基于无线通信基站的三维定位方法与流程

技术特征：

1.一种基于无线通信基站的三维定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)获取基站BS坐标，计算出移动终端MT到基站的传播时间；

2)从所有基站BS中选取一个为目标基站定为BS₁，其他基站定为BS_i，i为大于1的自然数；

3)计算其他基站BS_i到目标基站BS₁的距离差Dbb_i1，并筛选其他基站BS_i，更新计算移动终端MT到筛选后的其他基站BS_i的传播时间；

4)运行α-TDOA算法，得到移动终端MT的坐标(x,y,z)；所述α-TDOA的运算公式为：

$\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ z\end{array}\right)={\left(\begin{array}{ccc}{A}_3& B_3& C_3\\ A_4& B_4& C_4\\ .& .& .\\ .& .& .\\ .& .& .\\ A_N& B_N& C_N\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}-S_3\\ -S_4\\ .\\ .\\ .\\ -S_N\end{array}\right)$

其中，

$A_i=\frac{1}{{\mathrm{v\τ}}_i}(-2X_1+2X_i)-\frac{1}{{\mathrm{v\τ}}_2}(2X_2-2X_1)$

$B_i=\frac{1}{{\mathrm{v\τ}}_i}(-2Y_1+2Y_i)-\frac{1}{{\mathrm{v\τ}}_2}(2Y_2-2Y_1)$

$C_i=\frac{1}{{\mathrm{v\τ}}_i}(-2Z_1+2Z_i)-\frac{1}{{\mathrm{v\τ}}_2}(2Z_2-2Z_1)$

$\begin{array}{c}{S}_i={\mathrm{\α}}^2{\mathrm{v\τ}}_i-{\mathrm{\α}}^2{\mathrm{v\τ}}_2+\frac{1}{{\mathrm{v\τ}}_i}({X_1}^2+{Y_1}^2+{Z_1}^2-{X_i}^2-{Y_i}^2-{Z_i}^2)\\ -\frac{1}{{\mathrm{v\τ}}_2}({X_1}^2+{Y_1}^2+{Z_1}^2-{X_2}^2-{Y_2}^2-{Z_2}^2)\end{array}$

上式中，α为加权因子，α∈(0,1)，A_i为第一参数；B_i为第二参数，C_i为第三参数；S_i为第四参数，(X₁,Y₁,Z₁)为目标基站BS₁的坐标，(X_i,Y_i,Z_i)为第i个其他基站BS_i的坐标；τ_i为移动终端MT到其他基站BS_i与目标基站BS₁的传播时间差；v为信号传播速度，取3*10⁸m/s。

2.根据权利要求1所述的基于无线通信基站的三维定位方法，其特征在于：所述步骤3)中使用k-NN分类算法，以其他基站BS_i到目标基站BS₁的距离差Dbb_i1作为判断标准进行筛选，每类中仅保留一个基站。

3.根据权利要求2所述的基于无线通信基站的三维定位方法，其特征在于：所述步骤3)中其他基站BS_i到目标基站BS₁的距离差Dbb_i1的计算公式为：

4.根据权利要求1所述的基于无线通信基站的三维定位方法，其特征在于：所述步骤4)之后还包括：

5)运行α优化算法，迭代优化加权因子α的值，根据优化后的加权因子α，更新计算得到移动终端MT的坐标(x,y,z)。

5.根据权利要求4所述的基于无线通信基站的三维定位方法，其特征在于：所述优化加权因子α的迭代次数为大于5次，每次迭代优化后舍弃超过1或者小于0的值。

6.根据权利要求4所述的基于无线通信基站的三维定位方法，其特征在于：所述α优化算法的公式为：

L＝ντ_i

${\mathrm{\α}}_i=\frac{{\mathrm{Dmb}}_{i1}}{L}$

${\mathrm{Dmb}}_{i1}=\sqrt{{(X_i-x)}^2+{(Y_i-y)}^2+{(Z_i-z)}^2-\sqrt{{(X_1-x)}^2+{(Y_1-y)}^2+{(Z_1-z)}^2}}$

其中：L为中间参数，Dmbi₁为移动终端MT与到达目标基站BS₁、其他基站BS_i的距离差。