[发明专利]一种具有灵活鲁棒性的动态目标RSS定位方法

说明书

本发明公开了一种具有灵活鲁棒性的动态目标RSS定位方法，不仅可以提高RSS定位系统的鲁棒性，且鲁棒性可自适应地灵活调整。该方法分别用学生t分布描述带有非视距偏差的观测噪声、敏捷动态目标运动过程中伴随的过程噪声以及目标的系统状态，并以学生t分布的自由度参数为基础构建跳变马尔可夫模型，使低自由度、中自由度、高自由度分别成为三个可切换子模型的自由度离散状态值。在交互式多模型框架下，先基于学生t分布进行子模型的滤波处理，再将鲁棒化的估计结果进行融合，最后引入栅格策略对三个子模型的自由度离散值进行自适应调整，使下一时刻每个子模型都拥有最适合描述当前非高斯特性的自由度值。

技术领域

本发明涉及一种具有灵活鲁棒性的动态目标RSS定位方法，属于利用无线测量定位技术、递推贝叶斯估计理论和多源信息融合理论进行目标定位的技术领域。

背景技术

无线定位技术的发展源于全球定位系统GPS的诞生和普及，早期定位技术以卫星定位为主，且服务于军事领域，伴随着通信技术的不断发展以及智能化生活需求的不断提升，以无线定位技术目前正处于各类民事应用的热潮之中，它已经逐渐深入到人类生活的各个方面，如车载导航、广告推送、救援搜寻、交通管理等。除了卫星定位，典型的无线网络定位方法还有无线蜂窝网络定位、WLAN定位、蓝牙定位、UWB定位等。

尽管以上这些无线定位方法使用的终端设备和技术手段不相同，但所有这些无线定位方法的基本原理都是通过测量并获取定位相关的参数进行的，而无线测量原理无外乎时间、角度和场强。时间测量主要有到达时间(Time of Arrival，TOA)测量和到达时间差(Time Difference of Arrival，TDOA)测量，角度测量主要有到达角(Angle of Arrival，AOA)测量，场强测量主要是接收信号强度(Received Signal Strength，RSS)测量。其中，基于RSS测量的定位方法无须像TOA和TDOA一样要进行严格和高要求的时钟同步和数据交换，也不需要像AOA一样给收发双发添加额外的硬件实现，所以相比TOA、TDOA和AOA，更为简单易行，非常适用于低成本、便携式、有定位需求的移动终端。

虽然RSS定位因为以上优势获得了多领域的广泛应用，但是和TOA、TDOA、AOA测量一样，RSS也是通过无线电的传播实现测量，这就意味着当被定位的目标位于高楼耸立的城市街道，或位于连绵起伏的群山中，或位于室内环境或地下时，非视距传输依然不可避免，这是由于电磁波在这样的环境中传播不再具有两点一线(基站到接收机)的直线传播特性，期间电磁波发生了折射、衍射甚至被彻底阻挡。所以在RSS定位方法的设计中，仍然需要考虑非视距传输带来的影响。另一方面，除了观测环境对RSS定位带来的影响，被定位目标本身也具有一定的不确定性需要纳入考虑。通常情况下，被定位的目标并非长期处于静态，它可能为一个位置变化的动态目标，此时就需要对其进行连续定位以不断地更新其位置信息。更进一步，若该动态目标为敏捷目标时，其动力学变化特点带来的不确定性会急剧增加，于是，地面摩擦力、空气阻力等被视作目标系统的过程噪声，也将逐渐失去高斯特性，这也给动态目标的定位带来了一定挑战。综上所述，在RSS目标定位应用中联合考虑具有非视距传输偏差的观测环境和灵活多变的动态目标运动过程是有现实意义的。

发明内容

本发明公开了一种具有灵活鲁棒性的动态目标RSS定位方法，该方法利用学生t分布的重尾特性对观测过程中受到的非视距干扰和目标系统过程的突变进行描述，将混有非视距测量偏差的RSS观测噪声和描述敏捷动态目标运动变化受干扰程度的过程噪声，均认为是服从具有重尾非高斯特性的学生t分布随机噪声，在此基础上，基于交互式多模型的框架设计了学生t分布自由度值可自适应调整的鲁棒化多模型信息融合方法，从而使RSS目标定位系统具有灵活的鲁棒性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种具有灵活鲁棒性的动态目标RSS定位方法，具体包括以下步骤：

步骤一：建立基于动态目标假设和RSS量测的学生t分布自由度值跳变马尔可夫模型；