一种混合视距和非视距环境下的高精度定位方法技术

本发明专利技术提供一种混合视距和非视距环境下的高精度定位方法，通过将高精度解带入基本定位方程可以反算出观测量的估计值。然后结合非视距误差为正数且远大于高斯噪声的特性，估计值与观测值做差得到的残差向量，可分为视距基站残差部分和非视距残差部分。当对应非视距基站的所有残差值均小于零且幅度大于视距残差最大绝对值时，得到最佳基站组合和最佳定位解的集合。最后通过对比前后时刻两步定位解的距离大小来筛选出最佳的定位结果。该方法具有理论物理意义明确，实现简单，精度高的特点，对于工业化应用具有重要的借鉴意义。

【技术实现步骤摘要】
一种混合视距和非视距环境下的高精度定位方法
本专利技术属于无线传感器定位
，具体涉及一种混合视距(light-of-sight，LOS)和非视距(non-line-of-sight，NLOS)环境下的高精度定位方法。
技术介绍
在卫星导航定位领域，以及室内定位领域，可以通过标签(位置待求)采集来自各个基站(位置坐标已知)的物理信号(比如可见光、飞行时间、到达时间差、相位、接收信号强度和角度等信息)来实现标签的定位。然而，各种信号在传输到标签的过程中，往往会受到障碍物的遮挡，从而引入了非视距误差。一般而言，没有非视距误差的路径称为视距环境，而有非视距误差存在的称为非视距环境。当两者都存在时，称之为混合视距和非视距环境。由于非视距误差值较大，且具有时变特性，严重降低了定位系统的定位性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种混合视距和非视距环境下的高精度定位方法，能够提升无线传感器定位系统的定位精度。本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种混合视距和非视距环境下的高精度定位方法，本方法包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合视距和非视距环境下的高精度定位方法，其特征在于：本方法包括以下步骤：/nS1、根据传感器定位模式的不同，给出基本定位方程，然后统一转化成最小二乘的标准形式；/nS2、设基站的总数量为N，从中选取K个基站参与定位，则剩余N-K个基站未能参与定位；将参与定位的基站进行组合排列，并构成第一集合；对应未能参与定位的基站组合构成第二集合；第一集合中的每个组合与第二集合中相对应的组合构成整个基站序列；遍历第一集合，从而构造出多组最小二乘子问题，获得多组定位解；/nS3、将S2得到的多组定位解，分别带入各自对应所述的基本定位方程，获得观测量的估计值；然后将观测量的估计值与实际观测值做差，得到残差...

【技术特征摘要】
1.一种混合视距和非视距环境下的高精度定位方法，其特征在于：本方法包括以下步骤：
S1、根据传感器定位模式的不同，给出基本定位方程，然后统一转化成最小二乘的标准形式；
S2、设基站的总数量为N，从中选取K个基站参与定位，则剩余N-K个基站未能参与定位；将参与定位的基站进行组合排列，并构成第一集合；对应未能参与定位的基站组合构成第二集合；第一集合中的每个组合与第二集合中相对应的组合构成整个基站序列；遍历第一集合，从而构造出多组最小二乘子问题，获得多组定位解；
S3、将S2得到的多组定位解，分别带入各自对应所述的基本定位方程，获得观测量的估计值；然后将观测量的估计值与实际观测值做差，得到残差向量；
S4、将S3得到的残差向量根据第一集合和第二集合分别取出来，得到第一集合中基站对应的残差向量，和第二集合中基站对应的残差向量；如果第二集合中基站对应的残差向量的值都小于0，且第二集合中基站对应的残差向量的绝对值均大于第一集合中基站对应的残差向量的最大绝对值时，判断当前第一集合下的视距基站组合符合视距基站筛选要求；
遍历所有K可能选取的值，将所有符合视距基站要求的视距基站组合，构成第三集合；
S5、计算当前时刻第三集合中的视距基站组合所对应的定位解，与前一个时刻定位解的均方根误差；选取均方根误差最小值对应的定位解，作为当前时刻的最佳定位结果；均方根误差最小值对应的视距基站组合，作为最佳视距基站。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的S1中，传感器定位模式包括TOA模式和TDOA模式。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的TOA定位模式下移动站与基站之间的基本定位方程为：



TDOA定位模式下移动站与基站之间的基本定位方程为：



其中，ηi代表移动站与第i个基站之间均值为0且方差为的高斯白噪声；ηi1为TDOA定位模式下移动站接收第i个观测值时的高斯白噪声；εi为移动站与第i个基站之间的非视距误差，其为正数且与高斯白噪声存在关系εi1为TDOA定位模式在假设参考基准站不含有非视距误差下的第i个观测值包含的非视距误差；i∈φL代表视距路径集合，i∈φNL代表非视距路径集合；(xi,yi)为第i个基站的已知坐标，(x,y)为移动站的待求坐标；di代表移动站与第i个基站之间的观测值；di1为移动站到第i个基站和第1个参考基站之间的观测距离差。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：TOA定位模式下，将公式(1)转化成最小二乘AX＝b+e的标准表达形式

【专利技术属性】
技术研发人员：何成文，袁运斌，
申请(专利权)人：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，
类型：发明
国别省市：湖北;42