[發明專利]非視距環境下基于時能域聯合的固態體定位方法

有效

• 申請號: 202110010754.5
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112834983B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 萬鵬武;姚媛媛;劉伯陽;劉超文;王瑾;盧光躍;黃瓊丹;魏健;陳煜飛
• 申請（專利權）人: 西安郵電大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 申忠才

一種非視距環境下基于時能域聯合的固態體定位方法，由提取能時域測量信息、確定修正后能時域測量信息、確定全局參考系中固態體節點位置、確定固態體位姿步驟組成。本發明考慮了非視距環境的影響，有效地減小了在非視距環境下固態體定位精度下降甚至失效的影響。經仿真對比實驗證明，本發明方法與現有的分治法、半正定松弛法相比，具有定位精確、方法簡單、對非視距的魯棒性強等優點，可用于通信技術領域的非視距環境下的固態體定位。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體涉及到無線信號在非視距環境下聯合時域、能域信息的固態體定位方法。

背景技術

近年來，位置估計一直是移動通信和無線傳感器網絡中的重要研究課題之一，具體的應用如全球定位系統、雷達、聲吶等。隨著信息技術的快速發展，越來越多的應用不僅要求獲取目標的位置，還要考慮其姿態。障礙物的存在對固態體定位的影響已經很普遍。由于障礙物的位置和運動狀態等存在不確定性，從而引起定位信號的折射、反射和散射等，使得信號傳輸過程中出現多徑效應，導致測距誤差增大，進而使得目標定位精度惡化。因此，研究非視距環境下的固態體高精度定位算法就顯得尤為重要。

目前，固態體定位方法多采用分治法和半正定松弛法，如S.Chen和K.C.Ho等人的《Accurate?localization?of?a?rigid?body?usingmultiple?sensors?and?landmarks》引入分治法，利用歐拉角和加權最小二乘法對初始估計出的旋轉矩陣和位移矢量進行修正，實現對剛體的精確定位。J.Jian和G.Wang等人的《Sensor?Network-Based?Rigid?BodyLocalization?via?Semi-Definite?Relaxation?Using?Arrival?Time?and?DopplerMeasurements》利用半正定松弛算法實現了對運動固態體目標的精確定位。這兩種方法的局限性在于僅適用于視距傳輸的情況，并未研究非視距環境對固態體定位精度的影響。

專利公開號為CN108200547B發明名稱為“基于測量距離的剛體定位方法”的中國專利，先建立每個目標源到各個錨節點的測量距離的模型，根據最小化噪聲平方和建立帶約束的最大似然估計模型，對模型中的目標函數和約束進行重構和松弛，得到半正定規劃形式，對半正定規劃形式求得的結果進行修正，得到剛體定位的最大似然估計問題的可行解，對修正后的結果進行優化，提高估計性能。該方法的計算復雜度較高，在非視距環境下，距離測量精度將極度惡化，導致剛體定位精度下降甚至失效。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服上述現有技術的缺點，提共一種計算方法簡單、距離測量準確、剛體定位精度高的非視距環境下基于時能域聯合的固態體定位方法。

解決上述技術問題所采用的技術方案是由下述步驟組成：

(1)提取時能域測量信息

根據下式非視距傳輸環境下的測量模型，提取固態體節點向錨節點發射信號的時域測量信息r_mi、能域測量信息P_mi：

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