[发明专利]一种基于韧性估计和到达时间差的多基站二次定位方法

说明书

技术领域

本发明属于无线定位技术领域，涉及到一种基于韧性估计和到达时间差的 多基站二次定位方法。

背景技术

目前已有的多基站定位技术有到达角度(AOA，angle of arrival)、到达时间 (TOA)、到达时间差(TDOA)、到达相位(POA)、到达相位差(PDOA)，到 达频率差(FDOA)及以上几种技术的混合定位算法。其中TDOA是目前最有 发展潜力的定位技术。它已被成功应用于IS-95CDMA和GSM系统中。

TDOA定位方法是解一个关于移动台位置坐标的超定方程组。由于在无线 定位问题中存在干扰和测量误差，因此并不能精确求得移动台坐标。尤其当干 扰较大，距离较远且各基站与目标间的相对距离差别较大时，直接求解该超定 方程组会产生较大的误差。因此要开发更为有效的求解算法。

根据TDOA测量值得到的定位方程组是非线性方程组，通常需要先将其转 化为线性方程组之后进行求解。Fang方法给出了当非线性方程个数等于未知定 位坐标数时的解决方案，但该方法不能充分利用多余的测量值来提高定位精度。 Friedlander方法考虑到运用额外测量值来提高定位精度，但给出的是次最优解。 Taylor级数展开法是求解该非线性方程组的一种有效方法，但它要求迭代运算的 初始值必须接近真值，以防止发生局部极小值问题。这在实际应用中有一定难 度。而且该方法存在随着基站间距离的增大，定位精度迅速下降的问题，因此 不适于宏小区的定位。Chan方法采用二重最小二乘算法给出了定位方程组的非 迭代闭合解，在TDOA测量误差比较小时，具有最优估计性能。而且该算法的 定位精度受基站间距离影响不大，表现较稳定，适合宏小区的无线定位。但随 着TDOA测量误差的增加，尤其是当各个TDOA测量值的误差分布相差很大时， 该算法性能迅速下降，很难得到满意的结果。

CHAN方法是基于TDOA原理的一种典型定位算法。在利用CHAN算法求 解超定方程组的过程中，分为两种情况求解。第一种情况是三个基站参与定位 (简称三基站定位)；第二种情况是多于三个基站参与定位(简称多基站定位)。 根据仿真实验结果发现，在信噪比较低时，这种CHAN方法(包括三基站和多 基站)的定位效果会明显恶化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于韧性估计和到达时间差的多基站 二次定位方法。在图1所示的多基站无线定位系统中，由于移动台到各个基站 的距离不同，导致各个基站收到移动台的信号的信噪比会有很大的差距。由于 TDOA测量值的误差与收到信号的信噪比有关，因此各个基站得到的TDOA值 的误差分布会有很大的差别。在这种情况下，采用该方法可充分利用有用信息， 最大限度地减小误差较大信息对定位结果的影响。

本发明的技术方案如下步骤：

步骤1：将移动台周围的多个基站，以三个一组进行划分，有C_N³种组合。

步骤2：利用每一种组合的三个基站的TDOA信息，采用三基站CHAN算 法对移动台进行一次定位，会产生C_N³个定位结果。

步骤3：再对这C_N³个定位结果进行韧性估计，得到一个移动台的粗定位结 果。韧性估计采用以下迭代公式：