[发明专利]混合LOS/NLOS场景下的LP

说明书

本发明提供一种用于无线传感器网络中混合LOS/NLOS场景下的Lsubgt;P/subgt;范数定位方法，将不同传感器不同定位模式下的基本定位方程，统一转化为AX＝b+e的表达式；将所述的表达式转化为Lsubgt;P/subgt;范数表达式；运用交替方向乘子法对Lsubgt;P/subgt;范数表达式进行迭代求解，从而快速得到定位解。本发明通过采集定位系统中的信号到达时间(time‑of‑arrival,TOA)、到达时间差(time‑difference‑of‑arrival,TDOA)或者其他信息作为观测值，然后统一构建成AX＝b模型。在混合LOS/NLOS环境下，AX＝b模型残差具有稀疏性，从而可以采用本发明提出的范数方法进行求解，通过本发明方法能够提高室内无线传感器网络定位系统的定位精度，其可以适用于UWB和5G传感器的TOA和TDOA定位模式。

技术领域

本发明属于定位技术领域，具体涉及一种无线传感器网络中基于混合LOS(line-of-sight,视距)/NLOS(none-line-of-sight,非视距)场景下的L_P范数定位方法。

背景技术

由于卫星导航信号无法穿越建筑物或者遮挡物而无法应用于室内环境，故而需要在室内部署一定的传感器来实现室内定位与导航功能。然后，室内环境复杂多变的特性，使得传感器信号除了含有噪声外，还含有比噪声大很多的非视距误差，这些误差导致时间或者距离观测值存在较大偏差，从而严重降低室内无线传感器定位系统的定位精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种无线传感器网络中基于混合LOS/NLOS场景下的L_P范数定位方法，从而提高室内无线传感器网络定位系统的定位精度。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种无线传感器网络中基于混合LOS/NLOS场景下的L_P范数定位方法，包括以下步骤：

S1、将不同传感器不同定位模式下的基本定位方程，统一转化为最二乘标准表达式；

S2、将所述的表达式转化为L_P范数表达式，0＜P＜1；

S3、运用交替方向乘子法对L_P范数表达式进行求解，从而得到定位解。

按上述方案，S1中的定位模式包括TOA模式和TDOA定位模式。

按上述方案，TOA定位模式下移动站与基站之间的基本定位方程为：

TDOA定位模式下移动站与基站之间的基本定位方程为：

其中，η_i代表移动站与第i个基站之间均值为0且方差为的高斯白噪声；ε_i为移动站与第i个基站之间非视距误差，为正数且与高斯白噪声存在关系i∈φ_L代表LOS路径集合，i∈φ_NL代表NLOS路径集合；x_i和y_i为第i个基站的已知横坐标和纵坐标，x和y为移动站的待求横坐标和纵坐标；d_i移动站与第i个基站之间的观测距离；x_k和y_k表示参考基准站的横坐标和纵坐标，d_ik为移动站到第i个基站和第1个基站之间的观测距离差。

按上述方案，构建TOA和TDOA定位模式的最小二乘AX＝b+e(A为观测矩阵，X为待求参数，b为向量，e为残差)表达形式：

通过对公式(1)进行移项和平方后，可以得到针对TOA模式的AX＝b+e表达形式有：