一种基于tdoa的三基站移动通信定位算法

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1、32电子工程2010年第2期一种基于TDOA的三基站移动通信定位算法谷玉祥，杨恒，曾辉，(1．中国人民解放军61764部队，三亚572013；2．电子工程学院，合肥230037)摘要：通过建立到达时间差(TDOA)定位模型，并运用牛顿迭代法对模型进行求解，给出了一种基于TDOA的三基站移动通信定位算法。该算法不需要新建坐标系来确定三基站的经纬高坐标，即可对移动终端进行三维定位。方针结果表明，该算法定位精度较高，可以满足应用需求。关键词：到达时间差；三基站；定位；算法AnAlgorithmforTri·s

2、tationMobileTelecommunicationLocationBasedonTDOAGUYu—xiang，YANGHeng，ZENGHui’(1．Unit61764ofPLA，Sanya572013；2．ElectronicEngineeringInstitute，Hefei230037)Abstract：BybuildingTDOAlocationmodelandadoptingNewton·IterationmethodtOSO

3、Vethemodel，analgorithmf．ortrl

4、—stationmobiletelecommunicationlocationbasedonTDOAispresented．Accordingtothisalgorithm．nonewcoordi-hatesystemisneededtobebuilttodefinethelongitude，latitudeandaltitudeofthetri—station．Sothethree—dimensionallocationofthemobileterminalisgained．Simulationres

5、ultsshowthatthealgorithmcanachievehighlocationprecision．Keywords：TDOA；tri—station；location；algorithm移动定位领域研究的热点。1引言基于TDOA的移动通信定位系统，一般需要四个基站对一个移动终端进行定位，四站分别接收来自移动终端的信号，可得三路时差数据，由三随着现代通信技术特别是3G系统的迅速发个时差方程联立得定位方程组，实现对移动终端展，以及人员搜救、特殊人员监控、物流监控、个人的三维定位。本文提出的定位

6、算法基于地心坐标移动定位等领域的需求不断增加，移动通信中的定位技术获得了广泛的关注。系，只需三个基站即可完成对移动终端的三维定位。三站对来自移动终端的信号进行测量，得两目前，全球范围内普遍使用的移动定位技术主要有四种：E—OTD技术、Cel1．ID技术、A．GPS技路时差数据，辅助WGS一84地球模型的约束。同术和TDOA技术。其中E．OTD技术是基于终端的时，两个时差方程联立地球模型方程可得定位方定位技术，需要移动终端(手机)进行参数测量和程组。运用牛顿迭代法解定位方程组，即可得移动终端的三维坐标。该

7、算法不需要新建坐标系，计算，因此需要对手机进行修改。Cell—ID技术是给出基站的大地经、纬度坐标，即可实现，且定位基于网络的定位技术，但其定位精度较低，往往不能满足定位需求。A—GPS技术是一种网络与终端精度较高。混合的定位技术，其定位精度较高，但其需通过多次网络传输，也需要对移动终端进行修改，另外这2定位模型种技术还依赖于GPS系统。‘。。基于TDOA技术的移动定位技术是一种基于网络的定位技术，不依没地球表面一点所在位置的经度为L，纬度赖GPS系统，实现容易，定位精度高，正日益成为为B，高度为日，卯

8、酉圈曲率半径为』v，其在地心谷玉祥，等：一种基于TDOA的三基站移动通信定位算法33直角坐标系中的坐标为(，Y，=)，则在WGS．84椭(4)式中，r0、r、r2分别为移动终端到三个球模型下，地心(地固)直角坐标和大地经纬高坐基站的距离，c为电磁波速度，△￡、△￡分别为信标的转换关系为_2]：号从移动终端到基站1与到基站2、3的时差。rx=(Ⅳ+日)c。scos解此方程组即可得移动终端的坐标(，Y，{Y=(Ⅳ+)cosBsinL(1)z)，进而由(2)式，求得其经纬高坐标。L=『Ⅳ(1一e0)+1sin

9、B=arctan—3定位算法B⋯ctan√号+Y一aecos0。对于定位方程组(4)，可利用牛顿迭代法求解。H：．V~x2+y2_一N3．1牛顿迭代格式coB对于非线性方程组F(X)=0，其牛顿迭代格(1)、(2)式中，式为：[3'4】⋯rct帅南X‘“’：X‘¨_[F(x‘)F(x‘’)(5)式中，k=0，1，2⋯为迭代次数，X=、，1一esinB[Yz]，F(X)=[]。结合(4)式，则e==——=~／(一2)+(Y—Y2)+(一z2)