TDOA定位算法之两步加权最小二乘(TWLS)算法二:TWLS算法

供稿:hz-xin.com     日期:2025-01-18
TDOA定位方程涉及目标和辅助变量,定位精度依赖于两者的关联。为此,两步加权最小二乘(TWLS)算法被引入以提升定位精度。

TWLS算法分为两步。第一步不利用辅助变量,直接进行求解。第二步则将辅助变量与目标关联起来进行求解。

TWLS算法的第一阶段,在存在测量误差的情况下,将方程(8)转换为含有误差的测量向量计算得到的结果,表示为[公式]。利用泰勒展开方法,将[公式]分解为多个部分,其中[公式]代表向量的第[公式]个元素。

针对上述展开结果,将式(2)代入式(1),得到优化后的公式。由此,可以计算权重矩阵,但权重矩阵的计算依赖于目标位置,故在计算权重矩阵前需对目标位置进行初步估计。基于最小二乘(LS)准则,得到目标的初始估计值,进而计算权重矩阵。在权重矩阵确定后,可以求出第一阶段的估计结果。

第一阶段估计结果的协方差矩阵,表示目标估计的不确定度,通常表示为[公式]。基于第一阶段估计结果,可获取目标位置的正负号先验信息。

第二阶段,通过建立辅助变量与目标的关系方程,利用已知的权重矩阵,对目标进行进一步优化求解,得到第二阶段的估计结果,表示为[公式]。

综合第一、第二阶段的估计结果,最终定位结果为[公式]。此结果的协方差矩阵,反映最终估计的不确定性,表示为[公式]。完成定位过程后,可利用MATLAB进行仿真验证,以评估算法性能。

DOA定位算法之加权最小二乘(WLS)算法二:WLS算法
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