[發(fā)明專利]一種基于錨節(jié)點差分時間同步和Taylor協(xié)同的定位算法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910104100.1
• 申請日: 2019-02-01
• 公開（公告）號: CN109870672B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設計）人: 趙甜甜;鄭正奇;華程;董大南;余超;張裕
• 申請（專利權(quán)）人: 華東師范大學
• 主分類號: G01S5/00
• 分類號: G01S5/00
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

1.一種基于錨節(jié)點差分時間同步和“Taylor”協(xié)同的定位算法，其特征在于計算標簽到達各從基站的偽距差和各從基站間的偽距差，利用觀測值的協(xié)方差矩陣及不少于四個從基站的已知位置坐標進行相應的偽距修正，采用求解線性方程組的方法，得到標簽的初始坐標，并以“Taylor”遞歸算法，求取標簽的最終精確定位，具體計算包括以下步驟：

(一)、計算標簽到達各基站的到達時間差，從而計算移動標簽和基站間的相對幾何距離，并進行偽距誤差的改正

a、由下述(1)式求解錨節(jié)點A_i與同步節(jié)點S之間的時間差

其中：為錨節(jié)點A_i與同步節(jié)點S之間的距離；為錨節(jié)點A_i到本地引擎的光纖長度；τ_S為同步節(jié)點S的時鐘在其發(fā)射信號時刻的鐘差；為錨節(jié)點A_i在其接收到信號時刻自身的鐘差；

b、對于兩錨節(jié)點A_i和A₁與同步節(jié)點S之間的時間差由下述(4)式計算的偽距差表示：

其中：為錨節(jié)點A_i和A₁接收標簽T信號的時間差所對應的偽距差；為錨節(jié)點A_i和A₁光纖傳播與硬件延遲對應的偽距改正；等號右側(cè)第一項包含待求的標簽T的坐標；

c、假定各個錨節(jié)點觀測到的偽距的誤差是相互獨立的，其誤差和偽距則由下述(5)式表示：

其中：ρ₀為一參考距離；σ₀為參考距離對應的觀測誤差；

d、由于單差的偽距觀測量是相關的，其協(xié)方差矩陣則由下述(6)式表示：

(二)、在偽距誤差改正值的基礎上，利用線性方程組計算標簽的初始坐標

a、由下述(7)式計算錨節(jié)點A_i和同步節(jié)點S之間的幾何距離：

b、設錨節(jié)點A₁為參考節(jié)點，對上述(7)式進行變換，并將上述(4)式代入，得到下述(8)式的線性方程組：

c、將所有的錨節(jié)點都設在同樣高度，即并如下定義：

d、將上述(8)式的線性方程組由下述(9)式的矩陣形式：

P_T＝(A^TC^-1A)^-1A^TC^-1(Δρ+λ)； (9)

其中：A、λ均為已知量；Δρ為傳播延遲改正后的觀測矩陣，可計算出標簽的坐標和并將其代入上述(7)式，可得

(三)、將計算結(jié)果代入改進的“Taylor”算法，求取標簽的定位坐標值

a、將上述(7)式得到的錨節(jié)點A_i和錨節(jié)點A₁與移動標簽T之間的距離差由下述(10)式，在標簽的估計位置處進行一階泰勒展開，得到下述(11)式：

b、按下述定義：

c、將上述(11)式由下述(12)式的矩陣形式表示：

ΔP_T＝(H^TC^-1H)^-1H^TC^-1Δρ_T； (12)

d、重復上述步驟進行遞歸，當上述(12)的值小于預置閾值時,用錨節(jié)點算法的初步定位結(jié)果加上ΔP_T，為“Taylor”改正后的坐標值，即為標簽的定位坐標。