[发明专利]一种无需噪声功率信息的基于到达时间差的定位方法

权利要求书

1.一种无需噪声功率信息的基于到达时间差的定位方法，其特征在于，包括：

建立到达时间差的定位方程及到达频率差的定位方程，并得到到达时间差测量噪声的协方差矩阵以及到达频率差测量噪声的协方差矩阵；

对所述到达时间差的定位方程进行线性化以形成到达时间差的矩阵方程；

将所述到达时间差的矩阵方程转换为第一加权最小二乘问题，并利用所述到达时间差测量噪声的协方差矩阵分离噪声功率以形成第二加权最小二乘问题；

利用半正定规划算法求解所述第二加权最小二乘问题，以得到估计目标位置；

将所述估计目标位置带入所述到达频率差的定位方程中，并对所述到达频率差的定位方程进行线性化以形成到达频率差的矩阵方程；

将所述到达频率差的矩阵方程转换为第三加权最小二乘问题，并利用所述到达频率差测量噪声的协方差矩阵分离噪声功率以形成第四加权最小二乘问题；

利用半正定规划算法求解所述第四加权最小二乘问题，以得到估计目标速度；

设定待定位目标是三维的，所述待定位目标的位置为u＝[x₀,y₀,z₀]，速度为接收M个所述待定位目标发射的信号的传感器的位置为s_i＝[x_i,y_i,z_i]^T，速度为则所述到达时间差的定位方程为：

其中，c为信号的传播速度，n_i1为到达时间差信号的测量噪声,t_i1代表所述待定位目标发出的信号到达第1个传感器和第i个传感器的时间差，代表所述待定位目标到第一个传感器的距离与第i个传感器的距离的真实距离差，r_i1代表由测量得到的到达时间计算得出的含噪声的距离差，r_i代表所述待定位目标到第i个传感器之间的距离，r₁代表所述待定位目标到第1个传感器之间的距离；

所述到达频率差的定位方程为：

其中，代表所述待定位目标到第i个传感器之间的距离差分率，f_i1代表所述待定位目标发出的信号到达第1个传感器和第i个传感器的频率差，代表所述待定位目标到第1个传感器的距离差分率和第i个传感器的距离差分率之间的真实差值，代表到达各传感器之间的测量多普勒频率差计算得到的含噪声的差值，为到达频率差信号的测量噪声；

令n＝[n₂₁,...,n_M1]^T，则所述到达时间差测量噪声的协方差矩阵为：

所述到达频率差测量噪声的协方差矩阵为：

其中，n₂₁,...,n_M1为n_i1的分量信息，为的分量信息，R_t和R_f分别为所述到达时间差测量噪声的协方差矩阵及所述到达频率差测量噪声的协方差矩阵的结构，和分别为到达时间差测量噪声的功率及到达频率差测量噪声的功率；

对所述到达时间差的定位方程进行线性化以形成到达时间差的矩阵方程的步骤包括：

将所述到达时间差的定位方程略去c，并在等式两边平方后除以以变形为如下公式：

其中i＝2,...,M，将r₁视作与u⁰无关的冗余变量，并共同构成关于位置的待求向量θ_t＝[u,r₁]，则所述到达时间差的矩阵方程为ε_t＝h_t-G_tθ_t，

其中，

ε_t＝B_tn为到达时间差的测量噪声部分，B_t为基于到达时间差的定位方程组矩阵化后各噪声分量的权值矩阵，且B_t满足如下公式：

n＝[n₂₁,…,n_M1]^T。