[發明專利]非視距環境下基于TOA模式的高精度快速定位方法

有效

• 申請號: 201911034289.8
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN111352065B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 何成文;袁運斌
• 申請（專利權）人: 中國科學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: 武漢市首臻知識產權代理有限公司 42229
• 代理人: 劉牧

一種非視距環境下基于TOA模式的高精度快速定位方法，根據距離觀測值得到移動站與各基站之間的基本定位方程；選取距離觀測值最小時對應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，得到最小二乘的標準形式；構造L1范數表達形式，轉化為附加等式線性約束的L1范數表達形式；給出交替方向法求解的迭代過程，得到移動站的定位解；將定位解帶入L1范數表達式中，求得絕對值殘差，若最大絕對值殘差與絕對值殘差的中位數比值大于預設值，輸出該移動站的定位解；否則采用下一個距離觀測值對應的移動站與基站之間的基本定位方程作為基準方程。本發明能夠降低非視距誤差對定位精度的影響。

技術領域

本發明屬于無線定位技術領域，具體涉及一種非視距環境下基于TOA模式的高精度快速定位方法。

背景技術

由于環境的復雜性，信號自發送端發出后，在到達接收端的過程中，往往存在不同程度的遮擋，從而引入非視距(non-line-of-sight，NLOS)誤差。尤其是在室內定位和5G定位領域，非視距誤差的存在會嚴重降低定位系統的精度和性能，最為嚴重的后果是導致定位結果發散，從而造成定位結果失敗。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種非視距環境下基于TOA模式的高精度快速定位方法，能夠降低非視距誤差對定位精度的影響。

本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為：一種非視距環境下基于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，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，得到最小二乘的標準形式；

S3、構造L1范數表達形式，為了應用交替方向法，引入新的變量，從而將L1范數表達形式轉化為附加等式線性約束的L1范數表達形式；

S4、對所述的附加等式線性約束的L1范數表達形式，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比值大于預設值，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。

按上述方法，所述的S1采用二維平面定位場景，各固定基站的坐標為二維笛卡爾坐標；

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的橫坐標和縱坐標，x_i、y_i為第i個基站二維笛卡爾坐標的橫坐標和縱坐標；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。

按上述方法，設第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的橫坐標和縱坐標；η_j代表均值為0方差為σ_i²的高斯白噪聲；