[發明專利]一種用于減小TDOA定位誤差的參考基站選擇方法

有效

• 申請號: 202010955879.0
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112055306B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 呂宏武;郝兆福;王慧強;郭方方;馮光升;李冰洋
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/33;H04W64/00
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本發明屬于室內定位技術領域，具體涉及一種用于減小TDOA定位誤差的參考基站選擇方法。本發明解決了LOS和NLOS混合的環境下如何選擇參考基站的問題，避免參考基站NLOS誤差導致所有TDOA值都含有NLOS誤差的極端情況，從而保證參考基站測量精度，進而提升定位精度。本發明的一種用于減小TDOA定位誤差的參考基站選擇方法可以識別出測量誤差較小的基站，以這個基站為參考基站可以減小TDOA定位誤差。

技術領域

本發明屬于室內定位技術領域，具體涉及一種用于減小TDOA定位誤差的參考基站選擇方法。

背景技術

隨著通信技術的和定位技術的進步，基于位置的服務逐漸滲透到人們的生產生活中，成為不可或缺的一部分。由于人的80％以上活動都是在室內進行的，因此室內定位技術一直是研究的熱點。定位的算法的種類有很多，大部分是基于測距的，基于測距的定位算法有TOA(Time of Arrival)、TDOA、AOA(Angle of Arrival)、RSSI(Received SignalStrength Index)，其中TOA和TDOA由于其簡單、準確、可靠成為了最常用的定位方法。

TDOA定位是通過測量信號從移動臺到不同基站的到達時間差來確定移動臺到不同基站的距離差進行定位的。TDOA信號的獲取的方法之一是保證基站和移動臺時間同步，先獲取信號從移動臺到達單個基站的到達時間(TOA)，以某個基站為參考基站，以參考基站的TOA為參考基準，通過其他基站的TOA和參考基準相減來獲得TDOA。所以參考基站測量誤差的大小直接影響所有TDOA值的誤差大小，參考基站測量的精準程度對定位結果的影響遠大于其他基站。在復雜的室內環境中容易出現NLOS(None-line-of-sight)情況，由于建筑物的遮擋基站的測量誤差可能增大幾個數量級，如果參考基站出現了NLOS情況，這將導致所有的TDOA值含有NLOS誤差，比其他基站出現NLOS時的定位誤差大很多。參考基站最好的選擇是所有基站中測量誤差最小的。在復雜的室內環境中，無法保證一個基站測量誤差永遠最小并且永遠不出現NLOS的情況，但是每次定位時可以先找出測量誤差較小的基站作為參考基站。因此在LOS和NLOS混合的環境下，如何選擇TDOA定位的參考基站具有重要意義。

目前的研究都是從如何識別含有NLOS誤差的異常測量值出發。在NLOS識別方面，大多數識別只能識別一個處于NLOS下的基站，多NLOS的情況下識別率不夠高，如果識別錯誤或者未能識別所有的NLOS基站，參考基站仍然有可能出現NLOS的情況。NLOS識別往往需要設置閾值，不同的環境閾值往往也不一樣，如何選擇閾值也是一個難題。Pak等人利用分布式和橢球門控技術來識別NLOS，閾值從卡方表上選取，(Jung Min Pak,Choon Ki Ahn,Peng Shi.Distributed Hybrid Particle/FIR Filtering for Mitigating NLOSEffects in TOA-Based Localization Using Wireless Sensor Networks[J]IEEETransactions on Industrial Electronics,vol.64,No.6,June 2017.)該方法只能應對一個基站處于NLOS的情況，多個基站處于NLOS的時候，該方法不能正確識別含有NLOS誤差的測量值。Lee等人研究了一種基于卡爾曼濾波的NLOS識別方法(Kyunghyun Lee,JungkeunOh,Kwanho You.Closed-Form Solution of TDOA-Based Geolocation and Tracking:ARecursive Weighted Least Square Approach[J]Wireless Pers Commun(2017)94:3451–3464)，該方法雖然可以識別多個NLOS，但是有一個假設前提，必須有一個已知的LOS基站。綜上所述，在LOS和NLOS混合的環境下，目前沒有好的方法來保證參考基站的測量精度。

發明內容