[發明專利]基于GLMB濾波的多傳感器TDOA無源定位方法

在審

• 申請號: 201710239677.4
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN107102295A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（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系統建模

狀態方程：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是目標狀態轉移矩陣,B是噪聲矩陣.是系統量測，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間長度趨于零的區間，在每一個區間內認為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。