[发明专利]基于TDOA的二分查找定位方法

说明书

本发明公开了一种基于TDOA的二分查找定位方法，其通过坐标转换、二分查找等步骤对估计位置给出精确估计，并且对于存在高度差的情况，通过高度补偿的方法弥补了二维定位误差，保证了定位精度。该方法计算量小，便于后续实时系统的研发，可广泛用于对移动终端的位置估计。

技术领域

本发明涉及室内定位领域，尤其涉及一种基于TDOA的二分查找定位方法。

背景技术

随着互联网技术和通信技术的发展，位置信息的重要性不断凸显，由此引起的定位问题受到了人们的广泛关注。目前，GPS等技术能够较精确地完成室外定位。但是，随着社会的发展，大型建筑(比如商场)的数目在不断增加，由此使人们对室内定位的需求不断增加，然而GPS却无法在室内完成精确定位，这就需要一种精确的室内定位技术。目前用于室内定位的技术有基于RF、光学、地磁、音频等，无论采用哪种定位技术，室内定位方法主要有以下几种：指纹法、基于方向角、基于到达时间差(Time Difference of Arrival，TDOA)、和基于到达时间(Time of Arrival，TOA)，其中指纹法需要在定位之前建立和维护指纹库，这需要较大的工作量且该方法的精确度较差；基于方向角的定位方法往往需要较高的硬件成本；TDOA和TOA可以实现高精度的室内定位，但两者相比，TOA需要更严格的时钟同步条件。

现有的基于TDOA的定位方法主要有Chan算法、Taylor算法等，其中Chan算法依据最小二乘原理，求取估计距离差与理论距离差相差最小时的坐标，然而，在真实应用中，TDOA数据可能会有一定的误差，Chan算法在该情况得到的估计位置稳定性差而且计算量大。Taylor算法需要一个初始值，该初始值的选取采用Chan算法多次计算取平均得到，之后便可求得估计位置，该算法计算量大，并且与初始值选取有很大关系。本发明提到了的一种基于TDOA的二分查找定位方法可以较稳定地估计位置，而且计算量小，易于后续移植。

在室内定位中，二维位置估计可满足大部分的需求。但在实际的室内定位布置中，基站可能放置在墙面、天花板等处，从而导致基站所构平面与目标所在水平面存在高度差，该高度差影响定位精度。目前人们通常采用三维定位来解决这一问题，但是这将增加运算量。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于TDOA的二分查找定位方法，该方法可快速准确的获取目标二维坐标，且计算量较小。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于TDOA的二分查找定位方法，包括：

获取TDOA信息；

判断接收点所构平面与目标所在水平面是否存在高度差，由各点的高度决定；

情况1：若不存在高度差，则根据TDOA信息计算距离差，以任意两个距离差使用二分查找算法进行目标位置的初步估算，再根据初步估算出的所有目标位置的均值及其标准差对初步估算出的目标位置进行筛选，并更新均值及其标准差，直至标准差满足要求，则均值的位置即为目标最终位置；

情况2：若存在高度差，则利用TDOA信息计算原始距离差，再以任意两个原始距离差采用二分查找算法初步估算目标点的估计位置，在估计位置处计算有高度差和无高度差时距离差的差值，之后将原始距离差减去相应差值，以此更新距离差，之后将更新后的距离差结合情况1的方式完成定位。

所述获取TDOA信息包括：

由目标发射信号源，不同位置接收点接收到该信号源的时间差；

或者，由各个接收点发射信号源，目标接收到不同基站的信号源的时间差。

所述情况1中获得目标最终位置的具体过程如下：