本文复现文章:
- 王桂杰,焦良葆,曹雪虹.基于最小二乘法的室内三维定位算法研究[J].计算机技术与发展,2020,30(04):69-73.
按照文章的核心算法,复现了TDOA下的最小二乘在三维环境中的改进定位方法,方法可以明显提升Z轴的定位精度
文章目录
- 概述
- 运行结果展示
- matlab代码
- 完整代码
概述
代码实现了一种改进的加权最小二乘法(LS)用于三维TDOA定位,主要解决传统LS方法在高度方向估计精度不足的问题。通过4个基站的到达时间差(TDOA)测量值,实现三维空间中待定位节点的坐标解算。代码包含以下关键模块:
- 场景配置:定义基站拓扑与测试点分布
- 信号建模:生成含噪声的TDOA测量值
- 定位解算:
- 传统LS方法:直接求解三维坐标
- 改进LS方法:分层解算(二维平面+高度优化)
- 性能评估:计算定位误差并进行三维可视化
TDOA观测模型:
设基站坐标为 b i = [ x i , y i , z i ] T \boldsymbol{b}_i = [x_i,y_i,z_i]^T bi=[xi,yi,zi]T, 待定位点为 p = [ x , y , z ] T \boldsymbol{p}=[x,y,z]^T p=[x,y,z]T,则距离差测量值为:
Δ r i j = ∥ p − b i ∥ − ∥ p − b j ∥ + ε i j \Delta r_{ij} = \|\boldsymbol{p}-\boldsymbol{b}_i\| - \|\boldsymbol{p}-\boldsymbol{b}_j\| + \varepsilon_{ij} Δrij=∥p−bi∥−∥p−bj∥+εij
其中 ε i j \varepsilon_{ij} εij为测量噪声,服从 N ( 0 , σ 2 ) \mathcal{N}(0,\sigma^2) N(0,