[发明专利]一种适于复杂环境下的虚拟多站TDOA定位方法与装置

权利要求书

1.一种适于复杂环境下的虚拟多站TDOA定位方法，包括内嵌处理软件的处理器，其特征在于，设置2～3个用于接收待定位发射装置所发送数据用的接收机；并利用接收机在定位过程中不断移动的特性，将接收机每次经过的地理位置所采集的TDOA数据，当作是一个在该地理位置上的虚拟的接收机所采集的TDOA数据，从而以2～3个接收机来虚拟多个接收机，形成多于实际接收机站位的多站定位获取数据信息，并利用数据间的相关性，判断是否是合适的定位点；工作时接收机通过天线采集待定位发射装置发送的信号后通过无线上传方式发送至处理器进行处理，实现对待定位发射装置的定位；所述的天线至少包括GPS天线；所述的处理器的处理软件包括进行如下处理步骤：

a、开始；b、接收待定位发射装置以无线方式上传的标记了GPS时戳的基带数据；c、数据提取与格式化；d、低信噪比高分辨率时差估计；e、虚拟多站TDOA定位；

所述的数据提取与格式化为采用如下处理步骤：c1、接收所有接收机发送的数据；c2、从数据中按时间先后提取若干个UTC时标，并提取处在该UTC时标时每个接收机所处的经纬度，其中将每个UTC时标所处位置上的接收机看成是一个虚拟接收机；c3、对应每个接收机、每个UTC时标所获取的基带数据进行组包获得数据包；

所述的低信噪比高分辨率时差估计采用如下处理步骤：d1、对数据包中每个UTC时标所对应的相应的接收机的基带数据按大小进行分段，所述的分段至少分成2段；d2、以某个接收机为参考接收机，其余任一个接收机接收为比较接收机，比较接收机的基带数据与参考接收机的基带数据做平滑相关，计算平滑延迟函数J(D)：对每段内的数据按公式进行段内相干平滑；再对段间的数据按公式进行非相干平滑；d3、解卷积：计算平滑延迟函数的傅里叶变换，得到JF(w)；计算参考接收机的基带数据的自相关，并取傅里叶变换，得到A(w)；用JF(w)在每个频率w上除以A(w)得到解卷积数据F(w)；d4、基于数据F(w)应用多重信号分类算法MUSIC，估算多径时差；其中，r(n)为比较接收机的基带信号，其中，N为相干平滑长度；s_r(n-D)为参考接收机的信号，做参考信号；z为分段数目，Z＝K/N为非相干平滑长度；K为基准接收机的信号r(n)的长度；D为延迟；

所述的虚拟多站TDOA定位采用如下处理步骤：e1、采用低信噪比高分辨率时差估计模块计算所有接收机在不同位置与不同时刻的时差，并分别对应在该UTC时标时各个接收机的经纬度形成虚拟站；e2、判断UTC时标被记录的数量是否达到预先设定的虚拟站数量，如果未达到则返回上一步；如果达到，启动多站定位算法，对待定位发射装置进行定位。

2.如权利要求1所述的一种适于复杂环境下的虚拟多站TDOA定位方法，其特征在于，所述的接收待定位发射装置以无线方式上传的标记GPS时戳的基带数据时，所有接收机设置为相应的工作频段，并设置为基带数据采集模式，同时对GPS信息和1PPS进行验证，判断经纬度处于可采集状态，并且所有接收机已经同步。

3.如权利要求1所述的一种适于复杂环境下的虚拟多站TDOA定位方法，其特征在于，所述的定位算法包括Chan定位、Talyor展开定位、定标节点定位算法。

4.如权利要求1所述的一种适于复杂环境下的虚拟多站TDOA定位方法，其特征在于，接收机每次采集数据都会依据GPS天线的秒脉冲1PPS打上时间戳，用以标记不同接收机之间的同步信息。

5.如权利要求1所述的一种适于复杂环境下的虚拟多站TDOA定位方法，其特征在于，所述的多站为至少3站。

6.一种如权利要求1～5任一项所述适于复杂环境下的虚拟多站TDOA定位方法的定位装置，其特征在于：

包括2～3个接收机，每个接收机的一个信号端连接一组天线，每个接收机的另一信号端双向分别各自连接一个LTE无线传输模块的一个信号端，各LTE无线传输模块的另一信号端分别与同一无线数据接入设备的一个信号端进行无线通讯，无线数据接入设备的另一信号端连接处理器；

所述的天线至少包括GPS天线。

7.如权利要求6所述的适于复杂环境下的虚拟多站TDOA定位方法的定位装置，其特征在于，所述的天线包括起到授时和获取经纬度作用的GPS天线、以及为提高天线接收增益而进行分段接收用的低频段天线和高频段天线所构成；所述的GPS天线发送的信号由接收机的中频采集处理模块处理，所述的低频段天线和高频段天线发送的信号分别由接收机的射频处理模块处理。