[發(fā)明專利]基于GLMB濾波的多傳感器TDOA無源定位方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710239677.4
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN107102295A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設計）人: 王煦東;劉偉峰;陳一梅
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01S5/16
• 分類號: G01S5/16
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 杜軍

1.基于GLMB濾波的多傳感器TDOA無源定位方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

1.1系統(tǒng)建模

狀態(tài)方程：X_k＝AX_k-1+Bω_k(1)

觀測方程：

其中，X_k＝{x_k,1,x_k,2,…,x_k,N(k)}∈F(X)，表示多目標狀態(tài)集合，N(k)＝|X_k|表示k時刻存活的目標個數，x_k,i是k時刻單個目標i的狀態(tài)向量，p_(k,i),x,p_(k,i),y分別為k時刻目標i在直角坐標平面上的X軸和Y軸上的坐標，分別為k時刻目標i在直角坐標平面上的X軸和Y軸方向上的速度,A是目標狀態(tài)轉移矩陣,B是噪聲矩陣.是系統(tǒng)量測，表示k時刻來自第q對傳感器的量測，α_k表示k時刻目標的位置，u_1,q,u_2,q表示第q對傳感器的位置，ω_k,分別為過程噪聲和量測噪聲，服從標準的高斯分布；

1.2無源定位方法

采用到達時間差定位法，簡稱TDOA，具體包括以下步驟：

假設在定位區(qū)域內每一時刻只有一個目標存在，則傳感器對接收到的信號可以表示為：

y₁(t)＝s(t)+v₁(t)(3)

y₂(t)＝s(t-τ)+v₂(t) (4)

其中，s(t)是由信號源產生的信息，v_i(t),i＝1,2是環(huán)境噪聲，τ是兩個傳感器檢測到的信號的時間差；用α∈R²表示信號源在笛卡爾坐標系下的位置，時間差τ的值取決于位置向量α，存在以下的非線性關系：

其中，||·||表示2范數，c表示聲音的傳播速度，u₁和u₂表示一對傳感器在笛卡爾坐標系下的位置；在信號處理中，尋找兩路信號之間的相似性，通過廣義互相關函數來估計得到，表示如下：

其中，R_gcc(τ)是廣義互相關函數，是TDOA的最大可能取值，是y₁(t)和y₂(t)的互譜密度，Φ(ω)是權重函數，Φ(ω)比較常用的一種選擇是使用相位轉移，即

由于信號源的位置α隨著時間的變化而改變，我們把對目標進行定位跟蹤的時間段離散為若干個區(qū)間長度趨于零的區(qū)間，在每一個區(qū)間內認為α的值是幾乎不變的，以此來估計時間差τ，用下式來估計互譜密度：

其中T表示時間戳的長度，k表示時間戳的下標；

我們用表示通過第q對傳感器在第k個時間戳得到的TDOA；測量得到的TDOAs可以表示為：

在這里，是時不變噪聲，假設對于任意的q≠p，與是相互獨立的，任意的服從均值為0，方差為的高斯分布。