The invention discloses a moving target location method based on time difference of arrival and frequency difference, which sets a moving target for transmitting signals, a mobile sensor for receiving signals and as a reference sensor, and a plurality of mobile sensors for receiving signals only; and then calculates the transmission distance from the moving target to each mobile sensor for receiving signals only. The range difference and the rate of variation of the transmission distance from the moving target to the reference sensor are calculated. Then the initial value of the position and velocity of the moving target is calculated. Then the location problem of the moving target is determined, and the precise estimation of the position of the moving target is obtained. Finally, the velocity estimation of the moving target is optimized by using the precise estimation of the position to obtain the velocity of the moving target. The advantage of this method is that it can accurately estimate the position and velocity of moving targets, and has low computational complexity and short running time.
【技术实现步骤摘要】
基于到达时间差和到达频率差的移动目标定位方法
本专利技术涉及一种目标定位技术,尤其是涉及一种基于到达时间差和到达频率差的移动目标定位方法,其定位内容为移动目标的位置和速度。
技术介绍
近年来,无线传感器网络定位技术在诸多领域得到了广泛的应用,并因其广泛的应用而备受关注,无线定位在人们的生活中发挥了重要作用,可以便捷快速地实现地理测量、导航、应急救援、目标跟踪等。在很多实际应用中,未知目标并不是静止的,即未知目标为一移动目标,精确地估计移动目标的位置同时也估计移动目标的速度是非常重要的,因此,对无线传感器网络中高精度的移动目标定位方法的研究十分有必要。目前,实现对移动目标定位的基本方法有很多,使用较多的是结合基于到达时间差(TimeDifferenceofArrival)的时间测量方法和基于到达频率差(FrequencyDifferenceofArrival)的多普勒频率偏移测量方法。该移动目标定位方法的优点是时间测量方法的复杂度低,可实现高精度的位置估计;多普勒频率偏移测量方法涉及到移动目标的位置和速度,可进一步提高位置的估计精度,也可实现高精度的速度估计。因此,大多数移动目标定位方法的研究都是基于到达时间差测量和到达频率差测量进行的。现有的一种迭代约束加权最小二乘方法,其结合了基于到达时间差的时间测量方法和基于到达频率差的多普勒频率偏移测量方法,该迭代约束加权最小二乘方法能在迭代收敛时求得全局最优解,但是该方法并不能保证每一次估计都能收敛,即存在迭代发散的情况,该方法在迭代发散时使用了现有的半正定松弛方法进行补救,即使用现有的半正定松弛方法求得未知目标的 ...
【技术保护点】
1.一种基于到达时间差和到达频率差的移动目标定位方法,其特征在于包括以下步骤:步骤一:在无线传感器网络环境中建立一个平面坐标系作为参考坐标系,并设定无线传感器网络环境中存在1个用于发射信号的移动目标、1个用于接收信号且作为参考传感器的移动传感器、N个仅用于接收信号的移动传感器;将移动目标在参考坐标系中的坐标位置记为x,将移动目标在参考坐标系中的移动速度记为
【技术特征摘要】
1.一种基于到达时间差和到达频率差的移动目标定位方法,其特征在于包括以下步骤:步骤一:在无线传感器网络环境中建立一个平面坐标系作为参考坐标系,并设定无线传感器网络环境中存在1个用于发射信号的移动目标、1个用于接收信号且作为参考传感器的移动传感器、N个仅用于接收信号的移动传感器;将移动目标在参考坐标系中的坐标位置记为x,将移动目标在参考坐标系中的移动速度记为将参考传感器在参考坐标系中的坐标位置记为s0,将参考传感器在参考坐标系中的移动速度记为将N个移动传感器在参考坐标系中的坐标位置对应记为s1,...,sN,将N个移动传感器在参考坐标系中的移动速度对应记为其中,N≥3,s1表示第1个移动传感器在参考坐标系中的坐标位置,sN表示第N个移动传感器在参考坐标系中的坐标位置,表示第1个移动传感器在参考坐标系中的移动速度,表示第N个移动传感器在参考坐标系中的移动速度;步骤二:在无线传感器网络环境中,移动目标发射出的信号由参考传感器及N个仅用于接收信号的移动传感器接收;首先,测量移动目标发射出的信号到达参考传感器的传输时间以及移动目标发射出的信号到达N个移动传感器的传输时间;计算移动目标发射出的信号到达每个移动传感器的传输时间与移动目标发射出的信号到达参考传感器的传输时间的时间差,将移动目标发射出的信号到达第i个移动传感器的传输时间与移动目标发射出的信号到达参考传感器的传输时间的时间差记为ti;其次,测量每个移动传感器接收到的信号的多普勒频率以及参考传感器接收到的信号的多普勒频率;计算每个移动传感器接收到的信号的多普勒频率与参考传感器接收到的信号的多普勒频率的频率差,将第i个移动传感器接收到的信号的多普勒频率与参考传感器接收到的信号的多普勒频率的频率差记为fi;最后,计算移动目标发射出的信号到达每个移动传感器的信号传输距离与移动目标发射出的信号到达参考传感器的信号传输距离的距离差,将移动目标发射出的信号到达第i个移动传感器的信号传输距离与移动目标发射出的信号到达参考传感器的信号传输距离的距离差记为di,di=c×ti;计算移动目标发射出的信号到达每个移动传感器的信号传输距离与移动目标发射出的信号到达参考传感器的信号传输距离的距离差变化率,将移动目标发射出的信号到达第i个移动传感器的信号传输距离与移动目标发射出的信号到达参考传感器的信号传输距离的距离差变化率记为其中,i为正整数,1≤i≤N,c表示光速,f0表示载波的频率;步骤三:计算x和各自的初始值,对应记为和其中,上标“T”为转置符号,(ATW0A)-1表示(ATW0A)的逆,r0和均为引入的中间变量,r0和均为一个数值,r0=||x-s0||,a1=[(s1-s0)T01×kd10],ai=[(si-s0)T01×kdi0],aN=[(sN-s0)T01×kdN0],01×k表示元素值全为0的维数为1×k的行向量,k为正整数,k≥2,d1表示移动目标发射出的信号到达第1个...
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