[發明專利]基于奇異譜分析的非視距通訊定位誤差消除方法和裝置

有效

• 申請號: 201810708527.8
• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN108650635B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 陳明劍;趙佳佳;李俊毅;李萬里;李廣云
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊信息工程大學
• 主分類號: H04W4/029
• 分類號: H04W4/029;H04W64/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 崔旭東

本發明提供一種基于奇異譜分析的非視距通訊定位誤差消除方法和裝置，誤差消除方法包括如下步驟：獲取一維的非視距通訊觀測值序列；將獲取的一維的非視距通訊觀測值序列重構成多維的軌跡矩陣；對得到的軌跡矩陣進行奇異值分解，得到軌跡矩陣的分量矩陣；對軌跡矩陣的分量矩陣進行挑選，剔除其中包非視距通訊含誤差的分量矩陣；對剔除誤差后的分量矩陣進行重組，得到重構矩陣；對重構矩陣進行反Hankel矩陣變換，得到誤差消除后的一維非視距通訊觀測值序列。本發明所提供的技術方案，采用奇異譜分析方法消除非視距通訊定位中的誤差，由于在消除誤差的過程中不需要建立誤差模型，所以能夠減少工作量，解決工作量大的問題。

技術領域

本發明屬于非通訊定位誤差消除技術領域，具體涉及一種基于奇異譜分析的非視距通訊定位誤差消除方法和裝置。

背景技術

無線信號覆蓋總是要受地理環境、空中損耗、鏈路預算等條件的限制。在有障礙物的情況下，無線信號只能通過反射，散射和衍射方式到達接收端，我們稱之為非視距通訊。在非視距通訊過程中，無線信號通過多種途徑被接收，而多徑效應會帶來時延不同步、信號衰減、極化改變、鏈路不穩定等一系列問題。非視距通訊過程中傳播路徑的不確定性是產生無線定位誤差的主要原因，非視距傳輸極大地影響了定位的精度

現階段用于消除非視距通訊誤差的方法有多種，其中最常用到的主要是殘差加權法和卡爾曼濾波法。

殘差加權法是通過對冗余定位結果或取舍處理來減小非視距通訊的影響，需要較多的基站參與定位，并且必須存在可視距基站來保證定位精度，這樣的要求在實際中不易實現。

卡爾曼濾波法是對非視距通訊數據進行最優估計，利用測量值去修正預測值得到最優估計值；該方法需要對大量的非視距通訊數據進行統計，并建立合適的非視距通訊誤差模型，保證卡爾曼濾波算法的最優性依賴于建立準確的系統方程和量測方程，如申請號為CN201010601738的專利所公開的便是采用的該方法；但是采用卡爾曼濾波法時，如果所建立的誤差模型有所變動，將影響卡爾曼濾波的效果，因此需要建立非常精確的誤差模型，并且針對不同的非視距通訊數據需要建立不同的誤差模型，工作量較大；其次，這種方式需要有正確描述噪聲的統計特性，且要求系統噪聲和量測噪聲是不相關的白噪聲，否則將會影響到誤差消除的效果。但是在實際的操作過程中，無論是建立精確的誤差模型，還是設計正確描述噪聲的統計特效，都會導致采用卡爾曼濾波法需要投入很大的工作量，工作效率低下。

發明內容

本發明提供一種基于奇異譜分析的非視距通訊定位誤差消除方法和裝置，用于解決現有技術中在對非視距通訊定位誤差進行消除時，由于構建模型而造成工作量大的問題。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案是：

一種基于奇異譜分析的非視距通訊定位誤差消除方法，包括如下步驟：

(1)獲取非視距通訊觀測值時間序列，從該觀測值時間序列中重構與形成該觀測值時間序列的原始動力系統在拓撲意義下等價的相空間，得到一個L維的軌跡矩陣，所述L不小于2；

(2)對得到的軌跡矩陣進行奇異值分解，得到軌跡矩陣的奇異譜和特征向量，并根據奇異譜和特征向量得到分量矩陣；

(3)根據貢獻率對軌跡矩陣的分量矩陣進行挑選，剔除其中包含趨勢成分的分量矩陣；

(4)對剔除趨勢成分后的軌跡矩陣進行反Hankel矩陣變換，得到誤差消除后的非視距通訊觀測值時間序列。

本發明所提供的技術方案，采用奇異譜分析方法消除非視距通訊定位中的誤差，由于在消除誤差的過程中不需要建立誤差模型，所以能夠解決現有技術中在對非視距通訊定位誤差進行消除時，由于構建模型而造成工作量大的問題。

作為對確定估計矩陣維度方法的進一步改進，所述步驟(1)中，采用關聯維算法確定所述軌跡矩陣的維度L。