一种计算到达时间差定位精度的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种计算到达时间差定位精度的方法及装置，应用于定位处理服务器，预先获得与目标移动台关联的至少四个基站的坐标，方法包括：确定用于计算达到时间差定位精度的主站；根据目标移动台的坐标、主站的坐标及到达时间方差、除主站之外的其他基站的坐标及到达时间方差，确定其他基站与主站的关系；确定到达时间差定位的补偿值矩阵；判断补偿值矩阵的向量模长是否不大于第一预设门限阈值；如果是，确定到达时间差定位的误差协方差矩阵；将误差协方差矩阵的迹，确定为到达时间差定位精度。应用本发明专利技术实施例，能够在移动台处于未知坐标的情况下，可以根据基站与移动台之间的关系确定到达时间差定位的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线定位
，特别涉及一种计算到达时间差定位精度的方法及装置。
技术介绍
到达时间差(TimeDifferenceofArrival，简称为TDOA)定位是一种利用时间差进行定位的方法。通过测量信号到达监测站的时间，可以确定信号源的距离。利用信号源到各个监测站的距离，就能确定信号的位置。但是绝对时间一般比较难测量，通过比较信号到达各个监测站的时间差，就能作出以监测站为焦点、距离差为长轴的双曲线，双曲线的交点就是信号的位置。目前TDOA定位技术已广泛应用于各种信号体质的室内定位之中，通过计算TDOA定位精度以作为TDOA与其他定位方法协同解算的基础已经成为研究的重点。现有技术中，计算TDOA定位精度的方法为：设定采样点坐标(x，y)；将移动台置于采样点处，将每次所确定的移动台位置坐标记为(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)…(xi，yi)；通过对差值(xi-x，yi-i)做统计，计算得到其标准差和方差。方差越大说明定位结果与采样值之间的误差越大，TDOA定位的精度越低；反之，方差越小说明定位结果与采样值之间的误差越小，TDOA定位的精度越高。但是，上述计算TDOA定位精度的方法仅能应用在移动台位于已知坐标的情况下，对于移动台处于未知坐标的情况下，不能利用上述方法计算TDOA定位精度。
技术实现思路
本专利技术实施例公开了一种计算到达时间差定位精度的方法及装置，解决如何在移动台处于未知坐标的情况下，计算TDOA定位精度的技术问题。技术方案如下：为达到上述目的，本专利技术实施例公开了一种计算到达时间差定位精度的方法，应用于定位处理服务器，预先获得与目标移动台关联的至少四个基站的坐标，所述方法包括：针对所述至少四个基站中的任意一个基站，获得预设时间段内所述基站向所述目标移动台发送信号的N个到达时间；根据所述N个到达时间中的每一个到达时间，确定所述到达时间的误差；根据所确定的N个到达时间，确定所述N个到达时间对应的一个到达时间方差；将所述至少四个基站中的任意一个基站，确定为用于计算达到时间差定位精度的主站；根据所述目标移动台的坐标、所述主站的坐标及到达时间方差、除所述主站之外的所述至少四个基站中的其他基站的坐标及到达时间方差，确定除所述主站之外的所述至少四个基站中的其他基站与所述主站的关系；根据所述关系，确定到达时间差定位的补偿值矩阵；判断所述补偿值矩阵的向量模长是否不大于第一预设门限阈值；如果是，根据所述补偿值矩阵，确定到达时间差定位的误差协方差矩阵；将所述误差协方差矩阵的迹，确定为到达时间差定位精度。较佳的，在所述补偿值矩阵的向量模长大于所述第一预设门限阈值的情况下，所述方法还包括：将当前所述目标移动台的坐标与所述补偿值矩阵中对应的行向量值相加，得到新的所述目标移动台的坐标，继续执行所述确定除所述主站之外的所述至少四个基站中的其他基站与所述主站的关系的步骤。较佳的，确定除所述主站之外的所述至少四个基站中的其他基站与所述主站的关系，为：除所述主站之外的所述至少四个基站中的其他基站与所述主站到所述目标移动台的距离差方程(x-x1)2+(y-y1)2+(z-z1)2-(x-xi)2+(y-yi)2+(z-zi)2=R1-Ri=c*(t1-ti+ϵ1-ϵi)]]>其中，i的范围为[2，N]，(xi,yi,zi)为存在于服务器数据库中的所述至少四个基站中的其他基站的坐标，(x1,y1,z1)为存在于服务器数据库中的所述主站的坐标，(x,y,z)为预先设置的所述目标移动台的初始坐标，ti为所述至少四个基站中的其他基站的到达时间，t1为所述主站的到达时间，εi为所述至少四个基站中的其他基站的到达时间误差，ε1为所述主站的到达时间误差，得到所述至少四个基站中的其他基站与所述目标移动台之间的距离为Ri＝c*(ti+εi)，所述主站与所述目标移动台之间的距离为R1＝c*(t1+ε1)，c为信号传播速度即光速。较佳的，所述根据所述关系，确定到达时间差定位的补偿值矩阵，为：按照泰勒公式展开所述距离差方程，略去高阶无穷小量后得到Gδ＝b，式中，G=x1-x′R1′-x2-x′R2′y1-y′R1′-y2-y′R2′z1-z′R1′-z2-z′R2′x1-x′R1′-x3-x′R3′y1-y′R1′-y3-y′R3′z1-z′R1′-z3-z′R3′x1-x′R1′-x4-x′R4′y1-y′R1′-y4-y′R4′z1-z′R1′-z4-z′R4′.........x1-x′R1′-xi-x′Ri′y1-y′R1′-yi-y′Ri′z1-z′R1′-zi-z′Ri′]]>b=c*(t1-t2+ϵ1-ϵ2)-(x′-x1)2+(y′-y1)2+(z′-z1)2+(x′-x2)2+(y′-y2)2+(z′-z2)2c*(t1-t3+ϵ1-ϵ3)-(x′-x1)2+(y′-y1)2+(z′-z1)2+(x′-x3)2+(y′-y3)2+(z′-z3)2c*(t1-t4+ϵ1-ϵ4)-(x′-x1)2+(y′-y1)2+(z′-z1)2+(x′-x4)2+(y′-y4)2+(z′-z4)2...c*(t1-ti+ϵ1-ϵi)-(x′-x1)2+(y′-y1)2+(z′-z1)2+(x′-xi)2+(y′-yi)2+(z′-zi)2]]>δ=ΔxΔyΔz+ϵxϵyϵz]]>其中，x',y',z'为预先设置的所述目标移动台的初始迭代位置坐标参数，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算到达时间差定位精度的方法，其特征在于，应用于定位处理服务器，预先获得与目标移动台关联的至少四个基站的坐标，所述方法包括：针对所述至少四个基站中的任意一个基站，获得预设时间段内所述基站向所述目标移动台发送信号的N个到达时间；根据所述N个到达时间中的每一个到达时间，确定所述到达时间的误差；根据所确定的N个到达时间，确定所述N个到达时间对应的一个到达时间方差；将所述至少四个基站中的任意一个基站，确定为用于计算达到时间差定位精度的主站；根据所述目标移动台的坐标、所述主站的坐标及到达时间方差、除所述主站之外的所述至少四个基站中的其他基站的坐标及到达时间方差，确定除所述主站之外的所述至少四个基站中的其他基站与所述主站的关系；根据所述关系，确定到达时间差定位的补偿值矩阵；判断所述补偿值矩阵的向量模长是否不大于第一预设门限阈值；如果是，根据所述补偿值矩阵，确定到达时间差定位的误差协方差矩阵；将所述误差协方差矩阵的迹，确定为到达时间差定位精度。

【技术特征摘要】
1.一种计算到达时间差定位精度的方法，其特征在于，应用于定位处理服务器，预先获
得与目标移动台关联的至少四个基站的坐标，所述方法包括：
针对所述至少四个基站中的任意一个基站，获得预设时间段内所述基站向所述目标移
动台发送信号的N个到达时间；
根据所述N个到达时间中的每一个到达时间，确定所述到达时间的误差；
根据所确定的N个到达时间，确定所述N个到达时间对应的一个到达时间方差；
将所述至少四个基站中的任意一个基站，确定为用于计算达到时间差定位精度的主
站；
根据所述目标移动台的坐标、所述主站的坐标及到达时间方差、除所述主站之外的所
述至少四个基站中的其他基站的坐标及到达时间方差，确定除所述主站之外的所述至少四
个基站中的其他基站与所述主站的关系；
根据所述关系，确定到达时间差定位的补偿值矩阵；
判断所述补偿值矩阵的向量模长是否不大于第一预设门限阈值；
如果是，根据所述补偿值矩阵，确定到达时间差定位的误差协方差矩阵；
将所述误差协方差矩阵的迹，确定为到达时间差定位精度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述补偿值矩阵的向量模长大于所述第
一预设门限阈值的情况下，所述方法还包括：
将当前所述目标移动台的坐标与所述补偿值矩阵中对应的行向量值相加，得到新的所
述目标移动台的坐标，继续执行所述确定除所述主站之外的所述至少四个基站中的其他基
站与所述主站的关系的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，确定除所述主站之外的所述至少四个
基站中的其他基站与所述主站的关系，为：
除所述主站之外的所述至少四个基站中的其他基站与所述主站到所述目标移动台的
距离差方程
(x-x1)2+(y-y1)2+(z-z1)2-(x-xi)2+(y-yi)2+(z-zi)2=R1-Ri=c*(t1-ti+ϵ1-ϵi)]]>其中，i的范围为[2，N]，(xi,yi,zi)为存在于服务器数据库中的所述至少四个基站中的
其他基站的坐标，(x1,y1,z1)为存在于服务器数据库中的所述主站的坐标，(x,y,z)为预先
设置的所述目标移动台的初始坐标，ti为所述至少四个基站中的其他基站的到达时间，t1为
所述主站的到达时间，εi为所述至少四个基站中的其他基站的到达时间误差，ε1为所述主站
的到达时间误差，得到所述至少四个基站中的其他基站与所述目标移动台之间的距离为Ri＝c*(ti+εi)，所述主站与所述目标移动台之间的距离为R1＝c*(t1+ε1)，c为信号传播速度即
光速。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述关系，确定到达时间差定位
的补偿值矩阵，为：
按照泰勒公式展开所述距离差方程，略去高阶无穷小量后得到Gδ＝b，式中，
G=x1-x′R1′-x2-x′R2′y1-y′R1′-y2-y′R2′z1-z′R1′-z2-z′R2′x1-x′R1′-x3-x′R3′y1-y′R1′-y3-y′R3′z1-z′R1′-z3-z′R3′x1-x′R1′-x4-x′R4′y1-y′R1′-y4-y′R4′z1-z′R1′-z4-z′R4′.........x1-x′R1′-xi-x′Ri′y1-y′R1′-yi-y′Ri′z1-z′R1′-zi-z′Ri′]]>b=c*(t1-t2+ϵ1-ϵ2)-(x′-x1)2+(y′-y1)2+(z′-z1)2+(x′-x2)2+(y′-y2)2+(z′-z2)2c*(t1-t3+ϵ1-ϵ3)-(x′-x1)2+(y′-y1)2+(z′-z1)2+(x′-x3)2+(y′-y3)2+(z′-z3)2c*(t1-t4+ϵ1-ϵ4)-(x′-x1)2+(y′-y1)2+(z′-z1)2+(x′-x4)2+(y′-y4)2+(z′-z4)2...c*(t1-ti+ϵ1-ϵi)-(x′-x1)2+(y′-y1)2+(z′-z1)2+(x′-xi)2+(y′-yi)2+(z′-zi)2]]>δ=ΔxΔyΔz+ϵxϵyϵz]]>其中，x',y',z'为预先设置的所述目标移动台的初始迭代位置坐标参数，
G为所述系数雅
各比矩阵，δ为所述补偿值矩阵，b为所述误差，为结果误差矩阵，εx、εy、εz分别为在误差
存在的情况下，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓中亮，周巘，翟晨阳，张森杰，林洁，李程，焦继超，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11