基于泰勒级数展开的蜂窝tdoa定位新算法

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1、第6期张令文等：基于泰勒级数展开的蜂窝TDOA定位新算法·11·第28卷第6期通　信　学　报Vol.28No.62007年6月JournalonCommunicationsJune2007基于泰勒级数展开的蜂窝TDOA定位新算法张令文，谈振辉（北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室，北京100044）摘要：在蜂窝移动通信系统中，TDOA(到达时间差)是目前最有发展潜力的无线定位技术。其中的泰勒级数展开算法因为具有精度高和顽健性强等特点在求解非线性定位方程组中得到了广泛的应用，但它对初始值有很强的依赖性。在此基础上，提出一种混合优化算

2、法(HOA，hybridoptimizingalgorithm)将泰勒级数展开算法和最速下降法有机结合，扬长避短，既继承了泰勒级数展开算法的精确性和顽健性，又具备最速下降法迭代前期收敛速率快，计算量小的优点。仿真结果表明HOA算法能显著提高传统的泰勒级数展开算法的定位精度和定位效率。关键词：定位；混合优化算法；最速下降法；蜂窝网络中图分类号：TN966.4文献标识码：A文章编号：1000-436X(2007)06-0007-05NewTDOAalgorithmbasedonTaylorseriesexpansionincellularne

3、tworksZHANGLing-wen,TANZhen-hui(StateKeyLaboratoryofRailTrafficControlandSafety,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China)Abstract:TDOAisthemostpotentialpositioningtechniqueincellularmobiletelecommunicationsystems.Taylorseriesexpansionmethodhasbeenwidelyusedinsolvingn

4、onlinearequationsforitshighaccuracyandgoodrobustness.However,theperformanceofTaylor’smethoddependshighlyontheinitialestimation.Thereforeonenewalgorithm(HOA,hybridoptimizingalgorithm)wasproposedwhichcombinestheTaylorseriesexpansionmethodwithsteepestdecentmethod.Steepestdec

5、entmethodiswiththepropertiesoffastconvergenceattheinitialiterativenessandsmallcomputationcomplexity.HOAtakesgreatadvantagesofbothmethods.SimulationresultsshowthatHOAhasachievedbetterperformanceonpositioningaccuracyandefficiency.Keywords:positioning;hybridoptimizingalgorit

6、hm;steepestdecentmethod;cellularradionetworks第6期张令文等：基于泰勒级数展开的蜂窝TDOA定位新算法·11·收稿日期：2007-01-18；修回日期：2007-05-10基金项目：高速铁路智能交通综合信息系统与关键技术的研究基金资助项目（60332020）FoundationItem:ResearchonHigh-SpeedRailwayIntelligentTransportationInformationSystemandKeyTechniques(60332020)1引言近来，蜂窝系统中

7、无线定位逐渐成为信息服务的热点，它的服务范围广泛[1,2]。根据定位需要估计的电参量不同，定位技术可分为到达角度（AOA,angleofarrival）、到达时间（TOA）、到达时间差（TDOA）、到达频率差（FDOA）、到达相位（POA）、到达相位差（PDOA）及以上几种技术的混合定位算法[3]。TDOA是目前最有发展潜力的蜂窝系统移动台定位技术。它已经被应用在IS-95CDMA和GSM[4]。根据TDOA测量值得到的定位方程组具有非线性特点，通常需要先将其转化为线性方程组之后进行求解。Fang[5]给出了当非线性方程个数等于未第6期张

8、令文等：基于泰勒级数展开的蜂窝TDOA定位新算法·11·知定位坐标数时的解决方案，但是这个方法不能充分利用多余的测量量来改善位置坐标的准确度。Friedlander[6]考虑到运用额外测量参数