[發明專利]應用于大型室內環境的基站三維協作定位方法

有效

• 申請號: 201910094117.3
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109889971B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 王智;王曉軒;陳敏麟;王雅菲;嵇程;柴晴峰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/021;H04W4/33;H04W64/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種應用于大型室內環境的基站三維協作定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)手動量測至少四個錨基站的三維坐標，通過TPSN測距原理估計未知基站間、未知基站和錨基站間的量測距離；

(2)用矩陣表示未知基站的位置坐標，利用矩陣相乘得到用位置坐標表示的實際距離，構建基站間的三維距離約束；

(3)將步驟(2)中的位置坐標矩陣松弛為半定矩陣，建立優化的約束條件；

(4)將步驟(1)獲得的未知基站間、未知基站和錨基站間的量測距離和步驟(2)獲得的實際距離求差的平方和作為優化過程中的目標函數，同時在目標函數中加入權重因素，構造出半定規劃問題；所述步驟(4)具體為：

假設錨基站位置a_k與未知基站位置x_j間的距離誤差為ε_jk，服從均值為0，方差為σ₁²的正態分布；另一未知基站位置即為x_i，x_i和x_j間的距離誤差為ε_ij，服從均值為0，方差為σ₂²的正態分布，e_jk與e_ij間相互獨立；將權重信息加入到優化目標中，得到優化目標：

X_ml表示矩陣X的最優解，N_a表示錨基站與未知基站間的距離空間，N_a＝{(j，k)：1≤j≤n，1≤k≤m}；d(x_j，α_k)表示錨基站位置a_k與未知基站位置x_j間的量測距離；N_x表示未知基站間的距離空間，N_x＝{(i，j)：1≤i，j≤n}；d(x_i，x_j)表示另一未知基站位置x_i與未知基站位置x_j間的量測距離；d_jk表示第k個錨基與第j個未知基站間的歐幾里得距離，d_ij表示第i個未知基站與第j個未知基站間的歐式距離；

結合松弛技術，即可得到一個半定規劃問題：

(0；0；0；e_i-e_j)^TZ(0；0；0；e_i-e_j)＝d_ij²

(a_xk；a_yk；a_zk；-e_j)^TZ(a_xk；a_yk；a_zk；-e_j)＝d_jk²

其中，e_i是第i個值為1，其余為0的n維單位向量；e_j是第j個值為1，其余為0的n維單位向量；I為3×3的單位矩陣；(a_xk，a_yk，a_zk)表示第k個錨基站的三維位置坐標；X表示未知基站的位置矩陣；Y＝X^TX，代表一個未知基站的三維位置坐標；

(5)對步驟(4)中構造出的半定規劃問題進行求解，獲得的最優矩陣即為基站的三維位置坐標。