[发明专利]一种非同步无线网络中的稳健最小二乘定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种目标定位方法，尤其是涉及一种非同步无线网络中的稳健最小二乘定位方法。

背景技术

目标定位在军事领域诸如精确军事打击中有着不可或缺的作用，现代社会移动互联时代随着基于位置的服务等商业化市场应用的巨大发展，也使高效精确的目标定位研究获得越来越多的关注；同时，目标定位技术在军事侦察、交通监视、家庭自动化、工农业控制、生物医疗、抢险救灾等领域都有广阔的应用前景，因此，研究目标定位方法具有十分重要的意义。而作为GPS等定位系统的良好补充，无线网络中的目标定位是一个经典的研究课题。

在目标定位中，基于到达时间的测量值的定位方法占了很大一部分，然而，这种定位方法实现目标定位的前提是假定整个定位网络在时间上完全同步，没有考虑定位网络的非同步性对定位效果的影响，而实际上，由于硬件条件等各种因素，实际网络通常是非同步的，或者说，不可能完全同步，因此这种定位方法难以应用于实际网络。现有的其他常用基于到达时间定位方法也要求精确已知网络的初始传输时间，但这种要求比较难实现或者说代价比较大。

为解决基于到达时间的测量值的定位方法存在的技术问题，非同步无线网络中的定位方法应运而生。在非同步无线网络中的定位方法中，由于传感器时钟存在时钟偏差和时钟漂移，因此在完全未知时钟偏差与时钟漂移的情况下将它们与目标位置联合估计的问题是难以求解的。为了克服这个问题，人们提出了一些方案，比较主流的有：一种是基于到达时间差(TDOA)的定位；另一种是基于往返到达时间(TW-TOA)的定位，图1给出了典型的基于往返到达时间(TW-TOA)的定位环境的示意图。在基于到达时间差的定位方法中，时钟偏差被移除，最终只需对时钟漂移和目标位置进行联合估计，但需要注意的是，这种方法仍然需要定位网络中的传感器在时间上同步；在基于往返到达时间的定位方法中，它不需要定位网络中的任何节点间同步，但需要考虑的是测量中的中转时间对定位结果的影响，如有学者提出的总可行域方法与最小二乘方法，这两种方法都首先对中转时间进行估计，最终通过对时钟漂移和目标源位置的联合估计求得目标位置估计值，但其中对中转时间估计的误差会对定位的性能产生较大的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种非同步无线网络中的稳健最小二乘定位方法，其定位基于往返到达时间，且定位精度高。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种非同步无线网络中的稳健最小二乘定位方法，其特征在于包括以下步骤：

①在非同步无线网络环境中建立一个二维坐标系或三维坐标系作为参考坐标系，并假设在非同步无线网络环境中存在一个未知目标源和N个位置已知的传感器，且未知目标源在参考坐标系中的坐标为x，N个传感器在参考坐标系中的坐标对应为s₁,s₂,...,s_N，其中，N≥n+1，n表示参考坐标系的维数，s₁表示第1个传感器在参考坐标系中的坐标，s₂表示第2个传感器在参考坐标系中的坐标，s_N表示第N个传感器在参考坐标系中的坐标；