[发明专利]非视距条件下基于到达时间差的鲁棒定位方法

摘要

本发明公开了非视距误差条件下基于到达时间差的鲁棒定位方法，该方法构建了一个以目标位置和参考路径非视距误差为估计参数的鲁棒最小二乘问题。提出引入平衡参数的方法消除目标函数中的非视距误差二次项，后引入辅助变量，采用S引理和半正定松弛技术，得到凸的半正定规划问题；最后利用常用内点法求解工具对半正定规划问题进行求解，从而得到目标源位置在所建立坐标系中的估计值。本发明克服了现有鲁棒方法中不合理的非视距误差上界以及应用三角不等式带来的负面影响，较大提升现有方法在密集非视距环境下的定位精度。

主权项

1.非视距条件下基于到达时间差的鲁棒定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立无线传感器网络：在无线传感器网络中建立基准坐标系，设坐标系原点为，将参考锚节点置于坐标原点，其它个锚节点分别放置于坐标系的不同位置上，其对应的坐标点分别由表示；用表示目标源在坐标系中的坐标位置，将传感器之间的时钟调试至同步；S2：将从传感器网络收集到的TDOA测量信息进行表示：，服从高斯分布，均值为零，协方差矩阵为，其中为单位矩阵；对上述测量模型两边同乘以，得到距离差测量模型：；S3：在传感器网络校准过程中，采用适当的测量数据测得和的上界，并分别记为和，由于非视距误差恒为非负数的特性，故有；将步骤S2中的距离差测量模型两边同减，构建新测量模型：，由此得到变换后非视距误差的上界为；记，有；S4：在步骤S3中的新测量模型中，将和移到等式左边并两边平方，可得：基于上式构造出最坏情况下的鲁棒最小二乘问题：S5：引入平衡参数，将表示为，并代入上述鲁棒最小二乘问题目标函数中替换；可得近似鲁棒最小二乘问题：令，，，，，近似鲁棒最小二乘问题可转化为等价形式：S6：应用S引理和半定松弛技术对问题进行转化、松弛和收紧，最终可得凸的半定规划问题：；S7：用常用内点法软件求解上述问题，记其对应优化变量的解为，最终求得目标源的坐标估计为。