[发明专利]混合LOS/NLOS场景下基于TOA定位模式的L1范数方法

说明书

本发明公开了一种混合LOS/NLOS场景下基于TOA定位模式的L1范数方法，通过观测距离值和基站已知坐标，建立接收机定位基本方程；然后对距离观测值按从小到达顺序进行排序；其次，选取数值小的观测距离值对应的定位方程作为基准方程，并与其他定位方程进行做差运算，最后转化为最小二乘的标准形式；基于最小二乘表达形式，然后构建L1范数最小准则，从而运用CVX软件工具箱求解，得到接收机的高精度定位坐标；最后根据定位绝对值残差向量内最大值与中位值的比值来判断当前基准方程是否选择正确，并判断当前定位结果是否是最恰当的。该方法非常简单，且性能稳定，能很大程度上降低NLOS误差对定位算法的影响，也能对工业应用具有非常强的借鉴价值。

技术领域

本发明属于定位技术领域，具体涉及一种可以用于混合LOS/NLOS场景下基于TOA定位模式的L1范数方法。

背景技术

传统定位技术中主要有四种定位模式：TOA(time of arrival，到达时间)、TDOA(time difference of arrival，到达时间差)、AOA(arrival of angle，到达角度)和指纹库，每种定位模式下，定位接收机从发射机可接收两种信号：直接到达的LOS(light ofsight，视距)信号和因障碍物而通过反射、折射和散射到达的NLOS(non-light of sight，非视距)信号。

通过距离观测值或通过飞行时间差反应距离观测值来参与定位的过程中，NLOS误差会严重降低定位系统的精度，并影响整个系统的性能。故而最近几十年来，国际上工业界和学术界一直对NLOS误差导致系统精度降低的问题重点关注和研究。所以我们发明本方法来提高和改善系统的定位精度，使其满足人民群众对高精度定位系统的需求。

发明内容

结合当前混合LOS/NLOS应用场景下，并针对现有技术TOA定位模式存在定位精度不高问题，本发明提出一种L1范数方法来解决混合LOS/NLOS场景下高精度定位问题。该方法公式简单，易于理解，且具有很强的工程应用价值。

TOA定位模式下，接收机会接收到各个基站的信号，里面既有小噪声LOS信号，也有大误差NLOS信号。因为NLOS误差值较大，故而其对定位算法精度的影响比较大，所以本发明的应用场景是LOS与NLOS共存的场景。

实现本发明目的的技术方案是：

混合LOS/NLOS场景下基于TOA定位模式的L1范数方法，其主要包括以下步骤：

(1)获取TOA基站坐标与接收机(又称移动定位标签或移动站)接收到的时间观测值，然后将时间观测值转化为距离观测值；

(2)通过观测距离值和基站已知坐标，建立接收机定位基本方程；然后对距离观测值按从小到达顺序进行排序；其次，选取数值小的观测距离值对应的定位方程作为基准方程，并与其他定位方程进行做差运算，最后转化为最小二乘的标准形式；

(3)基于最小二乘标准形式，构建L1范数最小准则，运用CVX软件工具箱求解，得到接收机的高精度定位坐标；

(4)通过将定位坐标带入L1范数公式中，求得残差的绝对值向量，然后通过最大残差值与残差向量中位数的比值，来判断当前基准方程是否选择合理；

通过上述步骤，就能获得混合LOS/NLOS场景下TOA定位模式的高精度定位结果。

步骤(2)中，接收机定位的基本方程为：

其中，为观测值，φ_L代表移动站或接收机到第i个基站为视距LOS信号传输，φ_NL则代表非视距NLOS信号，n_i为高斯白噪声，e_i为NLOS误差，(x_i,y_i)为第i个基站已知坐标，(x,y)为待求接收机坐标。