[发明专利]基于改进扩展卡尔曼滤波的多移动目标定位误差消除方法

权利要求书

1.基于改进扩展卡尔曼滤波的多移动目标定位误差消除方法，通过时分复用与波分复用相结合的方式实现多目标的定位，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：

通过分数阶傅里叶变换将接收信号转变成在傅里叶域能量集中的脉冲，区分多径效应中的直达信号；

对RSSI设置一定的阈值，若锚节点接收到的信号强度低于该阈值，则舍弃该锚节在当前时刻的测距数据；

利用双向测距采用相对时间降低系统时钟产生的偏移；

针对极短时间内多次通信得到重复测距数据，用Wylie算法判断测距过程中是否存在NLOS误差,若存在则用最小二乘法估计NLOS误差的大小，若不存在则直接将该数据用于后续计算；

使用信号达到两锚节点的时间差TDOA减少系统处理时间误差；

使用CHAN算法针对多个测距的信息，进一步降低定位误差，并求出某一时刻移动目标位置；

将CHAN算法的结果作为观测值，构造状态方程，使用估计的NLOS误差改进扩展卡尔曼定位算法，估计出移动目标的运动轨迹。

2.如权利要求1所述的基于改进扩展卡尔曼滤波的多移动目标定位误差消除方法，其特征在于，所述分数阶傅里叶变换具体步骤包括：

1-1)函数f(t)的分数阶傅里叶变换定义为：

式(1)中，积分核K(α；u,t)定义如下：

式(2)中，u为分数阶傅里叶域，t为信号检测时间，i为频域转时域的参数，为分数p阶傅里叶变换的旋转角度；

1-2)Chirp信号的表达式如下：

式(3)中，为初始相位，f₀为中心频率，取f₀＝0；k为调频率，决定了信号频率变化的快慢，带宽B＝kT，其中T为Chirp信号时域宽度，相对宽度ζ＝B/f₀；

1-3)Chirp信号的p阶分数阶傅里叶变换表示为：

进一步经过化简和变量代换得到Chrip信号的分数阶傅里叶变换为：

式(5)为Chirp信号在变换阶次为的分数阶傅里叶变换域上具有最好的能量聚集特性；

1-4)对于高斯噪声，当信号在时域上的时移为τ₀，在FRFT变换域表现为频移τ₀cosα，通过分数阶傅里叶变换分离高斯噪声和回波信号，此时存在下列关系：

3.如权利要求1所述的基于改进扩展卡尔曼滤波的多移动目标定位误差消除方法，其特征在于，所述利用双向测距采用相对时间降低系统时钟产生的偏移具体方法为：

移动目标A作为距离测量的发起者发起测距请求，锚节点B作为响应者侦听和响应A发来的无线电信息，双向测距描述如下：

A给B发送一个无线电信息并记录它的发送时间戳t₁，B接收到了信息并在一个特定的时延t_replyB后发送一个回复给A，最后A接收到回复并记录一个接收时间戳t₂；

利用各自的本地时钟，设备A知道自己的发送时间戳t₁和接收时间戳t₂，从而计算出计算出往返时间：

t_roundA＝t₂-t₁；

设备B知道自己的时延t_replyB，则信号的到达时间可以由下面的公式确定：

TOA＝(t₂-t₁-t_replyB)/2。