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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

news 来源：原创 2025/5/24 20:01:21

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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
源代码
- 代码介绍
总结

运行结果

10个点的轨迹定位：

在这里插入图片描述

50个点的轨迹定位：
在这里插入图片描述

轨迹点的数量、具体轨迹均可在代码中手动修改：
在这里插入图片描述

程序结构如下：
在这里插入图片描述

源代码

部分代码如下：

% 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：

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。

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：

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。
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。
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。

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

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

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