[發明專利]一種基于支持向量回歸機的時差定位方法

無效

• 申請號: 200910041720.1
• 申請日: 2009-08-07
• 公開（公告）號: CN101631383A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 周松斌;鐘震宇;林創魯;劉洋
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院自動化工程研制中心
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;G06N1/00
• 代理公司: 江門嘉權專利商標事務所有限公司
• 代理人: 譚志強

技術領域

本發明涉及一種基于支持向量回歸機的時差定位方法，尤其涉及一種用于蜂窩網網絡移動臺基于支持向量回歸機的時差定位方法。

背景技術

無線定位技術是用來判定移動用戶位置的測量方法和計算方法。基于到達時間差(TDOA)的定位技術(即時差定位技術)是蜂窩網中最為流行的一種的定位技術，它已成為第三代移動通信應用的一個重要方面，在國防和民用等領域都蘊藏著巨大應用價值。

時差定位技術主要是利用平面或空間中的多個(三個或三個以上)基站，測出由同一目標(移動臺)發出(或反射)的同一輻射信號到達各位置已知基站的時間差TDOA，通過相應的定位算法確定移動臺目標在平面或空間中的位置。

求解位置算法常用雙曲線算法實現。根據幾何原理可知，由平面上一動點到兩定點距離差的絕對值為一常數的軌跡是一條雙曲線。一個TDOA測量值對應的是以兩個基站為焦點的一對雙曲線，多個TDOA測量值對應的多對雙曲線的交點即為目標移動臺的估計位置。該算法需求解非線性方程組，求解復雜且一般存在多解。

由障礙物阻擋引起的多徑干擾和非視距誤差以及蜂窩通信系統中“遠近效應”引起的多址干擾都會極大地影響TDOA測量精度，導致定位準確度不高。為減小定位誤差的影響，求解時雖然可以使用泰勒級數展開法、球面交叉法、球面插值法、分治法、chan方法等，但都可能存在迭代計算不收斂、初值要求高、定位精度低、可行解不唯一等問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種基于支持向量回歸機的時差定位方法。

本發明采用的技術方案是：

一種基于支持向量回歸機的時差定位方法，包括以下步驟：

A對移動臺目標區域進行網格化，計算移動臺在網格頂點位置時到基站間的無誤差的信號到達時間差，并按順序組成時差向量；

B各網格頂點計算的時差向量和網格點坐標的二維分別形成二組訓練樣本集；

C通過采用徑向基核函數的最小二乘支持向量回歸機對訓練樣本集進行學習，得到分別估計移動臺位置X、Y坐標的兩個最小二乘支持向量回歸機；

D由移動臺到各基站間的信號到達時間差測量值組成時差測量向量分別輸入訓練后的兩個回歸機得到移動臺的坐標估計值。

本發明的有益效果是：通過最小二乘支持向量回歸機對目標區域位置中移動臺到各基站間的電波信號到達時間差與移動臺位置的坐標的非線性關系進行學習，定位時將移動臺到各基站間的信號到達時間差作為最小二乘支持向量回歸機輸入，回歸機的輸出值則可以作為目標坐標估計值；利用最小二乘支持向量回歸良好的容噪能力和泛化能力，能夠極大地抑制信號到達時間差測量誤差的影響，明顯地提高位置估計的準確度，且避免迭代計算不收斂、解不唯一的問題。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的流程圖；

圖2是本發明訓練樣本集計算示意圖；

圖3是本發明估計X、Y坐標的最小二乘支持向量回歸機模型示意圖；

圖4是本發明移動臺定位示意圖。

具體實施方式

參照圖1，本發明提供了一種基于支持向量回歸機的時差定位方法，該方法利用最小二乘支持向量回歸機估計移動臺位置坐標。主要包括以下步驟：

步驟101：對移動臺目標區域進行網格化，由已知位置的基站坐標、網格頂點坐標和信號傳播速度計算移動臺在網格頂點位置時到基站兩兩間的無誤差的信號到達時間差；

步驟102：由移動臺在網格頂點位置時到基站兩兩間的無誤差的信號到達時間差按順序組成時差向量；

步驟103：以時差向量作為訓練樣本輸入值，網格頂點X坐標作為訓練樣本輸出值，由各個網格頂點計算的時差向量和X坐標組成關于X坐標的訓練樣本集；以時差向量作為訓練樣本輸入值，網格頂點Y坐標作為訓練樣本輸出值，由各個網格頂點計算的時差向量和Y坐標組成關于Y坐標的訓練樣本集；

步驟104：通過采用徑向基核函數的最小二乘支持向量回歸機對訓練樣本集進行學習，得到分別估計移動臺位置X、Y坐標的兩個最小二乘支持向量回歸機；

步驟105：定位時，由移動臺到各定位基站兩兩間的信號到達時間差測量值按訓練樣本集時差向量組成順序組成時差測量向量；

步驟106：，將時差測量向量輸入訓練后用于估計X坐標的最小二乘支持向量機得到移動臺坐標估計值；將時差測量向量輸入訓練后用于估計Y坐標的最小二乘支持向量機得到移動臺Y坐標估計值。