[发明专利]非视距环境下基于时域测量的固态体定位方法

说明书

一种非视距环境下基于时域测量的固态体定位方法，由提取时域测量信息、确定修正后时域测量信息、确定全局参考系中固态体节点位置、确定固态体位姿步骤组成。本发明考虑了非视距环境的影响，有效地减小了在非视距环境下固态体定位精度下降甚至失效的影响。经仿真实验，本发明方法与现有的分治法、半正定松弛法相比，具有定位精确、方法简单、对非视距的鲁棒性强等优点，可用于通信技术领域的非视距环境下的固态体定位。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及到非视距环境下无线信号的固态体定位。

背景技术

近年来，位置估计一直是移动通信和无线传感器网络中的重要研究课题之一，具体的应用如全球定位系统、雷达、声呐等。随着信息技术的快速发展，越来越多的应用不仅要求获取目标的位置，还要考虑其姿态。障碍物的存在对固态体定位的影响已经很普遍。由于障碍物的位置和运动状态等存在不确定性，从而引起定位信号的折射、反射和散射等，使得信号传输过程中出现多径效应，导致测距误差增大，进而使得目标定位精度恶化。因此，研究非视距环境下的固态体高精度定位算法就显得尤为重要。

目前，固态体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，利用欧拉角和加权最小二乘法对初始估计出的旋转矩阵和位移矢量进行修正，实现对刚体的精确定位。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实现了对运动固态体目标的精确定位。这两种方法的局限性在于仅适用于视距传输的情况，并未研究非视距环境对固态体定位精度的影响。

在通信技术领域，当前需迫切解决的一个技术问题是在非视距环境下，无线信号的固态体能够准确地定位。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的缺点，提供一种应用在非视距环境下方法简单、定位准确、对非视距鲁棒性强的非视距环境下基于时域测量的固态体定位方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是由下述步骤组成：

(1)提取时域测量信息

根据下式非视距传输环境下的测量模型，提取固态体节点向锚节点发射信号的时域测量信息r_mi：

r_mi＝||s_i-a_m||+v_mi+b_mi  (1)

其中s_i表示全局参考系中第i个固态体节点的位置坐标，为[x_i,y_i,z_i]^T,i取值为1,2,…,N；a_m表示第m个布设在周围环境中锚节点的位置坐标，为[x_m,y_m,z_m]^T，m取值为1,2,…,M；N为固态体节点的个数，M为锚节点的个数，M,N为有限的正整数，且M≥4,N≥3；||*||为欧几里得范数；v_mi为测量误差，其服从均值为0、方差为的高斯分布，b_mi为非视距偏差，非视距偏差存在确定的边界值，即0≤b_mi≤b_max，b_mi为0～b_max之间任意取值。

(2)确定修正后时域测量信息

按下式确定修正后的时域测量信息