[发明专利]一种基于多路径建模的室内定位TDOA处理方法

摘要

本发明公开了一种基于多路径建模的室内定位TDOA处理方法，采用多路径误差建模实现对到达时间差伪距进行优化的方法，以消除多路径造成的部分误差，进一步提升定位精度。由于本发明主要基于软件形式实现，可以在现有的硬件设备基础上进行软件优化，无需额外铺设大量的硬件设备或对现有硬件设备做出更改，因此易于推广，在室内高精度定位应用环境中具有较大优势和商业前景。

主权项

1.一种基于多路径建模的室内定位TDOA处理方法，其特征在于，对待定位区域的多路径误差值进行预先建模，实际定位时调用模型取出对应的多路径误差进行TDOA补偿，使得TDOA值更加精确，增加定位精度，具体步骤如下：步骤1：对待定位区域进行二维平面的矩形网格划分，对每个格点放置标签进行预先观测，多组数据统计平均求出每个格点的多路径误差值存储建模a、设TDOA定位的主基站为A₀，从基站为A_i(i＝1,2,……)，TDOA方式下得到的基于差分的伪距值能够消除移动端和固定端间的时间同步误差这一误差来源；因此，格点G_j(j＝1,2,…,N)到主基站A₀与从基站A_i间的TDOA值表示为如下式：其中为真实到达时间差，为硬件延迟误差，为多路径误差；对每个格点G_j都列出i个对应各从基站A_i的TDOA表达式；将(1)式乘以信号传播速度表示为的伪距形式其中c为标签发射信号的传播速度；为格点G_j到主基站A₀与从基站A_i间的欧式距离差为真实值；b、各格点与基站的实际坐标已知，因此已知，为观测值，则可以求得数值并称之为总误差量将所有布局格点对应的从基站的总误差量求取均值：c、对应同一基站A_i的不同格点的硬件延迟误差是一样的，所以(3)式实则将每个格点的多路径误差求取平均值作为多路径延迟的空间均值，与硬件延迟相加得到的标定为总硬件延迟事先从TDOA观测值中扣除，而多路径延迟的剩余部分称为多路径延迟变动部分标定为每个格点G_j的多路径误差值，与对应格点的真实坐标一同存储于本地服务器中；步骤2：实际定位标签时，通过多路径模型取出多路径补偿值于TDOA伪距中扣除a、通过上位机设备得到待测标签T所在位置的TDOA伪距，将(2)式进行变换得：其中等同于(3)式中的为总硬件延迟，在TDOA伪距中事先扣除，随后将消除了硬件延迟的伪距先带入基于TDOA的室内定位算法中进行解算，得到一个初始二维解算坐标T₀(x₀,y₀)；b、此时调用多路径模型，找到与T₀坐标临近的四个格点(设为G₁,G₂,G₃,G₄)，利用双线性内插的数学方法求得T₀点的多路径误差值代入(4)式扣除，得到更为精确的TDOA伪距值步骤3：将扣除多路径误差的TDOA伪距值再次代入室内定位算法进行计算，解算出更新后的坐标，往复迭代直至收敛a、将再次代入室内定位算法，解算出新的坐标T₁(x₁,y₁)，调用多路径模型，找到与T₁坐标临近的四个格点，利用双线性内插法求得得出对应T₁的以及将再次代入室内定位算法，如此迭代结算出T₃、T₄…直至解算坐标T_n与T_n‑1间的误差收敛并小于预设的阈值，此时得到待测标签T的最终解算坐标T_n。