[發(fā)明專利]非視距環(huán)境下基于時(shí)能域聯(lián)合的固態(tài)體定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110010754.5
• 申請(qǐng)日: 2021-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN112834983B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)鵬武;姚媛媛;劉伯陽(yáng);劉超文;王瑾;盧光躍;黃瓊丹;魏健;陳煜飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S5/02
• 分類號(hào): G01S5/02
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責(zé)任公司 61201
• 代理人: 申忠才

1.一種非視距環(huán)境下基于時(shí)能域聯(lián)合的固態(tài)體定位方法，其特征在于由下述步驟組成：

(1)提取時(shí)能域測(cè)量信息

根據(jù)下式非視距傳輸環(huán)境下的測(cè)量模型，提取固態(tài)體節(jié)點(diǎn)向錨節(jié)點(diǎn)發(fā)射信號(hào)的時(shí)域測(cè)量信息r_mi、能域測(cè)量信息P_mi：

r_mi＝||s_i-a_m||+v_mi+b_mi??????????????????????????????(1a)

其中s_i表示全局參考系中第i個(gè)固態(tài)體節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，為[x_i,y_i,z_i]^T，i取值為1,2,…,N；a_m表示第m個(gè)布設(shè)在周圍環(huán)境中錨節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，為[x_m,y_m,z_m]^T，m取值為1,2,…,M；N為固態(tài)體節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，M為錨節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，M,N為有限的正整數(shù)，且M≥4,N≥3；||*||為歐幾里得范數(shù)；v_mi為到達(dá)時(shí)間差中的測(cè)量誤差，其服從均值為0、方差為的高斯分布；r₀為單位距離，P_i為第i個(gè)固態(tài)體節(jié)點(diǎn)在單位距離r₀處的發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度，γ為傳輸路徑損耗，γ取值為3；l_mi為接收信號(hào)強(qiáng)度中所包含的對(duì)數(shù)型陰影衰落，其服從均值為0、方差為的高斯分布；b_mi為時(shí)域的非視距偏差，為能域的非視距偏差，非視距偏差存在確定的邊界值，即0≤b_mi≤b_max、b_mi在0～b_max之間任意取值，在之間任意取值；

(2)確定修正后時(shí)能域測(cè)量信息

按下式確定修正后的時(shí)域測(cè)量信息能域測(cè)量信息

其中，取值為r_mi-b_max/2，取值為是修正后的時(shí)域非視距偏差，的取值為b_mi-b_max/2，是修正后的能域非視距偏差，取值為

(3)確定全局參考系中固態(tài)體節(jié)點(diǎn)位置

按下式得到廣義信賴域子問(wèn)題：

其中，||W_i(A_iy_i-h_i)||²為最小化的目標(biāo)函數(shù)，y_i^TDy_i+2g^Ty_i＝0為約束條件，y_i為含有全局參考系中第i個(gè)固態(tài)體節(jié)點(diǎn)位置的輔助變量，加權(quán)矩陣W_i表示為：

m＝1,2,…,M

廣義信賴域子問(wèn)題中的矩陣A_i、h_i分別為：

約束條件中的矩陣D、g分別為：

D＝diag([1_1×K,0])

其中1_1×K表示1×K的全1矩陣，0_1×K表示1×K的全零矩陣，K表示維度，K取值為3；

采用二分法得y_i，全局參考系中固態(tài)體節(jié)點(diǎn)位置s_i由下式確定：

s_i＝y(tǒng)_i(1:3)???????????????????????????????????????????(4)

(4)確定固態(tài)體位姿

1)全局參考系中固態(tài)體節(jié)點(diǎn)位置s_i在局部參考系和全局參考系的位置關(guān)系由下式表示：

s_i＝Qc_i+t??????????????????????????????????????????(5)

其中c_i為局部參考系中固態(tài)體節(jié)點(diǎn)位置，Q為固態(tài)體旋轉(zhuǎn)矩陣，t為固態(tài)體位移矢量；

2)按下式確定固態(tài)體方向參數(shù)α^o、β^o、γ^o：

采用最小二乘法確定固態(tài)體旋轉(zhuǎn)矩陣Q：

Q＝Vdiag([1^T,det(VU^T)]^T)U^T???????????????????????????????(7)

其中，SVD表示特征值分解，為全局參考系中第i個(gè)固態(tài)體節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)與的差值，為局部參考系中第i個(gè)固態(tài)體節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)與的差值，為全局參考系中N個(gè)固態(tài)體節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)的加權(quán)平均，為局部參考系中N個(gè)固態(tài)體節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)的加權(quán)平均；R_i為s_i的協(xié)方差矩陣，I為單位矩陣，q_i為R_i的逆矩陣與I的逆矩陣的乘積，由公式(6)確定固態(tài)體的偏航角為α^o、滾轉(zhuǎn)角為β^o、俯仰角為γ^o；

3)按下式確定固態(tài)體位移矢量t：

確定了在非視距環(huán)境下的固態(tài)體位姿。