[發明專利]非視距環境下基于時域測量的固態體定位方法

有效

• 申請號: 202110010766.8
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112858997B
• 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: G01S5/06
• 分類號: G01S5/06
• 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域測量的固態體定位方法，由提取時域測量信息、確定修正后時域測量信息、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。經仿真實驗，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，具體涉及到非視距環境下無線信號的固態體定位。

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?using?multiple?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。

在通信技術領域，當前需迫切解決的一個技術問題是在非視距環境下，無線信號的固態體能夠準確地定位。

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，提供一種應用在非視距環境下方法簡單、定位準確、對非視距魯棒性強的非視距環境下基于時域測量的固態體定位方法。

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：

r_mi＝||s_i-a_m||+v_mi+b_mi??(1)

其中s_i表示全局參考系中第i個固態體節點的位置坐標，為[x_i,y_i,z_i]^T,i取值為1,2,…,N；a_m表示第m個布設在周圍環境中錨節點的位置坐標，為[x_m,y_m,z_m]^T，m取值為1,2,…,M；N為固態體節點的個數，M為錨節點的個數，M,N為有限的正整數，且M≥4,N≥3；||*||為歐幾里得范數；v_mi為測量誤差，其服從均值為0、方差為的高斯分布，b_mi為非視距偏差，非視距偏差存在確定的邊界值，即0≤b_mi≤b_max，b_mi為0～b_max之間任意取值。

(2)確定修正后時域測量信息

按下式確定修正后的時域測量信息