[发明专利]基于线性校正的TOA联合同步与定位方法

摘要

本发明公开了一种基于线性校正的TOA联合同步与定位方法，主要解决传统到达时间TOA定位中出现的目标节点与传感器锚节点不同步和定位精度低的问题。其实现方案是：1)根据TOA定模型得到关于目标位置和时钟偏差的方程；2)通过引入辅助变量,根据加权最小二乘准则求出时钟偏差和目标位置的初始估计值；3)根据加权最小二乘准则，求出时钟偏差和目标位置的初始估计值偏差；4)利用初始估计值和估计值偏差得到时钟偏差和目标位置的最终估计值。实验结果表明：与传统方法相比，本发明稳定性好，计算量低，在目标位于传感器内部和外部两种情况下都可以逼近克拉美罗界，具有较高的定位精度，可用于目标信号源的位置估计。

主权项

1.基于线性校正的TOA联合同步与定位方法，其特征在于，包括如下：(1)根据多个时钟相互同步传感器节锚点的到达时间TOA定位模型，得到目标信号到达传感器的TOA定位方程组A；(2)引入关于目标位置坐标x和时钟偏差τ的辅助变量θ，将TOA定位方程组A转化为关于辅助变量θ的矩阵方程B；(3)对矩阵方程B进行加权最小二乘估计，得到辅助变量θ的估计值由估计值得到目标位置的初始估计值和时钟偏差初始估计值(4)设的估计偏差为Δx，设的估计偏差为Δτ，将这两个偏差代入(1)中的方程组A，得到关于Δx和Δτ的方程组C：其中，r_i表示第i个传感器对应的距离测量数据，距离测量数据由光速乘以到达时间得到，s_i表示第i个传感器的位置，||s_i‑x||₂表示目标到第i个传感器的距离，n_i表示距离测量误差，i＝1,2,...,M，M表示传感器的个数，||·||₂表示取二范数操作，T表示转置操作；(5)引入关于Δx和Δτ的辅助变量ξ，由方程组C得到关于辅助变量ξ的矩阵方程D：其中，h₂＝[h_2,1,...,h_2,i,...,h_2,M]^T，ξ＝[Δτ,Δx^T]^T，(6)对矩阵方程D进行加权最小二乘估计，得到辅助变量ξ的估计值其中，W为加权矩阵，W由计算得到；(7)由估计值得到Δx的估计值和Δτ的估计值(8)将初始估计值与Δτ估计值相减，得到偏差校正后的时钟偏差估计值将初始估计值与Δx的估计值相减，得到偏差校正后的目标位置估计值