基于GA-BP神经网络的超宽带室内定位
2021-11-13薛阳阳
薛阳阳,沈 重
(海南大学信息与通信工程学院,海南海口 570228)
与主要应用于室外场景的全球定位系统不同,超宽带(Ultra Wide Band,UWB)定位主要用于复杂的室内环境,在商场、机场、生产车间等大型建筑内应用广泛.与传统信号相比,UWB信号具有时域较窄、工作频率极高、占空比极低、频谱宽、能量密度低等特性,使其具有时间分辨率增强、功耗极低和隐蔽性好等优点,故被广泛应用于室内定位[1].由于室内环境存在人员流动、建筑、障碍物等,在定位时会产生非视距(Not Line Of Sight,NLOS)误差以及多径干扰[2].如何降低或消除NLOS误差成为了研究的重点.
目前,UWB室内定位的主要技术有:基于到达角度(Angle Of Arrival,AOA)方法[3]、基于到达时间(Time Of Arrival,TOA)方法[4]、基于接收信号强度(Receive Signal Strength,RSS)方法[5]和基于到达时间差(Time Difference Of Arrival,TDOA)方法[6].由于信道环境的复杂性,受NLOS影响,通常会产生较大的误差.在此基础上许多学者进行了研究,陈小斯[7]等使用差分技术对TDOA算法进行改进,提高了定位系统的稳定性;Shen C[8]等人综合了TDOA和AOA算法的优点,结合最陡下降算法,消除了非视距误差;Li N[9]等使用将布谷鸟搜索算法与BP神经网络进行结合,对TDOA进行校正;Niitsoo A[10]等将深度学习与定位结合起来降低多径干扰对位置估计的影响.虽然传统BP神经网络可以对通信过程中NLOS误差进行修正,但由于BP神经网络是沿误差函数反向传播时梯度下降的方向搜寻,寻找到的阈值和权值有可能是局部最优值.为避免此情况发生,笔者采用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)进行优化.自然界种群的进化过程就是对个体基因的择优选……