[发明专利]基于TDOA的CSS精确定位方法

摘要

本发明公开了一种基于TDOA的CSS精确定位方法。本发明首先涉及一种具有“移动台‑同一基站的不同虚拟接收机”基站模型，所有虚拟接收机即基站天线都使用同一时钟，从源头上去除了时钟同步的要求。当待定位节点即移动终端进行测距时，对获得的待定位节点与各参考节点之间的测距值，使用投票平均联合滤波算法对测距值进行处理，去除因环境而引起的误差，然后对保留下来的测距值利用动态误差修正算法进行动态修正，最大限度地减小测距误差。将修正后的测距值取平均值，然后对得到的平均值使用TDOA的三维定位算法，求得待定位节点的位置坐标，最终实现精确定位。

主权项

一种基于TDOA的CSS精确定位方法，其特征在于，所述的CSS精确定位方法采用“移动终端—同一基站的不同虚拟接收机”的基站模型，所述的基站模型包括天线导线和逐次串行连接在天线导线上的至少四个基站天线，且任意两个基站天线之间的天线导线长度大于最小天线导线长度，移动终端为待定位节点，基站天线所在的位置为参考节点；所述的CSS精确定位方法包括如下步骤：(1)移动终端向CSS定位基站发送测试信号，CSS定位基站的各基站天线在接收到所述的测试信号后，分别发送应答信号给移动终端；(2)确定移动终端接收到各所述应答信号的实际时刻，并根据无线信号在空气中的传播速度，得到待定位节点与每个参考节点之间的距离测量值；(3)利用CSS技术，根据步骤(1)和(2)，N次测量待定位节点与各参考节点之间的距离，获得该待定位节点与对应参考节点的N个测距值；(4)使用投票平均联合滤波算法对所述的N个测距值进行干扰处理，即通过高斯概率分布函数计算每个所述测距值的投票概率，当所述的投票概率小于设定的置信值时，CSS就抛弃该测距值，否则就保留；(5)对保留下来的测距值利用动态误差修正算法进行动态修正；(6)将步骤(5)修正后的测距值取平均值，然后对得到的平均值使用TDOA的三维定位算法，求得待定位节点的位置坐标，最终实现精确定位；采用TDOA的三维定位算法求得待定位节点位置坐标点的方法为：设四个参考节点的位置坐标分别为(x0,y0),(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)，待定位节点的位置坐标为(x,y)，分别为待定位节点到四个参考节点的距离，待定位节点到参考节点(x0,y0)和待定位节点到其他三个参考节点(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)的距离差为那么定位方程为：d‾0=(x-x0)2+(y-y0)2+(z-z0)2d‾k=(x-xk)2+(y-yk)2+(z-zk)2Δd‾k=d‾0-d‾k---(1)]]>从而得到：x=n1d‾0+m1y=n2d‾0+m2z=n3d‾0+m3---(2)]]>将式(2)中看作已知量，并将其带入式(1)中表达式，经化简得：d‾0=-b±b2-4ac2a---(3)]]>根据(3)式进行计算，当求得的值为一正一负时，则取的解：如果的两个值皆为正值时，则根据时间差的正负或者借助其他约束条件消除定位模糊；最后，将符合条件的代入(2)式可求得待定位节点的位置信息；其中，mj=Σk=13ajkpk,(j=1,2,3);]]>nj=Σk=13ajkΔd‾k.]]>