LOS/NLOS环境建模与三维TOA定位,MATLAB仿真程序,可自定义锚点数量和轨迹点长度

本代码的主要功能是建模 LOS(视距)和 NLOS(非视距)环境下的定位系统,估计目标的动态位置,三维空间

文章目录

运行结果

10个点的轨迹定位:

50个点的轨迹定位:

轨迹点的数量、具体轨迹均可在代码中手动修改:

程序结构如下:

源代码

部分代码如下:

matlab 复制代码
% LOS/NLOS环境建模
% 2024-12-06/Ver1
% 2024-12-07/Ver2:修复轨迹点与锚点混用的问题
% 2024-12-19/Ver3:完善TDOA模型
clc;clear;close all;
rng(0);
%% 环境模型
u_LOS = 0; %LOS的噪声均值
u_NLOS = 0.1/3e8; %NLOS的噪声均值
std_LOS = 0.1/3e8; %LOS的标准差
std_NLOS = 0.2/3e8; %NLOS的标准差
v = 0.3; %NLOS的比例(概率)
n = 10; %定义锚节点数量
m = 10; %定义轨迹中点的数量
noise = zeros(n,1);
positions = [
    linspace(1,10,m);
    linspace(1,5,m);
    linspace(1,2,m)]; %设置轨迹
p_out_s = zeros(size(positions)); %给计算的轨迹矩阵分配空间

完整代码已经调通,可以得到上述结果,详情请联系作者获取。

代码介绍

以下是对代码的详细介绍:

  1. 代码功能概述
  • 目标:模拟在不同信号传输条件下(LOS 和 NLOS)的三维定位系统,计算包含噪声的距离数据,并使用最小二乘法估计目标位置。
  1. 主要步骤分析

初始化部分

  • 清理环境 :使用 clc; clear; close all; 清空命令行、变量和关闭所有图形窗口。

  • 设置环境参数

    • 噪声均值和标准差:设置 LOS 和 NLOS 的噪声均值和标准差。

    • NLOS 的比例:指定在生成噪声时,NLOS 条件的概率。

    • 定义锚节点数量:设置用于定位的锚节点数量(n = 50)。

    • 定义位置轨迹:生成锚节点的固定位置。

主程序部分:

  1. 循环遍历每个待求点

    • 设定待求点的真实位置。

    • 生成基站位置(锚节点),这里的位置设置为一个特定的轨迹。

  2. 噪声生成

    • 根据设定的 NLOS 概率,为每个锚节点生成 LOS 或 NLOS 噪声。

    • 计算含噪声的距离:通过真实位置和基站位置计算距离,并添加噪声。

  3. 位置估计

    • 使用定义的 position_3dim 函数,通过最小二乘法估计目标位置。

误差计算和绘图部分:

  • 误差计算:计算估计位置与真实位置之间的误差。

  • 绘图

    • 绘制真实位置、估计位置和锚节点位置的三维图。

    • 绘制定位误差曲线,显示估计误差的变化情况。

定位函数:

  • position_3dim 函数

    • 通过最小二乘法求解目标位置。该函数使用锚节点的位置和测得的距离,构建线性方程组并求解。
  1. 代码的应用和意义
  • 应用场景:该代码可以用于研究和开发基于距离测量的定位系统,特别是在复杂信号环境中(如城市或校园环境)。

  • 性能评估:通过模拟 LOS 和 NLOS 环境,可以评估定位算法的性能,并了解不同信号条件对定位精度的影响。

  • 噪声建模:提供了一种方法来生成和分析在不同条件下的噪声影响,为后续的算法优化提供数据支持。

总结

总体而言,这段代码展示了如何在 LOS/NLOS 环境下模拟目标定位的过程,利用随机噪声和最小二乘法进行位置估计。它为研究定位算法在实际应用中的性能提供了基础,能够帮助开发更加精确和鲁棒的定位系统。

程序定制、代码调试等需求可联系作者

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