[发明专利]一种三维鲁棒估计定位方法

说明书

本发明提供一种三维鲁棒估计定位方法，属于无线定位技术领域。该方法步骤如下：获取关于定位目标的多个TDOA测量组，选择2个以上的有效测量组；计算每个有效测量组对应的初始权重；求解每个有效测量组对应的初始估计位置；针对每个有效测量组，根据其定位方程组以及其对应的初始权重和对应的初始估计位置，利用鲁棒估计对估计位置进行迭代更新，直至得到满足迭代停止条件的估计位置作为最终估计位置；其中，每次迭代还更新权重；计算所有最终估计位置的平均值作为定位目标的最终定位结果。本发明在求解最终估计位置时，不仅对估计位置进行迭代更新，还更新权重，能够有效克服NLOS误差带来的不利影响，取得较高的定位精度。

技术领域

本发明涉及一种三维鲁棒估计定位方法，属于无线定位技术领域。

背景技术

目前在无线定位过程中，因障碍物的遮挡而造成的非视距(NLOS)误差会对定位精度产生很大的影响。已有研究表明，在仅存在视距(LOS)传播的理想环境中或在移动台(MS)与所有基站(BS)之间的NLOS误差可被消除的环境中，能够实现较高的定位精度。然而，真实的室内外环境往往是复杂的LOS/NLOS混合环境，由于MS和BS的直达路径总是被障碍物所阻挡，所测得的观测数据包含由过度反射路径引起的大量误差，导致难以获得较好的定位精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维鲁棒估计定位方法，用以解决在复杂的LOS/NLOS混合环境下进行无线定位，难以获得较好的定位精度的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种三维鲁棒估计定位方法，步骤如下：

(1)获取关于定位目标的多个TDOA测量组，根据TDOA测量组的测量质量选择2个以上的有效测量组；

(2)计算每个有效测量组对应的初始权重；

(3)构建每个有效测量组关于定位目标的定位方程组，求解每个有效测量组对应的初始估计位置；

(4)针对每个有效测量组，根据其定位方程组以及其对应的初始权重和对应的初始估计位置，利用鲁棒估计对估计位置进行迭代更新，直至得到满足迭代停止条件的估计位置作为最终估计位置；其中，每次迭代还更新权重；

(5)计算所有最终估计位置的平均值作为定位目标的最终定位结果。

本方法的有益效果是：在求解最终估计位置时，不仅对估计位置进行迭代更新，还更新权重，能够有效克服NLOS误差带来的不利影响，取得较高的定位精度；另外，通过选用多组测量质量较高的TDOA测量组进行定位，一方面能够从源头上降低NLOS误差的影响，另一方面取所有最终估计位置的平均值作为最终定位结果，也能有效减小定位误差，进一步提高定位精度。

为了选择出多个有效测量组，作为对上述三维鲁棒估计定位方法的一种改进，所述步骤(1)包括：计算每个TDOA测量组的残差平方和；选择残差平方和小于设定阈值的TDOA测量组作为有效测量组。

为了计算每个有效测量组对应的初始权重，作为对上述三维鲁棒估计定位方法的另一种改进，所述步骤(2)包括：计算所有有效测量组的残差平方和的平均值，将平均值取倒数作为每个有效测量组对应的初始权重；或者分别计算各有效测量组的残差平方和的倒数，作为相应测量组对应的初始权重。

为了计算每个有效测量组对应的初始估计位置，作为对上述三维鲁棒估计定位方法的又一种改进，所述步骤(3)包括：利用最小二乘算法求解每个有效测量组对应的初始估计位置。