基于到达角Kalman滤波的TDOAAOA定位算法

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1、第28卷第9期电子与信息学报Vol.28No.92006年9月JournalofElectronics&InformationTechnologySept.2006基于到达角Kalman滤波的TDOA/AOA定位算法①②①段凯宇张力军①(南京邮电大学信息工程系南京210003)②(安徽财经大学信息工程学院蚌埠233041)摘要基于Chan算法的TDOA/AOA定位算法是在Chan算法的信号到达时间差(TDOA)误差方程组里加上一个信号到达角(AOA)误差方程，利用加权最小二乘法(WLS)求解。其主要缺点是把移动台(MS)的横坐标、纵坐标与移动台到服

2、务基站(BS)之间的距离作为3个相互独立的变量，忽略了3者之间的相关性。需要进行两次WLS计算，且最终的解为二值根。当AOA测量误差的方差不断增大时，对应的定位误差也随之增大。该文利用Kalman滤波算法对AOA的值进行估计，并将上述的3个变量简化为一个，只需一次WLS即可求得唯一解，减少了计算量，消除了根的模糊性。仿真结果表明，该方法简单，计算量小，有较高的定位精度和较好的稳健性。关键词到达时间差(TDOA)，到达角(AOA)，Kalman滤波，定位中图分类号：TN929.53文献标识码：A文章编号：1009-5896(2006)09-1710-

3、04ATDOA/AOALocationAlgorithmBasedonKalmanFilteringAngleofArrival①②①DuanKai-yuZhangLi-jun①(TheDept.ofInformationEngineering,NanjingUniv.ofPostsandTelecommunications,Nanjing210003,China)②(CollegeofImformationEng.AnhuiUniv.ofFinance&Econonics,Bengbu233041,China)AbstractTheTDOA/AO

4、AlocationalgorithmsbasedontheChan’salgorithmaddanAOAerrorequationonthegroupofTDOAerrorequationsintheChan’salgorithmandresolvetheseequationsbytheWLSmethod.Buttheyassumetheabscissa,theordinateoftheMSandthedistancebetweentheMSandtheseveringBSarethreeindependentvariablesneglecting

5、theircorrelation.AndthenoperatetheWLSmethodtwicewitheachroothastwovalues.ThelocationerrorincreasesaccordingwiththeincrementofthevarianceofthemeasurementerrorofAOA.TheproposedalgorithmestimatesAOAbyKalmanfilterandsimplifiesthementionedthreevariablesintoone.Soitcangettheonlyroot

6、byusingtheWLSmethodonceandeliminatetheambiguity.Theresultofsimulationprovesitssimplification,lesscalculatingamount,betterlocationaccuracyandrobustness.KeywordsTimeDifferenceOfArrival(TDOA),AngleOfArrival(AOA),Kalmanfiltering,Location221引言rx111=−+−()()xyy作为3个相互独立的变量求解，忽略了3者之间的相

7、关性；第2次WLS求得的解是二值根，具随着移动通信技术的飞速发展，利用蜂窝网络对移动台[1]有模糊性，需要经过判断去掉一个解。并且总共进行了两次(MS)进行定位成为近年来的一个研究热点。Chan算法是一WLS计算，因而计算量较大。种基于TDOA(TimeDifferenceOfArrival)技术的定位算法，在本文利用Kalman滤波算法对AOA的值进行估计，利用高斯噪声环境下能取得较好的定位精度。随着智能天线阵在x，y，r之间的相关性，将这3个变量化简为一个x，只基站中的使用，当服务基站与MS之间为视距(LOS)环境时，1需一次WLS计算即可得唯

8、一解，有效地克服了Chan算法的基站能够测得比较精确的AOA(AngleofArrival)值，利用[2-5]缺点，因而形