[发明专利]一种基于边长残差加权的定位方法

摘要

一种基于边长残差加权的定位方法，包括以下步骤：1)由多个基站接收到移动台MS发送的信号；2)将所有的基站进行分组，每组包含有M个基站；3)对于每个分组，定位主基站提取分组内的BS坐标、测距信息以及测角信息，测距信息等效于TOA，测角信息等效于AOA，并根据余弦定理求得两个虚边长，最后计算测距与虚边长之间的差值，得到每一个分组的边长残差；4)对所有的基站组利用TOA和AOA信息，根据最小二乘原理做MS位置估计，这些位置估计值称为中间定位结果；5)根据边长残差计算每一组BS的权值；6)每一组BS的中间定位结果乘上相应权值并求和，结果即为最终的MS位置估计。本发明有效减少误差、提升定位精度。

主权项

1.一种基于边长残差加权的定位方法，其特征在于：所述定位方法包括以下步骤：1)由多个基站接收到移动台MS发送的信号，假设已经估计信号中的到达时间TOA和到达角度AOA信息，并且将这些信息汇集到定位主基站中，同时定位主基站已知所有参与定位的BS坐标；2)将所有的基站进行分组，每组包含有M个基站，假设有N个基站，则分组数目为组合数M＝2，基站组两个基站分别是BS1和BS2，分别位于两个圆的圆心A点和B点，而C代表一个MS，根据余弦定理，A和C之间的直线距离表示成：式中b',a,c,θ₂分别表示A→C的计算距离(虚边长)，C→B的BS测量距离，A→B的BS间距离以及∠ABC的值，其中θ₂就是基站B测量的到达角和直线与X轴夹角之差的绝对值；如果假设AB即为X轴，则θ₂即为基站B测量的到达角，另外，由于BS坐标已知，则c可以事先计算好；类似地，B和C之间的直线距离由其它参数表示：式中a',b,θ₁分别表示B→C的计算距离(虚边长)，C→A的BS测量距离，以及∠BAC的值，其中θ₁即为基站A测量的到达角；由此，定义边长残差为δ＝max{|a‑a'|,|b‑b'|}      (3)式中max{.}为取最大值操作；3)对于每个分组，定位主基站首先提取分组内的BS坐标、测距信息以及测角信息，所述测距信息等效于TOA，所述测角信息等效于AOA，而后根据余弦定理求得两个虚边长，最后计算测距与虚边长之间的差值，据此得到每一个分组的边长残差；4)对所有的基站组利用TOA和AOA信息，根据最小二乘原理做MS位置估计，这些位置估计值称为中间定位结果；利用TOA和AOA信息，根据测量距离和到达角的几何意义，构建线性定位方程组：Y＝AX                                    (4)其中R＝x²+y²，定义MS的坐标为(x,y)，第i个BS的坐标为(x_i,y_i)，θ_i是第i个BS和MS之间的AOA测量，r_i是第i个BS和MS之间的测距信息，M为分组内的BS数量；根据最小二乘原理对每一组BS做MS的中间位置估计：每一个分组根据(5)都将输出一个中间定位结果；假设第i个分组的中间定位结果为5)根据边长残差计算每一组BS的权值；加权函数为残差倒数的负指数，即W_i(δ)＝e^‑δ                               (7)6)每一组BS的中间定位结果乘上相应权值并求和，结果即为最终的MS位置估计；述步骤6)中，通过对这些中间定位结果进行加权求和，抑制NLOS传输对MS位置估计的影响，因此最终估计位置为其中W_i(δ)表示第i组BS的加权函数，采用边长残差作为自变量。