[发明专利]一种基于应急蜂窝通信网络的精确定位方法

摘要

本发明基于时间测量值来进行无线定位，首先要获取较精确的TDOA值，然后利用这些参数根据合适的定位算法进行计算，确定移动终端的具体位置。在获得较精确的TDOA值基础上，提出了一种结合衰减因子的TDOA Chan定位算法，对该定位算法所进行的仿真表明它们能够适应复杂的信道环境，在TDOA测量误差较小的情况下可以达到很高的精度。Chan算法是一种具有解析表达式的非递归双曲线方程组解法。该算法的特点是计算量小，在TDOA误差噪声服从高斯分布的环境下，定位精度高。但是，由于障碍物的阻挡，往往使定位误差变大。为了消除障碍物的影响，本专利采用肖维勒的方法去除计算结果的粗大误差。肖使得估计精度进一步提高。

主权项

1.一种基于应急蜂窝通信网络的精确定位方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：1)定位服务器收取M个基站转发的移动台信息，定位服务器获得M个基站地理位置信息；其中M大于等于4；设第i个基站的位置信息为(x_i,y_i)，其中i∈[1，M]；2)定位服务器提取所有M个基站收到移动台信息的接收时间，并计算第j号基站与第1号基站的信息到达时间差t_j,1，其中2≤j≤M；利用电磁波在大气中的传播速度c可以计算出第j号基站与第1号基站的距离差r_j,1；r_j,1＝t_j,1*c；3)利用以下公式(1)计算估计位置矢量z_a，在上式中：其中：r_j‑r₁＝r_j,1x_j‑x₁＝x_j,1；y_j‑y₁＝y_j,1x、y分别为移动台的x坐标和y坐标值；r_j为第j号基站与所述移动台的距离，r₁为第1号基站与所述移动台的距离；r_j,1移动台到第j号基站与移动台到第1号基站的距离差；x_j、y_j分别为第j号基站的x坐标和y坐标值；x_j,1为x_j与x₁之差，y_j,1为y_j与y₁之差；其中N为服从正态分布的噪声向量；4)利用欧拉公式计算每个基站与移动台的距离；设第i个基站与移动台的距离为r_i，则r_i第一次估算值为r_i⁰，则：其中i∈[1，M]；5)计算M个基站与移动台的距离均值和均方根值，并判断均方根值与均值的比值是否大于0.8；即，其中6)如果步骤5)中所述比值满足不等式，则采用公式(2)重新计算估计位置矢量z_a，然后将估计位置矢量z_a代入公式(3)计算z′_a；其中，Ψ＝BQB；因为z_a中的r₁与待定位节点的位置有关系，利用这个关系可以进行最小均方加权估计；即：式中，其中z_a,1，z_a,2，z_a,3为的各分量，z_a,1＝x⁰+e₁；z_a,2＝y⁰+e₂；z_a,3＝r₁⁰+e₃；e₁,e₂,e₃为的估计误差；B'＝diag{z_a(1)‑x₁,z_a(2)‑y₁,z_a(3)}；最后，可以计算出最终的移动台位置z_p如下：7)如果步骤5)中所述比值不满足不等式，则由公式(1)计算出移动台的估计位置矢量z_a，直接令z'_a＝z_a，代入公式(4)计算移动台位置z_p；8)定位服务器获取M个基站发来的同一移动台的新信息，并重复步骤1)到7)继而获得n个z_p，即z_p1、z_p2、……z_pn，其中计算出移动台坐标的平均估值：其中n为自然数；9)然后计算残差……查表获取肖维勒系数ω_n，并判断以下不等式是否成立：|V_p1|>ω_nσ；|V_p2|>ω_nσ；……|V_pn|>ω_nσ；去除不满足以上不等式的残值所对应的移动台位置值，即，如果第i个位置信息满足|V_pi|>ω₁₀₀σ，则去除对应的估计位置矢量假设剩余K个估计位置矢量，将剩余的估计位置矢量表示为求均值，计算并获得移动台的最终位置(x_f，y_f)所述步骤9)中的n为50‑200。