[发明专利]一种基于TDOA的快速定位方法

摘要

本发明公开了一种基于TDOA的快速定位方法，其主要目的在于解决被测目标在近距、远距多场景下依靠多个信号接收器探测的时间差进行位置求解的问题。本发明的主要步骤包括坐标与距离方程的建立、中心距离的求解、目标坐标的求解、建立距离约束和球面关系约束，求解目标坐标的修正解。本发明可以解决水下航行器被动式探测、定位问题，也可用于无线电定位、超声波定位、室内定位等其他基于TDOA的定位问题。相比于目前普遍采用的Chan算法，解决了近距、远距算法不统一，存在模糊解的问题，精度和稳定性均得到进一步提高。比较于Taylor算法，无需外部初值和递归运算，大大减小运算量，而精度和稳定性不变。

主权项

一种基于TDOA的快速定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据已知的各接收器采集的信号yi(t)，i＝0,1,2,3…N，信号传播速度c，各接收器时延协方差矩阵Q，各接收器布放坐标(xi,yi,zi)，i＝0,1,2,3…N，获取由目标位置(x,y,z)发出的声源信号；步骤2：建立关于目标位置的方程组：其中，r0是待定位目标到参考接收器的距离，称为中心距离，ri0为待定位目标到接收器i的距离ri与中心距离r0之差，ri0＝ri‑r0，i＝1,2,3…N；是误差；Ki＝xi2+yi2+zi2，i＝0,1,2,3…N；将上式写成矩阵形式：Gaxyzr0=ha+Φ]]>其中，步骤3：对步骤2中的方程组进行消元变换，求取仅包含未知量中心距离r0的方程组；步骤4：计算中心距离粗估计步骤5：根据步骤4得到的中心距离粗估计计算目标位置粗估计；步骤6：利用步骤4、5计算出的中心距离粗估计和目标位置粗估计坐标建立包含两个约束方程的方程组，一个方程为中心约束方程：另一个方程为球面关系约束方程：r02＝(x‑x0)2+(y‑y0)2+(z‑z0)2；步骤7：根据步骤6的包含约束方程的方程组，重新计算得到更新的目标位置。