闫雷兵　陆音　张业荣

(1.南京邮电大学电子科学与工程学院,南京 210003;2.河南科技学院,新乡 453003)



基于改进最小二乘算法的TDOA/AOA定位方法

闫雷兵1,2陆音1张业荣1

(1.南京邮电大学电子科学与工程学院,南京 210003;2.河南科技学院,新乡 453003)

摘要针对现有的两步加权最小二乘(Two-stage Weighted Least Squares, TSWLS)和约束加权最小二乘(Constrained Weighted Least Squares,CWLS)在TDOA/AOA混合定位中可能产生测量矩阵奇异的情况,提出了一种改进的CWLS算法来消除奇异矩阵求逆运算.其主要思想是在约束条件下,用含有移动台位置坐标的价值函数对移动台坐标和附加变量分别取偏微分,分离出引入的附加变量,使移动台位置坐标与附加变量分别位于线性方程的两边,求解关于附加变量的一元二次方程,因此避免了对奇异矩阵求逆的运算.在零均值的高斯白噪声环境下,且移动台位于或接近监测基站阵列中心时,通过MATLAB仿真验证了改进的CWLS算法比TSWLS和CWLS算法均能取得更高的定位精度,可以达到克拉美-罗下界(Cramér-Rao Lower Bound,CRLB).

关键词加权最小二乘;约束优化;到达时间差;到达角

引言

目标源定位技术在最近的几十年来一直备受科研人员的关注,也是当今世界科学领域的研究热点之一.它广泛应用于雷达、声纳、导航、无线通信、传感器网络等领域,而快速发展的蜂窝移动通信系统,使人们对移动台的定位技术越来越感兴趣,并且因政府的强制性要求和市场利益的驱动,基于定位服务的研究得到各大通信公司、大学和科研机构的重视.由于通信系统中智能天线……