[發(fā)明專利]非視距環(huán)境下基于TOA模式的高精度快速定位方法

有效

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• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN111352065B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何成文;袁運斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院測量與地球物理研究所
• 主分類號: G01S5/00
• 分類號: G01S5/00;G01S5/02
• 代理公司: 武漢市首臻知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42229
• 代理人: 劉牧

1.一種非視距環(huán)境下基于TOA模式的高精度快速定位方法，其特征在于：它包括以下步驟：

S1、確定各固定基站的坐標(biāo)，以及移動站接收到移動站與各個固定基站之間的距離觀測值；根據(jù)距離觀測值得到移動站與各基站之間的基本定位方程；

S2、對所述的距離觀測值按照從小到大進行排序，選取距離觀測值最小時對應(yīng)的移動站與基站之間的基本定位方程，作為基準方程，其它移動站與基站之間的基本定位方程與基準方程相減，得到最小二乘的標(biāo)準形式；

S3、構(gòu)造L1范數(shù)表達形式，為了應(yīng)用交替方向法，引入新的變量，從而將L1范數(shù)表達形式轉(zhuǎn)化為附加等式線性約束的L1范數(shù)表達形式；

S4、對所述的附加等式線性約束的L1范數(shù)表達形式，給出交替方向法求解的迭代過程，得到移動站的定位解；

S5、將S4得到的移動站的定位解帶入L1范數(shù)表達式中，求得絕對值殘差，如果最大絕對值殘差與絕對值殘差的中位數(shù)比值大于預(yù)設(shè)值，則輸出該移動站的定位解；

否則，采用下一個距離觀測值對應(yīng)的移動站與基站之間的基本定位方程作為基準方程，返回S2。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度快速定位方法，其特征在于：所述的S1采用二維平面定位場景，各固定基站的坐標(biāo)為二維笛卡爾坐標(biāo)；

移動站與第i個基站之間的基本定位方程為：

其中，x、y分別為移動站二維笛卡爾坐標(biāo)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，x_i、y_i為第i個基站二維笛卡爾坐標(biāo)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；d_i為移動站與第i個基站之間的距離觀測值；η_i和ε_i分別代表均值為0方差為的高斯白噪聲和NLOS誤差，兩者之間的大小關(guān)系為：i∈φ_L代表移動站到第i個基站為LOS信號傳輸；i∈φ_NL則代表移動站到第i個基站為NLOS信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度快速定位方法，其特征在于：設(shè)第j個基站與移動站之間的基本定位方程為基準方程；通過其它基站與移動站之間的基本定位方程與基準方程相減，得到：

式中，x_j、y_j為第j個基站二維笛卡爾坐標(biāo)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；η_j代表均值為0方差為的高斯白噪聲；

然后，將其轉(zhuǎn)化為最小二乘的標(biāo)準形式AX-b＝E，則有

X＝[x,y]^T,E＝[E₁ …E_N]^T (4)

其中，

式中，A為設(shè)計矩陣，X為移動站未知二維坐標(biāo)向量，b為最小二乘擬合距離向量，E為定位殘差向量，x₁-x_N為第1-N個固定基站的橫坐標(biāo)，y₁-y_N為第1-N個固定基站的縱坐標(biāo)，d₁-d_N為移動站與第1-N個固定基站之間的距離觀測值，E_i為根據(jù)定位結(jié)果得到的第i個基站與移動站之間的距離差值，N為固定基站的總數(shù)。