文章编号1005-0388（2002）06-0633-04一种TDOA /AOA 混合定位算法及其性能分析!邓平李莉范平志（西南交通大学移动通信研究所，四川成都610031）摘要在蜂窝移动通信系统中，智能天线阵列的应用使得服务基站（BS ）能提供较准确的移动台（MS ）电波到达角（AOA ）测量值，从而可以用于对移动台的定位估计。
文中对文献［1］的电波到达时间差（TDOA ）定位算法进行了改进，提出了一种既能继承原算法的优良性能，又可充分利用AOA 测量值信息提高定位性能的TDOA /AOA 混合定位算法，该算法还具有解析表达式解。
仿真结果表明，只要AOA 测量值达到一定精度，该算法就能取得比文献［1］的单纯TDOA 定位算法更好的性能。
关键词到达时间差，到达角，移动台，加权最小二乘算法中图分类号TN929.53文献标识码AA hybrid TDOA /AOA location algorithm andits performance analysisDENG PingLI LiFAN Ping-zhi（Institute of Mobile Communication ，Southwest Jiaotong Uniuersity ，Chengdu Sichuan 610031，China ）Abstract In ceiiuiar mobiie communication systems ，due to the appiication of smart array an-tenna ，it is possibie for serving base station （BS ）to deiiver accurate angie of arrivai （AOA ）measurement of mobiie station （MS ）radio wave.In this paper ，a time difference of arrivai （TDOA ）iocation aigorithm in reference ［1］is extended to a TDOA /AOA hybrid iocation aigo-rithm which can not oniy inherit the good performance of the originai aigorithm ，but aiso im-prove the iocation accuracy by making fuii use of the AOA measurement.The new aigorithm ai-so has a ciosed-form soiution which has been derived in this paper.Simuiation shows that ，if a reasonabie precision of the AOA measurement is achieved ，much better iocation performance can be obtained ，compared with the singie TDOA iocation aigorithm in reference ［1］.Key wordsTDOA ，AOA ，MS ，WLS aigorithm1引言在蜂窝网络中提供对移动台（MS ）的定位服务即将成为各种蜂窝网络必须具备的基本功能［2］。
基于聚类和TDOA的无线基站定位算法研究方焕阳;李烨【摘要】为提高无线定位的精度,提出了基于聚类和TDOA的基站定位优化算法.首先,建立TDOA定位模型,采用Fang算法对移动终端的位置进行初步估计,并根据多个初步估计值获得的先验信息,去除双解情况下误差较大的估计位置;其次,采用K-means聚类算法进行聚类,进一步筛选出离群点,得到更精确的位置估计数据集,将其取平均后得到精确位置;最后,采用仿真实验验证算法的性能.实验结果表明,相对于经典Fang算法,所提算法具有更优的定位性能,应用前景广阔.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2019(052)002【总页数】7页(P311-317)【关键词】基站定位;到达时间差;非视距误差;Fang算法;K-means【作者】方焕阳;李烨【作者单位】上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093【正文语种】中文【中图分类】TN920 引言随着无线通信网络和移动互联网的蓬勃发展，提供基于地理位置信息的服务（Location Based Service，LBS）已经成为最具市场前景和发展潜力的业务之一。
从传统的GPS导航到大众点评、微信等基于地理位置的消费信息服务和社交软件，实现其功能的基础就是要通过手机、导航仪等终端设备收发信号，以获得距离、角度等测量信息，并利用定位算法将这些测量信息转换成坐标信息。
以全球定位系统（Global Positioning System，GPS）为代表的卫星定位技术尽管已能在室外开阔环境下提供高精度的定位服务，但在室内、地下等封闭环境，由于卫星定位信号受到障碍物阻挡、存在多径传播等影响，难以有效定位[1]。
这些应用环境大多位于市区，运营商通信基站分布较为密集，因此基于通信基站的定位系统能够发挥其优势。
依托无线定位技术的发展，基于地理位置信息的服务可以实现高精度导航、室内定点业务推送、大数据分析、人流疏导及客流分析、智能安防管理等新型业务，具有广阔的应用前景[2]。
UWB的三种算法详解超宽带UWB定位的三种常⽤定位算法，包括TDOA定位算法、TOF定位算法、TOA定位算法。
（⼀）TOF定位算法基于TOF的定位⽅法与基于TOA的定位⽅法在本质上是相同的，⽽TOF测距不依赖基站与标签的时间同步，故没有时钟同步偏差带来的误差，但TOF测距⽅法的时间取决于时钟精度，时钟偏移会带来误差。
为了减少时钟偏移量造成的测距误差，通常采⽤正反两个⽅向的测量⽅法，即远端基站发送测距信息，标签接收测距信息并回复，然后再由标签发起测距信息，远端基站回复，通过求取飞⾏时间平均值，减少两者之间的时间偏移，从⽽提⾼测距精度。
（⼆）TDOA定位算法基于TDOA的定位⽅法⼜称为双曲线定位，其原理是通过测量UWB信号从UWB标签到两个UWB基站之间传播时间的差值，得到UWB标签到两个UWB基站之间的固定距离差。
TDOA算法是对TOA算法的改进，它并不是直接利⽤信号到达时间，⽽是利⽤多个UWB基站接收到信号的时间差来确定移动⽬标的位置。
因此与TOA相⽐并不需要加⼊专门的时间戳来进⾏时钟同步，定位精度相对有所提⾼。
（三）TOA定位算法TOA定位算法即“到达时间”，这种⽅式定位是通过UWB基站和UWB标签之间的多次通信实现的，实际应⽤中为了更加靠谱，往往不仅仅是利⽤两次通信来测距，还会有更加复杂的多次通信来提⾼精度。
对于空间定位，只需要利⽤SX（球⾯相交法）便可以得出最后的坐标。
可见，为了⼀次定位，每个UWB基站和UWB标签之间要进⾏两次通信，故⼜将这种定位⽅式称为“Two-way-ranging”，简称“TWR”。
这种定位的优势在于其实现的便捷性和对硬件的宽容，只需要有⼏个摆放在不同位置的UWB基站和⼀个UWB标签便可进⾏定位，缺点⾸先⾃然是定位速度了，其次，由于每次通信的质量⽆法保证，⽽⼀对UWB基站/UWB标签⼜⽆法做⾃我的校准，精度⾃然也会受到影响。
TDOA即“到达时间差”，这种⽅式的⼀次测距是由两个UWB基站和⼀个UWB标签实现的。
