[发明专利]一种混合视距非视距条件下基于到达时间的鲁棒定位方法

说明书

本发明公开了一种混合视距非视距条件下基于到达时间的鲁棒定位方法，其先建立目标源与每个传感器之间的信号传输距离的模型；然后根据模型并采用鲁棒加权最小二乘方法，得到存在非视距误差的环境中的定位问题，再转变为非凸的定位问题；之后通过引入辅助变量，并采用S‑Lemma，得到半正定规划问题；最后利用常用内点法软件对半正定规划问题进行求解，得到目标源在参考坐标系中的坐标位置的最终估计值；优点是能够解决存在非视距误差时的定位问题，并提升现有鲁棒方法在视距路径较多情况下定位的精准度。

技术领域

本发明属于一种目标定位方法，具体涉及一种混合视距非视距条件下基于到达时间的一种新的鲁棒定位方法。

背景技术

现代无线网络的一个重要应用是为用户提供位置信息，这些信息对目标跟踪，导航和紧急安全等至关重要。

目前，实现目标定位的基本方法有很多。例如基于到达时间(TOA)和到达时差(TDOA)的测量方法，在收集测量的过程中，信号传播路径可能被阻挡，尤其是在城市地区，室内环境等等,引入大的正非视距(NLOS)误差,该NLOS误差通常远大于测量值,使定位性能显着下降,因此，减轻NLOS误差是一项紧迫的任务。

用于目标定位的减轻NLOS误差方法已经被广泛的关注和研究，常用的方法处理NLOS误差有最大似然估计(MLE)方法和最小二乘法(LS)。但是，MLE方法需要NLOS误差和测量噪声的确切分布。相比之下，基于LS的方法需要较少的统计信息进行处理，但是，它们仍然需要知道NLOS误差的前两个时刻和测量噪声。另一方面，路径状态是视距(LOS)还是NLOS是有很大概率被正确识别的。然而，由于时变环境，在识别路径状态时总有识别错误的情况发生，从而降低整体的定位精度。

为了解决在完全未知路径状态条件下，混合LOS/NLOS环境定位中存在的严重NLOS误差干扰问题，需要一种方法消除NLOS误差带来的不利影响，目前的研究中，大体上分为对NLOS误差进行估计和鲁棒两种方式，但是，基于估计的方法在稀疏NLOS环境中表现更好，鲁棒方法在密集的NLOS环境下更突显优势。为了综合这两种方法的优势，本文提出一种新型鲁棒方法，解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种混合视距非视距条件下基于到达时间的鲁棒定位方法，采用鲁棒和估计结合的方法处理NLOS误差的问题，从而能够提高定位精度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种在混合视距非视距条件下基于到达时间定位的新鲁棒方法，包括以下步骤：

①在无线传感器网络中建立一个平面坐标系或空间坐标系作为参考坐标系；设定无线传感器网络中存在一个用于发射测量信号的目标源和N个用于接收测量信号的传感器，且设定N个传感器的时钟同步，目标源的时钟与传感器的时钟也同步；将N个传感器在参考坐标系中的坐标位置对应记为s₁,…,s_N，将目标源在参考坐标系中的坐标位置记为x，s₁表示第1个传感器在参考坐标系中的坐标位置，s_N表示第N个传感器在参考坐标系中的坐标位置；

②计算目标源与每个传感器之间的信号传输距离，将目标源与第i个传感器之间的信号传输距离记为d_i，d_i＝c×t_i，其中，1≤i≤N，c表示光速，t_i表示测量信号从目标源发出到第i个传感器接收所经历的时间；