MATLAB仿真实现：TOA/RSSI混合定位算法的CRB与最大似然估计性能分析

资 源 简 介

本MATLAB项目构建了WSN定位算法仿真平台，研究高斯噪声与对数衰减环境下的TOA/RSSI混合测距机制。通过实现克拉美-罗界分析及最大似然估计，量化评估定位误差与算法性能，为无线传感器网络优化提供理论支撑。

详 情 说 明

无线传感器网络TOA/RSSI混合定位算法性能仿真系统

项目介绍

本项目构建了一套完整的无线传感器节点定位算法仿真平台，重点研究高斯噪声环境和对数衰减模型下的无线信号传播特性。系统通过实现到达时间（TOA）和接收信号强度指示（RSSI）两种测距机制，结合克拉美-罗界（CRB）理论分析与最大似然估计（MLE）统计方法，对传感器节点的定位精度进行系统化仿真与性能评估。

功能特性

• 混合测距技术：集成TOA和RSSI两种测距机制，支持单独或混合使用
• 理论性能分析：基于CRB理论计算定位精度的理论下界
• 统计估计方法：采用最大似然估计算法进行节点位置估计
• 多场景仿真：支持参数化配置网络拓扑、信道模型和噪声特性
• 蒙特卡洛实验：通过大量随机实验进行统计性能评估
• 可视化分析：提供多种图表展示定位误差分布和性能对比

使用方法

1. 配置仿真参数：

- 网络拓扑参数：传感器节点数量（N≥3），锚节点坐标矩阵，目标节点初始位置 - 信道模型参数：路径损耗指数，参考距离处的路径损耗值，信号频率 - 噪声参数：TOA测量噪声标准差（纳秒级），RSSI测量噪声方差（dB标度） - 算法参数：蒙特卡洛仿真次数，最大似然估计迭代次数，收敛阈值

1. 运行主程序启动仿真实验

1. 查看输出结果：

- 定位精度分析：均方根误差矩阵，累积分布函数曲线 - 理论性能边界：CRB下界随信噪比变化曲线，各节点定位误差椭圆 - 估计性能对比：TOA/RSSI单独及混合使用的MLE估计偏差箱线图 - 可视化展示：节点真实/估计位置散点图，误差距离热力图，CRB与RMSE关系曲面图

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 信号处理工具箱
• 统计学工具箱
• 图像处理工具箱（用于可视化功能）

文件说明

主程序文件实现了系统的核心仿真流程，包括参数初始化、网络拓扑构建、信道模型建立、噪声生成、混合测距数据模拟、CRB理论下界计算、最大似然估计算法执行、蒙特卡洛实验循环、误差统计分析和结果可视化输出等功能模块。该文件通过整合各算法模块，完成从原始参数输入到最终性能评估的全流程仿真任务。