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申请/专利权人：重庆邮电大学

摘要：本发明公开了一种基于到达时间差TimeDifferenceofArrival,TDOA和到达方向DirectionofArrival,DOA的非视距Non‑Line‑of‑Sight,NLOS环境下的单站定位方法。首先，利用NLOS路径的DOA信息和反射面方程建立虚拟站VirtualStation,VS并获得对应反射点位置，然后利用虚拟站和对应反射点位置完成对目标位置的初步定位。将初步定位结果与TDOA信息结合来建立联合定位方程，并利用粒子群算法来对目标位置进行求解。最后利用多次接收到的信息来进行多次目标位置估计，将多次估计的结果进行单簇的K均值K‑means聚类，取聚类中心作为目标位置的最终估计值。本发明专利利用单站接收到的NLOS路径的TDOA和DOA信息，提出了一种非视距环境下的单站定位方法，在无需基站与目标之间时间同步的同时能够对目标进行精确定位。

主权项：1.一种基于到达时间差和到达方向的非视距环境下的单站定位方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、在定位场景中，共有N条不同的非视距Non-Line-of-Sight,NLOS路径；其中，第j条路径0≤j≤N的角度信息包括方位角θj从x轴正方向逆时针测量和仰角φj从z轴正方向测量，基站部署于L0＝[xB,yB,zB]T，目标位置为[x,y,z]T，第j条NLOS路径对应的反射面方程Sj为ajx+bjy+cjz+dj＝0j＝1,2,...,N；步骤二、根据反射面方程和NLOS路径的角度信息求得虚拟站VirtualStation,VS和对应反射点位置；步骤三、根据虚拟基站和反射点的位置对目标位置进行粗估计，由虚拟站和与之对应的反射点位置，可建立N条两点式空间直线方程： 其中，为这些直线上的任意点，这些直线将有NN-12个伪交点，伪交点定义为两条异面直线上距离最近的两点的中点，将求得的伪交点进行近邻传播AffinityPropagation,AP聚类来排除奇异值点；假设聚类结果中的最大簇中有K个点，对应位置为取聚类结果中的最大簇中的点作为目标位置粗估计的结果；步骤四、建立基于到达时间差TimeDifferenceofArrival,TDOA与到达方向DirectionofArrival,DOA联合定位方程；假设第j条NLOS路径信号的飞行距离为： 其中，[xj,yj,zj]T为第j条NLOS路径的反射点位置；将第N条NLOS路径与其他NLOS路径分别进行差分运算，从而建立TDOA方程组：lN-lj＝cτN-τj,j＝1,2,...,N-1其中，τj为第j条NLOS路径的到达时间TimeofArrival,TOA，τN为第N条NLOS路径的TOA；对应的误差函数定义为：ex,y,z＝lN-lj-cτN-τj,j＝1,2,...,N-1根据目标位置粗估计结果，可以建立另外一组误差函数： 联合定位方程建立为： 步骤五、使用粒子群ParticleSwarmoptimization,PSO算法来对定位方程进行求解得到目标的估计位置；取目标位置粗估计结果中对应于各个坐标的最大值和最小值作为粒子群算法中对应的粒子产生的上界和下界；为了增大容错，以x轴坐标为例，其粒子产生对应的上界和下界分别表示为： 其中，err为容错值是正常数；步骤六、利用接收到的M次快拍信号，重复步骤二到步骤五得到M次目标位置估计结果，对这M次估计结果进行单簇的K-均值K-means聚类，取聚类中心作为目标的最终定位结果。

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百度查询： 重庆邮电大学 一种基于到达时间差和到达方向的非视距环境下的单站定位方法