[发明专利]一种基于TOA/AOA的距离比圆定位方法

说明书

本发明公开了一种基于TOA/AOA的距离比圆定位方法，包括步骤：S11.获取信号源到基站的到达时间值TOA以及信号源到基站的到达方位角信息AOA；所述基站包括主基站和次基站；S12.根据获取到的到达时间值TOA得到信号源分别到主基站和次基站的距离值，并根据所述得到的距离值计算信号源到次基站与信号源到主基站的距离之比；S13.根据计算得到的信号源到次基站与信号源到主基站的距离之比以及获取的信号源到基站的到达方位角信息，构建定位融合方程，通过最小二乘估计法获得信号源的定位位置。本发明适用于无线传感器网络的信号源定位方法，具有对监测设备硬件的数目要求低等特点，能够准确获取信号源所在位置。

技术领域

本发明涉及无线传感器的信号源定位技术领域，尤其涉及一种基于TOA/AOA的距离比圆定位方法。

背景技术

无线传感器网络是继互联网之后对人类社会的生产、生活方式产生重大影响的关键技术，而对无线传感器网络中的信号源进行定位是目前研究的热点之一。由于在无线传感器网络中被监测信号到目标基站的距离可以通过测距技术很容易得到，因此基于测距技术的定位方法得到了广泛的研究。

在无线传感器网络中，通常采用测距技术的定位方法有：接收信号强度指示(Received Signal Strength Indication,RSSI)、到达时间(Time of Arrival，TOA)、到达时间差(Time Difference of Arrival，TDOA)和到达角度(Angle of Arrival，AOA)。基于RSSI的定位方法需要根据电波传播的经验公式来求取信号源的距离，因此对于经验公式失效的环境时，该方法的定位误差很大。基于TDOA的定位方法，需要在各个基站之间进行时钟的同步。基于TOA的方法要求对信号源与基站之间进行时钟同步。而基于AOA的定位方法由于要在基站上安装阵列天线对来波信号进行角度的估计，对于设备的要求比较高。

由于在不同的信道和网络环境中，所提供的定位信息TDOA、TOA、AOA和RSSI具有不同的误差统计特性，单一的定位信息通常无法在复杂的网络环境中总是拥有良好的性能表现，因此充分利用无线传感器网络所能提供的定位信息的研究成为定位方法的研究方向之一，因此本发明研发了一种基于TOA/AOA的改进距离比圆定位方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于TOA/AOA的距离比圆定位方法，降低了对基站数量的要求并使其定位性能有了明显的提高。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于TOA/AOA的距离比圆定位方法，包括步骤：

S1.获取信号源到基站的到达时间值TOA以及信号源到基站的到达方位角信息AOA；所述基站包括主基站和次基站；

S2.根据获取到的到达时间值TOA得到信号源分别到主基站和次基站的距离值，并根据所述得到的距离值计算信号源到次基站与信号源到主基站的距离之比；

S3.根据计算得到的信号源到次基站与信号源到主基站的距离之比以及获取的信号源到基站的到达方位角信息，构建定位融合方程，通过最小二乘估计法获得信号源的定位位置。

进一步的，所述步骤S1中获取信号源到基站的到达时间值TOA具体为获取信号源分别到主基站和次基站的到达时间值TOA；所述获取信号源到基站的到达方位角信息AOA具体为获取信号源到主基站的到达方位角AOA。

进一步的，所述步骤S2中根据获取到的到达时间值TOA得到信号源分别到主基站和次基站的距离值的具体公式为：

其中，d_i表示信号源到基站的距离值；c表示电波传播速度；τ_i表示TOA的测量值。