(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(10)申请公布号 CN 104793179 A
(43)申请公布日 2015.07.22
(21)申请号 CN201410743452.9
(22)申请日 2014.12.09
(71)申请人 上海浩屹无线技术有限公司
    地址 201114 上海市闵行区浦江新骏环路245号E区611室
(72)发明人 不公告发明人
(74)专利代理机构
    代理人
(51)Int.CI
     
                                                                  权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
      一种基于完好性检测的TDOA无源定位方法
(57)摘要
      本发明公开了一种基于完好性检测的TDOA无源定位方法，本方法的具体步骤包括：相关检测TDOA计算模块；Levenberg-Marqardt正则化定位计算模块；最小二乘残差的完好性检测模块；基于最大似然的故障识别检测模块等四个功能模块。通过相关检测TDOA计算模块得到距离差的测量结果，建立非线性方程组，采取了正则化方法，确保了非线性方程组的快速收敛；同时通过完好性检测，能够对TDOA定位系统各个传感器进行故障检测和识别，保障系统定位精度的可靠性，尤其适用无源定位的实际工程应用。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种基于完好性检测的TDOA无源定位方法,其特征在于该方法的具体步骤为:
       
第一步:搭建TDOA无源定位系统
       
搭建TD0A无源定位系统,包括:相关检测TDOA计算模块;Levenberg-Marqardt正则化定位计算模块;最小二乘残差的完好性检测模块;基于最大似然的故障识别检测模块;基于相关检测TDOA计算模块的功能是完成距离差距离测量计算;
       
Levenberg-Marqardt正则化定位计算模块的功能是完成TDOA非线性方程组的快速迭代收敛,得到方程组的解;
        正则匹配快代理
基于最小二乘残差的完好性检模块的功能是对TDOA的定位结果进行完好性检测,即定位结果在一定的置信度范围内满足定位精度要求;
       
基于最大似然的故障识别检测模块是在完好性检测的基础上,基于最大似然原理识别剔除存在故障的传感器输出的TDOA结果;第二步:基于相关检测TDOA计算模块完成TDOA距离差的计算
       
基于相关检测TDOA计算模块将两个传感器A/D采样记录的同一信号的离散信号数据进行相关处理,选择最大相关值对应时间差作为TDOA时间差,据此得到距离差.
       
第三步:Levenberg-Marqardt正则化定位计算模块完成TDOA定位结果的初步计算
       
Levenberg-Marqardt正则化定位计算模块根据TDOA的几何关系建立定位方程组,该方程组为多个双曲面方程组成的非线性方程组. 由于方程组包含信号源3维位置坐标,即3个未知数,因此距离差的数据量                                               
;方程组对应的向量形式为:
       
       
                      (1)
       
其中:
为
距离差向量;
       
     
为
距离差的噪声向量
       
如果各个监测传感器位置分布合理,则(1)对应的问题可以利用非线性最小二乘解算,但是传感器位置分布不太合理,则问题就变成一个非线性的病态方程,方程难以快速收敛,Levenberg-Marqardt正则化方法选择正则化因子,构建正则化方程,确保非线性方程组的快速收敛到正确结果;其计算过程如下:
       
1)采取迭代算法,需要计算之前给出信号源的初始位置,这样便于程序快速收敛,如果第1次TDOA定位,可以用传感器位置坐标的平均值作为信号源的初始位置, 如果不是第1次定位,可以将上一时刻的定位结果作为本次定位解算的初值,初始点选为
,确定终止控制常数
,计算
, 令
,
;
       
2) 计算
,
对应的雅可比矩阵
,构造增量正则化方程
;简写为:
3)通过求解增量正规方程,得到

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