[發明專利]基于線性校正的TOA聯合同步與定位方法

在審

• 申請號: 201910341672.1
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110133586A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 馮大政;陶雨停;田強
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S5/04
• 分類號: G01S5/04;G01S5/02
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華

1.基于線性校正的TOA聯合同步與定位方法，其特征在于，包括如下：

(1)根據多個時鐘相互同步傳感器節錨點的到達時間TOA定位模型，得到目標信號到達傳感器的TOA定位方程組A；

(2)引入關于目標位置坐標x和時鐘偏差τ的輔助變量θ，將TOA定位方程組A轉化為關于輔助變量θ的矩陣方程B；

(3)對矩陣方程B進行加權最小二乘估計，得到輔助變量θ的估計值由估計值得到目標位置的初始估計值和時鐘偏差初始估計值

(4)設的估計偏差為Δx，設的估計偏差為Δτ，將這兩個偏差代入(1)中的方程組A，得到關于Δx和Δτ的方程組C：

其中，r_i表示第i個傳感器對應的距離測量數據，距離測量數據由光速乘以到達時間得到，s_i表示第i個傳感器的位置，||s_i-x||₂表示目標到第i個傳感器的距離，n_i表示距離測量誤差，i＝1,2,...,M，M表示傳感器的個數，||·||₂表示取二范數操作，T表示轉置操作；

(5)引入關于Δx和Δτ的輔助變量ξ，由方程組C得到關于輔助變量ξ的矩陣方程D：

其中，h₂＝[h_2,1,...,h_2,i,...,h_2,M]^T，ξ＝[Δτ,Δx^T]^T，

(6)對矩陣方程D進行加權最小二乘估計，得到輔助變量ξ的估計值

其中，W為加權矩陣，W由計算得到；

(7)由估計值得到Δx的估計值和Δτ的估計值

(8)將初始估計值與Δτ估計值相減，得到偏差校正后的時鐘偏差估計值將初始估計值與Δx的估計值相減，得到偏差校正后的目標位置估計值

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，(1)中的TOA定位模型，是假設在二維平面內分布了M個時鐘相互同步的傳感器錨節點，設待測目標節點坐標為x＝[x,y]^T，假設目標節點與傳感器網絡不同步，且時鐘偏差為τ，其中錨節點的坐標分別為s_i＝[x_i,y_i]^T,i＝1,2,...,M，x為目標位置的橫坐標，y為目標位置的縱坐標，x_i為第i個傳感器位置的橫坐標，y_i為第i個傳感器位置的縱坐標。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，(1)中的TOA定位方程組A，表示如下：

其中i＝1,2,...,M。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，(2)中的矩陣方程B，表示如下：

其中，G₁為M×4的矩陣，其第i行為輔助變量θ＝[τ,x^T,η]^T，變量η＝x^Tx-τ²，等式右邊表示數據誤差，n是距離測量誤差矢量，n＝[n₁,n₂,...,n_M]^T，B是對角矩陣，B＝diag(||s₁-x||₂,||s₂-x||₂,...,||s_M-x||₂)，diag(·)表示對角化操作。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，(3)中根據矩陣方程B進行加權最小二乘估計，得到輔助變量θ的估計值通過如下公式進行：

其中，G₁為M×4的矩陣，其第i行為為中間變量，W為加權矩陣，W＝I，I為單位矩陣。