基于最优线性无偏估计的TDOA定位算法-论文.pdf

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1、第32卷第8期计算机应用研究Vo1．32No．82015年8月ApplicationResearchofComputersAug．2015基于最优线性无偏估计的TDOA定位算法水关维国，高阳，姚清志(辽宁工业大学电子与信息工程学院，辽宁锦州121001)摘要：为了减小到达时间差(timediferenceofarrival，TDOA)方法在定位过程中存在的系统测量噪声和非视距误差，提出了一种基于最优线性无偏估计的TDOA定位算法。该方法首先利用Chan算法计算定位初始位置，在初始位置处泰勒级数展开得到位置估计量的线性模型，并求取误差加权矩阵、系数矩阵及

2、协方差矩阵等参数；然后采用加权最小二乘法对最终位置进行最优无偏估计，同时推导出定位误差的最小方差阵。仿真实验结果表明，在相同环境下该算法的定位精度优于Chan和Taylor算法，同时显著减小了算法的运算量。关键词：到达时间差；定位误差；非视距；最优线性无偏估计；最小方差中图分类号：TN915．09文献标志码：A文章编号：1001—3695(2015)08—2472—03doi：10．3969／j．issn．1001—3695．2015．08．056TDOAlocationalgorithmbasedonbestlinearunbiasedestimat

3、ionGuanWeiguo，GaoYang，YaoQingzhi(CollegeofElectronic&InformationEngineering，LiaoningUniversityofTechnology，JinzhouLiaoning121001，China)Abstract：ToreducethesystemmeasurementnoiseandNLOSerrorexistingintheprocessoftimedifferenceofarrival(TDOA)locationmethod，thispaperproposedaTDOAlo

4、cationalgorithmbasedonthebestlinearunbiasedestimation．ThismethodusedChanalgorithmtocalculateaninitiallocation．thenobtainedthelinearmodelofthelocationestimatorsbyTaylorseriesexpansionintheinitialestimatedposition．Aftercalculatingtheell'orweighringmatrix，coefficientmatrix，covarian

5、cematrixandotherparameters，thealgorithmacquiredthefinallocationoftheoptimalunbiasedestimationbyWLS，anddeducedthepositioningerrorofminimumvariancematrix．ThesimulationresultsshowthatlocationaccuracyoftheproposedalgorithmissuperiortoChanalgorithmandTayloralgorithminthesamecondition

6、，meanwhilethisalgorithmdecreasesthecomputationalcomplexityofthealgorithm．Keywords：timedifferenceofarrival；locationeror；nonlineofsight；bestlinearunbiasedestimation；minimumvariance随着移动通信技术的发展和位置信息需求的日益增加，无差方差作为评价定位准确率的标准，，最大限度地减小在实线定位技术的应用范围也越来越广，如车辆导航、个人定位导际无线定位过程中存在的各种误差，得到线性模型下

7、的一致最航、紧急救援、行业物流监控等领域。基于TDOA定位方法因小风险线性估计，实现移动台(mobilestation，MS)位置的最优其无须基站同步要求和较好的定位精度受到了广泛的关注，该估算，使TDOA定位算法的性能进一步接近给定估计的克拉美方法可以在一定程度上减小测量噪声的影响，同时不需要增加劳下界(CramerRaolowerbound，CRLB)。额外开销⋯。但由于定位过程中受到非视距传播及测量噪声因素的影响，较大程度上制约了室外定位精度的提高J。所1TDOA数学模型以，为提高定位性能，研究系统测量噪声和非视距误差条件下无线定位系统中采用TD

8、OA定位方法对移动台进行位置的TDOA最优定位估计算法具有重要的应用意义。估计时，首先测得某个