[發(fā)明專利]一種基于多維度評分的TDOA定位基站選擇方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010982481.6
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112218236B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭芝源;王鏹;朱秋君;張婧;李立
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W64/00
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王林

1.一種基于多維度評分的TDOA定位基站選擇方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：輸入數(shù)據(jù)

設(shè)TDOA系統(tǒng)共有N個定位基站，輸入N個定位基站的位置數(shù)據(jù)和各定位基站同一時刻采集到的目標(biāo)輻射源的I/Q信號序列；

S2：第一階段篩選

從N個定位基站中選取前M個信號能量最大的信號所對應(yīng)的定位基站；

S3：第二階段篩選

從步驟S2中選取的M個定位基站中選取K個定位基站，對選取K個定位基站進(jìn)行組合，從目標(biāo)與基站距離、到達(dá)時間差可信度、基站幾何形狀三個維度對各基站組合進(jìn)行評分，分別得到各基站組合的三個維度得分，計算各基站組合的總得分，總得分由各個維度分項(xiàng)得分加權(quán)得到；

在所述步驟S3中，從M個定位基站中選擇K個，基站組合的數(shù)量

在所述步驟S3中，對于任意一個基站組合G_i(1≤i≤g)，從目標(biāo)與基站距離、到達(dá)時間差可信度、基站幾何形狀三個維度進(jìn)行評分，分別得到基站組合G_i的三個維度得分f₁(i)、f₂(i)、f₃(i)，G_i的總得分f(i)由各個分項(xiàng)得分加權(quán)得到，計算公式如下：

f(i)＝w₁×f₁(i)+w₂×f₂(i)+w₃×f₃(i)

其中，w₁、w₂和w₃為權(quán)重，取值范圍為[0，1]；

在所述步驟S3中，目標(biāo)與基站距離評分過程如下：

設(shè)任意基站組合G_i包括BS_i1、BS_i2、....、BS_iK，共K個基站，f₁(i)代表基站組合G_i中各個定位基站接收到的信號能量的平均值，將f₁(i)歸一化到[0，1]區(qū)間，計算公式如下：

其中，P_i1、P_i2、....、P_iK為G_i中各定位基站BS_i1、BS_i2、....、BS_iK接收到的信號能量，P^max為TDOA系統(tǒng)中全部N個定位基站中接收到的信號能量的最大值，表達(dá)式如下：

在所述步驟S3中，到達(dá)時間差可信度評分過程如下：

S311：設(shè)參考點(diǎn)T處有一信號輻射源，BS_a、BS_b、BS_c為任意三個定位基站，L_a、L_b、L_c分別表示基站與參考點(diǎn)T的真實(shí)距離，L_ab為輻射源信號到達(dá)BS_a、BS_b的真實(shí)距離差，TDOA_ab為輻射源信號到達(dá)BS_a、BS_b的真實(shí)時間差，根據(jù)定義得到：

L_ab＝L_b-L_a＝TDOA_ab×光速

L_ab＝L_b-L_a＝L_b-L_c+L_c-L_a＝L_cb+L_ac

L_ab-L_cb-L_ac＝0；

S312：設(shè)L′_ab、L′_cb、L′_ac分別為L_ab、L_cb、L_ac的測量值，令Δ_abc表示BS_a、BS_b、BS_c三個基站的目標(biāo)輻射源信號到達(dá)時間差的測量誤差，計算公式如下：

Δ_abc＝|L′_ab-L′_cb-L′_ac|

當(dāng)L′_ab、L′_cb、L′_ac均無測量誤差時，Δ_abc＝0；Δ_abc越大，表示某個或多個到達(dá)距離差的測量誤差越大；

S313：給出任意3個基站，以及它們在同一時刻接收到的I/Q數(shù)據(jù)，先測量出任意兩站之間的到達(dá)距離差L′_ab、L′_cb、L′_ac，然后代入Δ_abc的計算公式，求得這3個基站的到達(dá)時間差的測量誤差，取平均值作為G_i的測量誤差計算公式如下：

其中，表示基站組合G_i中選取的3個基站的到達(dá)時間差的測量誤差；

S314：計算基站組合G_i的到達(dá)時間差可信度得分f₂(i)，計算公式如下：

其中，Δ^max為所有基站組合中到達(dá)時間差的最大測量誤差，計算公式如下：

基站幾何形狀評分過程如下：

S321：設(shè)為基站組合G_i中各站BS_i1、BS_i2、....、BS_iK所圍成的幾何多邊形的面積，f₃(i)計算公式為：

其中，S^max為所有基站組合中的最大面積，計算公式為：

其中，f₃(i)∈[0，1]，f₃(i)越大，表示基站組合G_i所包圍面積越大，目標(biāo)輻射源出現(xiàn)在基站覆蓋區(qū)域內(nèi)的可能性越高；

S4：選擇基站組合

選擇步驟S3中總得分最高的基站組合。