杨小凤，陈铁军，黄志文，李　琼

(玉林师范学院 电子与通信工程学院，广西 玉林537000)



基于超宽带的TOA-DOA联合定位方法

杨小凤，陈铁军，黄志文，李琼

(玉林师范学院 电子与通信工程学院，广西 玉林537000)

摘要：针对现有的大多数超宽带(ultra-wide band, UWB)定位方法至少需要3个基站，系统开销较大的问题，提出一种新颖的基于波达时间-波达方向(time of arrival-direction of arrival, TOA-DOA)联合估计的定位方法，仅需一个基站即可准确快速定位目标。利用酋矩阵束算法估计视距信号TOA和最小二乘估计准则估计视距信号DOA，得到目标的相对坐标。Matlab仿真实验证明，该方法的TOA和DOA估计精度较高，定位精度达到厘米级，而且复杂度降低为矩阵束算法的1/4，采样频率为亚奈奎斯特速率，易于实现，是一种简单有效的定位方法。

关键词：超宽带(UWB)；定位；波达时间(TOA)；波达方向(DOA)

0引言

利用超宽带(ultra-wide band, UWB)信号在室内复杂多径环境中进行定位具有定位精度高，抗干扰性强，功耗低等特点，广泛应用于军事、物流、安全、医疗、搜索和营救等领域[1]。目前，UWB定位技术主要是基于波达时间估计(time of arrival, TOA)算法，如最大似然估计算法[2]，阈值搜索算法(threshold crossing, TC)[3]，解耦多用户测距算法(decoupled multiuser ranging, DEMR)[4]等。利用这类算法实现定位至少需要3个基站，而且要求各个基站在时间上精确同步，这样就增大了系统的开销。

如果基站能同时进行TOA估计和波达方向(direction-of-arrival, DOA)估计，那么仅需1个基站即可实现定位。文献[5-7]提出了基于TOA-DOA联合估计的UWB定位方法。文献[5]提出了一种三步联合估计算法，先采用门限相关法进行TOA估计，然后采用最小均方算法进行TOA和波达时间差的联合估计，最后通过提高波达时间差的估计精度获得DOA估计。……