38 3.1 Gii thiu. 38 3.2 ng TDOA tng quát 39 3.3 Các gii thunh v 40 3.3.1        . 40 3.3.2      . 41 i Taylor 42 . 44 3.3 45 3.3.6 a Y.T.Chan và K.C.Ho 48 3.3.6.1 a Y.T.Chan và K.C.Hokhi ch có ba trm . 49 3.3.6.2 a Y.T.Chan và K.C.Ho khi có nhitrm 49 3.4   . 56 3.4.1 Lt 56 Luận văn Thạc sĩ Mục lục - viii -  Rao Lower Bound) 57   59  59  59 4.1.1.1  59  59 4.1.2 So sánh  65 và  65 4.1.2.2  68   72 4.1.2.4   75 4.2  79 u kin thit lu . 79  . 81  81 S. 84  87 Kt lung phát trin 92  92 51.1 . 92 5.1.2  92 5.1.3  93 5. 93  94 1 97 2 120 Luận văn Thạc sĩ Mục lục - ix - DANH SÁCH CÁC T VIT TT AOA Angle Of Arrival ASDF Average Square Difference Function BS (BTS) Base Station CC Cross Correlation Cell-ID Cell Identification CRLB Cramer Rao Lower Bound GCC Generalized Cross Correlation LMS Least Mean Square LS Least Square ML Maximum Likelihood MS Mobile Station NMLMS Nomalized Least Mean Square PHAT Phase Transform PDF Probability Density Function RMS Root Mean Square RMSE Root Mean Square Error SCOT Smoothed Coherence Transform Sign LMS Sign Least Mean Square SNR Signal to Noise Ratio TDOA Time Difference Of Arrival (Time Delay Of Arrival) TOA Time Of Arrival TDE Time Delay Estimation Luận văn Thạc sĩ Mục lục - x - DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình Tên hình Trang Hình 1.1  06 Hình 2.1  18 Hình 2.2  32 Hình 3.1 Mô hình  39 Hình 4.1 (a) ASDF 60 Hình 4.1 (b  60 Hình 4.1 (c)  61 Hình 4.1 (d)  61 Hình 4.1 (e)  61 Hình 4.1 (f) ckart 62 Hình 4.1 (g)  63 Hình 4.1 (h)  63 Hình 4.1 (i)  64 Hình 4.1 (j)  64 Hình 4.2 (a) SaTDOA  và CC vi tín hiu và nhic to ngu nhiên 65 Hình 4.2 (b)  TDOA  vi tín hiu và nhic to ngu nhiên 66 Hình 4.2 (c)  TDOA à Eckart vi tín hiu và nhic to ngu nhiên 66 Hình 4.2 (d)  TDOA   67 Hình 4.3 (e)  TDOA  vi tín hiu và nhic to ngu nhiên 67 Luận văn Thạc sĩ Mục lục - xi - Hình 4.3 (a) Sai s ng ci tín hiu thc và nhiu ngu nhiên 68 Hình 4.3 (b) Sai s ng ca b x lý Roth và SCOT, vi tín hiu thc và nhiu ngu nhiên 69 Hình 4.3 (c) Sai s ng ca b x PHAT và Eckart, vi tín hiu thc và nhiu ngu nhiên 69 Hình 4.3 (d) Sai s ng ca b x lý ML và b lc LMS, vi tín hiu thc và nhiu ngu nhiên 70 Hình 4.3 (e) Sai s ng ca b lc Sign-LMS và NMLMS, vi tín hiu thc và nhiu ngu nhiên 70 Hình 4.4 (a) Sai s ng cGCC, vi tín hiu thc và nhiu thc 72 Hình 4.4 (b) Sai s ng ca b x lý Roth và SCOT, vi tín hiu thc và nhiu thc 72 Hình 4.4 (c) Sai s ng ca b x PHAT và Eckart vi tín hiu thc và nhiu thc 73 Hình 4.4 (d) Sai s ng ca b x ML và b lc LMS, vi tín hiu thc và nhiu thc 73 Hình 4.4 (e) Sai s ng ca b lc Sign LMS và NMLMS, vi tín hiu thc và nhiu thc 74 Hình 4.5 (a) Sai s ng cGCC, khi tín hiu thc có nhing 76 Hình 4.5 (b) Sai s ng ca b x lý Roth và SCOT, khi tín hiu thc có nhing 76 Hình 4.5 (c) Sai s ng ca b x lý PHAT và Eckart, khi tín hiu thc có nhi ng 77 Hình 4.5 (d) Sai s ng ca b x lý ML và b lc LMS, khi tín hiu thc có nhin 77 Luận văn Thạc sĩ Mục lục - xii - Hình 4.5 (e) Sai s ng ca b lc sign LMS và NMLMS, khi tín hiu thc có nhiu 78 Hình 4.6 ng vi trí 80  Hình 4.7 (a) Thut toán Taylor 81 Hình 4.7 (b) Thut toán Chan-Hoo 81 Hình 4.7 (c) Thut toán Friedlander 82 Hình 4.7 (d)  (). 82 Hình 4.8 (a) So sánh các thut toán vi s trnh v N=7 84 Hình 4.8 (b) So sánh các  84 Hình 4.8 (c) So sánh các  85 Hình 4.8 (d) So sánh các  85 Hình 4.8 (e) So sánh các  toán 86 Hình 4.9 (a) So sánh các thut toán vi E(Rtdoa)=20 m 87 Hình 4.9 (b) So sánh các   E(Rtdoa) =50 m 87 Hình 4.9 (c) So sánh các  E(Rtdoa) =80 m 88 Hình 4.9 (d) So sánh các  E(Rtdoa) =120 m 88 Hình 4.9 (e) So sánh các  E(Rtdoa) =180 m 89 Hình 4.9 (f) So sánh các  E(Rtdoa) =250 m 89 Hình 4.9 (g) Thut toán Fang vi các mc E(tdoa) khác nhau 90 Luận văn Thạc sĩ Mục lục - xiii - DANH SÁCH CÁC BNG   Trang  Các hàm  ()f   20 Bng 4.1 ng tin cy và li trung bình ca các  (khi tín hiu thc và nhiu ngu nhiên) 71 Bng 4.2 ng tin cy và li trung bình ca các  (khi tín hiu thc và nhiu thc) 74 Bng 4.3 ng tin cy và li trung bình ca các  (khi tín hiu thc có nhing) 78  Bng 4.4 - So sánh các thung v trí 91 [...]... 1: Xác định sai lệch thời gian đến của tín hiệu cho mỗi cặp trạm thu, để tính được sai lệch (hiệu) khoảng cách từ điểm nguồn đến hai trạm thu - Bước 2: Giải hệ phương trình bậc 2 để tìm ra x, y Do vậy để thực hiện xác định vị trí dựa vào kỹ thuật xác định sự sai lệch thời gian đến thì cần phải giải quyết 2 vấn đề cơ bản là: -Sử dụng các kỹ thuật, các phương pháp để ước lượng sai lệch thời gian đến. .. có kỹ thuật định vị chỉ cần thay đổi về phần mềm Các phương pháp xác định vị trí được áp dụng phổ biến hiện nay bao gồm các phương pháp sau: 1- Xác định vị trí dựa suy hao của tín hiệu đến: là phương pháp đo cường độ tín hiệu để xác định mức suy hao, rồi từ đó xác định vị trí của người sử dụng mạng viễn thông Kỹ thuật này có độ chính xác không cao, nên ít được sử dụng 2- Xác định vị trí dựa vào vị trí. .. giảm độ chính xác của việc ước lượng sai lệch về thời gian đến, mà kết quả xác định vị trí lại phụ thuộc vào kết quả ước lượng sai lệch thời gian đến của 2 tín hiệu, vì vậy yêu cầu đòi hỏi phải khảo sát các phương pháp để lựa chọn phương phù hợp trong mỗi điều kiện để có kết quả ước lượng tốt nhất Đồng thời để xác định vị trí từ kết quả ước lượng sai lệch thời gian đến ta phải lựa chọn thuật toán phù... Chương 1 T NG QUAN-VỀ LĨNH V C NGHIÊN C U 1.1 T ng quan về xác đ nh v trí bằng kỹ thuật xác đ nh sai lệch thời gian đến 1.1.1 T ng quan kỹ thuật xác đ nh v trí Định vị và kỹ thuật xác định vị trí các vật thể là một vấn đề nhận được nhiều sự quan tâm nghiên cứu và nó có rất nhiều ứng dụng trong quân sự, giao thông, an ninh,… Để có thể định vị được một vật thể, người ta sử dụng các tín hiệu là sóng âm,... chứng bằng việc thực hiện mô phỏng và đánh giá trên phần mềm Matlab 11 Luận văn Thạc sĩ Chương 2: Xác định sai lệch thời gian đến Chương 2 XÁC Đ NH SAI L CH TH I GIAN Đ N Như trong phần tổng quan ta thấy xác định vị trí bằng kỹ thuật sai lệch thời gian đến được chia thành hai giai đoạn chính Giai đoạn thứ nhất là ước lượng các thông số TDOA của tín hiệu từ nguồn giữa các cặp trạm thu bằng kĩ thuật. .. được sử dụng 4- Xác định vị trí dựa vào thời gian đến của tín hiệu (Time of arrival -TOA): phương pháp này xác định vị trí căn cứ vào thời gian truyền tín hiệu từ nơi phát đến anten để tính ra khoảng cách, phương pháp này cần ít nhất là 3 điểm thu để xác định được vị trí trong không gian 2 chiều Tuy nhiên phương pháp này thường tính thời gian tín hiệu đi từ anten của trạm gốc và thời gian thuê bao thu... hợp cùng ĺc 2 hay nhiều kỹ thuật định vị như : Kỹ thuật kết hợp AOA và TDOA , hoặc kỹ thuật kết hợp Kỹ thuâ ̣t kêt hơ ̣p AOA va TOA 1.1.2 T ng quan về ky ̃ thuâ ̣t đinh vi TDOA ̣ ̣ Kỹ thuật định vị xác định vị t rí dựa vào sai lêch thời gian đến TDOA (Time Difference Of Arrival) đã đươ ̣c nhiên cưu va ap du ̣ng rât sơm trong linh vực đa ̣o ̃ hàng hàng hải để xác định vị trí và dẫn đường cho tàu... hồ thu dựa vào định vị vệ tinh (GPS- Global Positioning System), các đồng hồ này cũng thường xuyên được đồng bộ trên toàn hệ thống Nên vấn đề này hoàn toàn có thể được giải quyết, do đó, có thể nói xác định vị trí dựa vào TDOA là giải pháp khả thi nhất cho các định vị khẩn cấp trong mạng di động (hoặc là một hệ thống định vị) Đồng thời định vị bằng kỹ thuật xác định sai lệch thời gian đến có ưu điểm... cho các hệ thống di động kỹ thuật số Vì vậy phương pháp xác định vị trí bằng kỹ thuật xác định sai lệch thời gian đến của tín hiệu là lựa chọn phổ biến vì độ chính xác cao và có thuận lợi để sử dụng trong các hệ thống di động Khi sử dụng phương pháp này có ưu điểm là có thể xác định được vị trí của các điểm nguồn phát ra tín hiệu (âm thanh, sóng điện từ ) Mà không cần biết thời gian phát của tín hiệu,... ta sẽ xem xét nghiên cứu các kỹ thuật ước lượng để xác định sai lệch thời gian đến và các ưu nhược điểm của từng kỹ thuật này 2.1 Các phương th c ước lư ng sai lệch thời gian đến Ta có thể sử dụng nhiều nhiều thuật toán khác nhau để ước lượng sai lệch thời gian đến (hay thời gian trễ: TDE-Time Delay Estimation) giữa 2 tín hiệu, như phương pháp hàm sai phân bình phương trung bình, phương pháp thực hiện . n  hai v trí khác  xác c v trí t m cng. Khi có nhiu  chính xác cng v trí s  . ng b chính xác gia các trm gc vng h càng có t xung nhp cao, nh ng b chính xác thì kt qu ng sai lch thn càng chính xác.  . C NGHIÊN CU 1 1.1 Tng quan v nh v trí bng k thunh sai lch thn 1 1.1.1 Tng quan k thunh v trí 1 1.1.2 Tng quan v  3 1.1.3