綜合演算法 不考慮誤差的TDOA定位

2021-07-12 03:29:02 字數 2660 閱讀 9894

tdoa是一種無線定位技術,是一種利用時間差進行定位的方法。

不同於toa,tdoa(到達時間差)是通過檢測訊號到達兩個基站的時間差,而不是到達的絕對時間來確定移動臺的位置,降低了時間同步要求。

tdoa至少需要三個已知座標位置的基站,通過獲取不同基站之間的訊號傳送時間差來定位。假設三個基站座標分別為(x

1,y1

),(x

2,y2

),(x

3,y3

) ,以第乙個基站為標準,分別得到第二個基站與第乙個基站的時間差t1,第三個基站與第乙個基站的時間差t2,訊號時間差乘以電磁波傳播速度,得到距離差r2

,1和r3,

1 ,距離差是已知常量。當我們忽略實際情況中存在的訊號誤差,tdoa實際上歸結求解兩根雙曲線的交點: (x

−x2)

2+(y

−y2)

2−−−

−−−−

−−−−

−−−−

−−√−

(x−x

1)2+

(y−y

1)2−

−−−−

−−−−

−−−−

−−−−

√=r2

,1(x

−x3)

2+(y

−y3)

2−−−

−−−−

−−−−

−−−−

−−√−

(x−x

1)2+

(y−y

1)2−

−−−−

−−−−

−−−−

−−−−

√=r3

,1由於根號的存在,求解變得比較困難,於是用換元法:r2

i=(x

−xi)

2+(y

−yi)

2=ki

−2xi

x−2y

iy+x

2+y2

ki=x

2i+y

2i又令ri

,1=r

i−r1

,xi,

1=xi

−x1,

yi,1

=yi−

y1,則: r2

i=(r

i,1+

r1)2

=r2i

,1+2

ri,1

r1+r

21=k

i−2x

ix−2

yiy+

x2+y

2→[x

i,1y

i,1]

[xy]

=1/2

(ki−

k1−2

ri,1

r1−r

2i,1

) 令i=2,3,帶入上述式子中構建乙個線性方程組: [x

2,1x

3,1y

2,1y

3,1]

[xy]

=→[x

y]=−

[x2,

1x3,

1y2,

1y3,

1]−1

letp

1=−[

x2,1

x3,1

y2,1

y3,1

]−1,

p2=[

r2,1

r3,1

],p3

=1/2

[−k2

+k1+

r22,

1−k3

+k1+

r23,

1],x

1=[x

1y1]

→[x−

x1y−

y1]=

p1p2

r1+(

p1p3

−x1)

andr

21=[

x−x1

y−y1

]t[x

−x1y

−y1]

=[p1

p2r1

+(p1

p3−x

1)]t

[p1p

2r1+

(p1p

3−x1

)]→[

(p1p

2)tp

1p2−

1]r2

1+[(

p1p2

)t(p

1p3−

x1)+

(p1p

3−x1

)tp1

p2]r

1+(p

1p3−

x1)t

(p1p

3−x1

)=0

這是乙個關於r1的一元二次方程,其中p1,p2,p3的各個分量是已知的,它們都是常量。解出這個方程可以得到r1的兩個值,取其中合理的值為r1,即可解出: [x

y]=p

1p2r

1+p1

p3

chan y t, ho k c. a ****** and efficient estimator for hyperbolic location[j]. ieee transactions on signal processing, 1994, 42(8):1905-1915.

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