[发明专利]基于MDS模型的直接法到达时间差定位方法

摘要

一种基于MDS模型的直接法到达时间差定位方法，通过采集平面内传感器的位置坐标，并测量信号源所发出的信号到达各个传感器的到达时间与到达参考传感器的到达时间之差，即得到到达时间差，而后计算各个到达时间差所对应的到达距离差，通过分析MDS模型的有噪声标量乘积矩阵，计算协方差矩阵，最后以协方差矩阵的广义逆作为加权矩阵，经过加权求解得到信号源位置的估计值，本发明简化了协方差矩阵的计算过程，利用广义逆处理秩亏矩阵求逆问题，避免了使用正则化方法处理该问题，在计算上更简便，从而提高了定位的计算效率。

主权项

一种基于MDS模型的直接法到达时间差定位方法，其特征在于，通过采集平面内传感器的位置坐标，并测量信号源所发出的信号到达各个传感器的到达时间与到达参考传感器的到达时间之差，即得到到达时间差，而后计算各个到达时间差所对应的到达距离差，通过分析MDS模型的有噪声标量乘积矩阵，计算协方差矩阵，最后以协方差矩阵的广义逆作为加权矩阵，经过加权求解得到信号源位置的估计值；所述的有噪声标量乘积矩阵矩阵其中：所述的直接法到达时间差定位方法，具体包括以下步骤：1)采集分布在平面上的传感器位置坐标u_m＝[x_m,y_m]^T(m＝1,...,M)，并计算信号源所发出的信号到达各个传感器的到达时间与到达参考传感器的到达时间之差以及各个到达时间差所对应的到达距离差其中：M为传感器总数，指定第一个传感器为参考传感器；2)获得有噪声标量乘积矩阵并计算矩阵G；3)获得信号源坐标的初步估计值；4)计算协方差矩阵Φ的Moore‑Penrose广义逆Φ⁺；5)计算信号源坐标的最终估计值所述的步骤3)中信号源坐标的初步估计值[x,y]^T＝[z₁,z₂]^T，其中：z₁,z₂,z₃通过公式获得，其中：g为矩阵G中第一列所组成的列向量，G₂为矩阵G中除g以外的其余各列所组成的矩阵；所述的协方差矩阵为Φ＝RQR^T，其中：Q为到达时间差测量误差协方差矩阵，I为单位矩阵，c为的第四列元素组成的向量；所述的步骤4)中Moore‑Penrose广义逆为：设Φ的满秩分解为Φ＝Φ_L·Φ_R，其中Φ_L∈R^M×r是列满秩矩阵，Φ_R∈R^r×M是行满秩矩阵，r是Φ的秩，R^m×n表示m行n列实数矩阵的集合，则Φ的Moore‑Penrose广义逆Φ⁺为所述的步骤5)具体包括以下步骤：5.1)通过公式重新计算z₁,z₂,z₃；5.2)计算其中：5.2)得到信号源坐标的最终估计值