[發明專利]一種基于迭代的最小二乘定位方法

有效

• 申請號: 201210229997.9
• 申請日: 2012-07-04
• 公開（公告）號: CN102811419A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 江成能;劉珩;盧繼華;卜祥元
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W64/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種在蜂窩通信網絡中實現移動站可靠定位的方法，屬于無線電定位技術領域。

背景技術

在測量噪聲假定為零均值高斯分布和方差已知的情形下，為迭代求解非線性定位方程，1976年Foy給出了一種通用的基于泰勒級數展開技術的定位方法(稱Taylor法)(W.H.Foy，“Position-Location?Solutions?by?Taylor?Series?Estimation,'IEEE?Trans.on?Aerosp.Electron，Systems，1976，AES-12(2)：187-194.)。利用Taylor法的通用性，可以簡單地實現TOA、TDOA和AOA等測量值的混合定位，若引入測量時間史，則可實現對目標作跟蹤定位；而且目標的速度、位置等估計值的統計性能，也能方便的計算得到。

為抑制NLOS偏差的影響，1999年Chen給出了一種基于TOA(到達時延)體制的殘差倒數加權定位方法(Rwgh法)(P.-C.Chen，“A?non-line-of-sight?error?mitigation?algorithm?in?location?estimation,”in?Proc.IEEE?Wireless?Communications?Networking?Conference，vo1.1，pp.316-320，1999.)。一般來說，在最小二乘(LS)意義下，發生NLOS的基站一般會存在相對較大的殘差(但并非總是滿足，因而屬不能證明的命題)。Rwgh法以殘差作為NLOS度量，通過求解不同的基站組合下的非線性LS位置估計，計算其組合內的殘差，并以該殘差的倒數對該組合位置估計進行加權，以抑制NLOS效應，得到最終估計。在各種測量值下，如TOA、TDOA(到達時延差)和AOA(到達角)等，Rwgh法的優勢在于，它總是能給出一個殘差度量下的估計值，并且該估計值具有一定的NLOS抑制能力。

Taylor法和Rwgh法都可直接單獨應用于TOA、TDOA和AOA體制下的定位求解，其差異僅僅是形式上稍有不同。但由于Taylor法需要一個較好的初始解，才能保證算法的收斂，并且其要求的條件“測量噪聲方差已知”在實際定位系統中往往難以滿足。而Rwgh法由于其不同組合求解時采用非線性LS，直接求解時需用到搜索可行域的最優化技術，計算量相對較大，而且目標函數可能僅收斂到局部最優解。從而，Taylor法(為與后述殘差Taylor法以示區別，簡作TQ法)和Rwgh法的單獨直接應用，都受到了很大的限制。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術定位誤差大的問題，提供一種基于迭代的最小二乘定位方法。

本發明方法將Rwgh法作科學合理的簡化(即3BS2法)，以為Taylor法提供一個足夠好的初始值，并利用殘差信息輔助方差信息修正Taylor法(即殘差Taylor法，簡稱TR法)，從而得到一種新的具有NLOS抑制能力的迭代最小二乘定位方法(即TR3BS2法)，在蜂窩系統中實現高效可靠定位。

所述TR3BS2法是通過如下技術方案實現的：

步驟一、對蜂窩基站數據進行分組。

參與移動站定位且位置已知的蜂窩基站數量為M個(M≥3)，其中服務基站為BS₁，其它各蜂窩基站以BS_m表示，其中2≤m≤M；以BS₁作為定位參考點，設置BS₁位置坐標為二維列向量x₁=(x₁,y₁)^T=(0,0)^T，上標T表示轉置運算；第m個基站的位置坐標為已知向量x_m=(x_m,y_m)^T。