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专利号: 2019103322724
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于支持向量机的超宽带室内定位误差消除算法,其特征在于:包括步骤:(1)设定参考基站的数目以及参与定位基站的数目;

(2)采用TDOA算法进行初步定位,具体为:随机生成参考基站位置和目标基站的位置,设定IEEE超宽带室内信道相关参数,根据参与定位的参考基站的数目产生多种定位组合并且选择不同的计算方法得到定位结果,如果数目为3,采用求解双曲线方程的方法;如果数目大于3,则采用最小二乘估计;

(3)进行非视距误差鉴别;包括如下步骤:

(31)利用支持向量机算法对步骤(2)得到的初步定位结果计算得到各个定位组合的残差,并对得到的残差进行第一次的分类:先给计算得到的各个组合的残差排序,然后选出较大的前三个残差和较小的前三个残差,以这六个残差作为训练数据采用支持向量机进行训练,最后利用训练出的模型对剩余的数据进行分类;

所述残差ε的计算公式是:

其中,(xi,yi)是第i种定位组合的结果,(x,y)是目标基站的坐标。

(32)将所述步骤(31)中第一次分类得到的残差较大的结果,利用残差分析判决法进行第二次分类,即将残差作为权重赋给参考基站,权重公式为其中,wk为第k个参考基站的权重,εi为第i种定位组合的残差,Mk为第k个参考基站参与定位的组合的数量;

选出权重>0的基站作为第二次的分类结果,即具有非视距环境的参考基站;

(4)进行非视距环境的误差消除得到最终的定位结果,具体为:(41)利用步骤(3)得到的具有非视距环境环境的参考基站进行第二次的TDOA定位,假设定位组合有m种;

(42)计算出m种定位组合的残差,并将残差归一化,残差归一化公式为:其中,为第i种组合的归一化残差值,εi为第i种组合的残差值。

(43)利用步骤(52)计算得到的归一化残差值对定位结果进行加权,加权公式为:其中,为第i种组合的归一化残差值,(xe,ye)为非视距环境下的定位结果,(xi,yi)是第i种组合定位的结果;

(44)将非视距环境下的定位结果与不存在非视距环境的定位结果取平均,得到最终的定位结果。

2.根据权利要求1所述的超宽带室内定位误差消除算法,其特征在于:所述步骤(2)具体为:(21)随机产生N个参考基站和1个目标基站的位置;

(22)从N个参考基站中选取K个基站进行定位,K≥3;

(23)如果K=3,则执行步骤(24);

(24)假设选取的三个基站分别为BS1,BS2和BS3,通过目标基站向参考基站BS1和BS2发射信号,得到目标基站到两个参考基站之间的时间差,从而得到距离差,确定该目标基站一定处于以这两个参考基站为焦点的双曲线上,并列出一个关于目标位置的方程;同理通过参考基站BS1和BS3得到另一个方程,最终得到方程组:其中,(x,y)是目标基站的坐标;(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)分别是参考基站BS1、BS2、BS3的坐标;r1,r2,r3分别是目标基站到三个参考基站的距离;t1,t2,t3分别是目标基站发送信号到三个参考基站的时间;c为光速;

通过解方程组确定目标基站的位置;

(25)如果K>3,执行步骤(26);

(26)仿照步骤(24)得到双曲线方程,并将双曲线方程写成矩阵的形式,然后利用最小二乘估计求解得到目标基站的位置。

3.根据权利要求1所述的超宽带室内定位误差消除算法,其特征在于:还包括验证步骤,具体为:计算出TDOA算法第一次定位结果的平均值作为误差消除前的定位结果,利用步骤(3)得到的非视距环境下消除误差的定位结果和视距环境下的定位结果取平均作为误差消除后的定位结果,计算误差消除后的残差与误差消除前的残差的比值来对算法的正确性进行验证。