CN101272605A - 一种移动终端定位方法和定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动终端的定位方法，包括：A.确定移动终端在定位初始时刻的位置；B.在定位初始时刻之后的时刻，确定当前时刻移动终端与各测量单元间的信号到达时间差以及该移动终端与各测量单元连线方向上的径向速度；C.利用移动终端在上一时刻的位置、所述当前时刻的信号到达时间差以及径向速度，计算该移动终端在当前时刻的位置。本发明还公开了一种用于移动终端定位的装置，该装置包括：检测模块、数据处理模块和存储模块。本发明的技术方案能够在移动终端的定位过程中稳定地获得较高的定位精度。

Description

一种移动终端定位方法和定位装置

技术领域

本发明涉及无线通信系统中的定位技术，尤其涉及一种移动终端(MT)定位方法和定位装置。

背景技术

移动通信技术的发展和进步，不仅可以使得人们利用移动终端实现相互沟通交流，而且由于无线信号的特殊性，诸多机构和组织还可以通过确定移动终端的位置，来为用户提供类型繁多的位置服务，例如：基于移动终端位置的紧急事件报警、亲友位置查询以及城市信息查询等。

目前，由于位置服务的发展，定位技术获得了前所未有关注。根据定位参数的测量位置分类，定位技术包括基于移动终端的定位、基于基站的定位以及混合定位等；另外，根据定位所需参数分类，定位技术包括基于到达信号强度(RSS)的定位、基于到达时间(TOA)的定位、基于到达时间差(TDOA)的定位以及基于上述参数的任意组合的定位等。

基于TDOA的定位是应用较为广泛的一种定位方式。在这种定位方式下，通过检测移动终端信号到达两个基站的时间差来实现定位。具体来说，移动终端一定位于以两个基站为焦点的双曲线上。因此，首先移动终端向两个基站发送信号，并通过测量而获得该移动终端信号到达这两个基站的时间差；然后，利用已知的电磁波传输速度计算出移动终端与两个基站的距离差，再以移动终端的二维位置坐标为变量，通过建立两个以上双曲线方程，求解双曲线的交点即可得到移动终端的二维位置坐标，从而实现定位。

在实际的执行过程中，由于反射物体和散射体的存在，移动信道中会产生不断变化的环境，使得信号能量在幅值、相位和时间延迟方面产生弥散。不同多径分量的随机幅值和相位引起信号强度的扰动，从而产生小尺度衰落和信号畸变，使接收信号的信噪比严重下降。此外，码分多址(CDMA)系统中各用户均使用同一频段，这样在移动终端和基站之间传输的信号会受到多址干扰。由于基于TDOA的定位方式中，移动终端信号到达两个基站的时间差是实现定位的基础，但是多径干扰和多址干扰会在很大程度上影响用以确定时间差的信号，因此，利用现有的基于TDOA的定位方式，仅能在干扰较小的情况下，保证定位精度。换言之，从长期的统计结果看，现有基于TDOA的定位方式无法稳定地获得较高的定位精度。

发明内容

本发明提供一种移动终端定位方法，能够稳定地保证较高的定位精度。

在本发明的移动终端定位方法中，包括：

A.确定移动终端在定位初始时刻的位置；

B.在定位初始时刻之后的时刻，确定当前时刻移动终端与各测量单元间的信号到达时间差以及该移动终端与各测量单元连线方向上的径向速度；

C.利用移动终端在上一时刻的位置、所述当前时刻的信号到达时间差以及径向速度，计算该移动终端在当前时刻的位置。

较佳地，步骤A所述确定移动终端在初始时刻的位置为：

根据定位初始时刻移动终端与各测量单元间的信号到达时间差，确定该移动终端的初始位置。

较佳地，步骤A所述确定该移动终端的初始位置包括：

A1.确定各测量单元的位置坐标，测量移动终端在定位初始时刻与各测量单元间的到达时间差，并利用定位初始时刻的到达时间差，计算移动终端在初始时刻与各测量单元间的位置差；

A2.利用计算出的位置差以及各测量单元的位置坐标，迭代计算出移动终端在初始时刻与各测量单元的距离估计值，并确定定位初始时刻的距离估计值对角阵；

A3.根据所确定的距离估计值对角阵，计算移动终端初始位置的可选解，并从可选解中选择一个最优解作为该移动终端的初始位置。

较佳地，步骤A2所述迭代计算出移动终端在初始时刻与各测量单元的距离估计值，并确定距离估计值对角阵包括：

A21.根据公式 ${\hat{s}}_{,0}={\left({G_{,0}}^T{\left({\mathrm{BQ}}_{d,0}{B}^T\right)}^{-1}{G}_{,0}\right)}^{-1}{G_{,0}}^T{\left({\mathrm{BQ}}_{d,0}{B}^T\right)}^{-1}{h}_{,0},$ 对定位初始时刻的位置信息

进行估计，其中矩阵G_，0为利用各个测量单元的位置坐标以及移动终端在初始时刻的位置差组成，该矩阵的第m行元素为-[X_m1，Y_m1，d_m1，0]，并且X_m1和Y_m1分别表示第m个测量单元与第1个测量单元的位置坐标差，d_m1，0表示初始时刻移动终端到第m个测量单元的距离与到第1个测量单元的距离之差；矩阵B为(M-1)维单位矩阵，M为测量单元的个数；矩阵Q_d，0表示定位初始时刻参数d_m1，0的测量误差向量的相关阵；向量h_，0中的第m个元素为 $h_{m,0}=[d_{m\mathrm{1,0}}^2-(X_m^2+Y_m^2)+(X_1^2+Y_1^2)]/2;$ 并且运算符{^*}^T表示对括号内的内容进行求转置运算，{^*}^-1表示对括号内的内容进行求逆运算；

A22.根据公式 $d_{i,0}=\sqrt{{({\hat{s}}_{\mathrm{1,0}}-X_i)}^2+{({\hat{s}}_{\mathrm{2,0}}-Y_i)}^2},$ 计算初始时刻移动终端与各个测量单元的距离估计值d_i，0，其中

和

分别为所述位置信息

的第一行和第二行元素，X_i和Y_i分别为第i个测量单元的位置横坐标和纵坐标；并对计算出来的所有距离估计值进行求对角阵操作，得到距离估计值的对角阵B_，0；

A23.利用计算得到的距离估计值的对角阵B_，0，根据公式 ${\hat{s}}_{,0}={\left({G_{,0}}^T{\left(B_{,0}{Q}_{d,0}{B_{,0}}^T\right)}^{-1}{G}_{,0}\right)}^{-1}{G_{,0}}^T{\left(B_{,0}{Q}_{d,0}{B_{,0}}^T\right)}^{-1}{h}_{,0}$ 执行迭代，更新所述定位初始时刻的位置信息

A24.利用更新后的定位初始时刻的位置信息

获得更新后定位初始时刻移动终端与各个测量单元的距离估计值d_i，0以及距离估计值的对角阵B_，0。

较佳地，预先设置第一最大迭代次数，所述步骤A24之后，进一步包括：

判断已执行的迭代次数是否达到所述第一最大迭代次数，如果是，则执行所述步骤A3，否则，返回执行步骤A23。

较佳地，步骤A3所述计算移动终端初始位置的可选解，并从可选解中选择一个最优解作为该移动终端的初始位置包括：

A31.按照公式 $T=D^T{B1}_{,0}^{-1}{G}_{,0}{\left(B_{,0}{Q}_{d,0}{B_{,0}}^T\right)}^{-1}{G}_{,0}{B1}_{,0}^{-1},$ 确定中间变量T，其中矩阵B_，0为所述定位初始时刻的距离估计值对角阵；矩阵B1_，0＝diag(x_，0-X₁，y_，0-Y₁，d_1，0)，x_，0为定位初始时刻移动终端的位置横坐标，y_，0为定位初始时刻移动终端的位置纵坐标，X₁和Y₁为第1个测量单元的位置横纵坐标，d_1，0为定位初始时刻移动终端与第1个测量单元间的距离；矩阵 $D=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\\ 1& 1\end{array}\right];$ 运算符号diag(^*)表示对括号内的内容进行求对角阵运算；

A32.依照公式 $t_{,0}=\left[\begin{array}{c}{(x_{,0}-X_1)}^2\\ {(y_{,0}-Y_1)}^2\end{array}\right]={\left(\mathrm{TD}\right)}^{-1}{\mathrm{Tf}}_{,0}$ 建立移动终端位置求解方程，其中t_，0为中间变量，其中 $f_{,0}=\left[\begin{array}{c}{({\hat{s}}_{\mathrm{1,0}}-X_1)}^2\\ {({\hat{s}}_{\mathrm{2,0}}-Y_1)}^2\\ {\hat{s}}_{\mathrm{3,0}}^2\end{array}\right],$ 代表初始时刻移动终端与第1个测量单元的距离差信息矩阵，

为所述定位初始时刻的位置信息

的第三行元素；

A33.对所建立的移动终端位置求解方程进行解析，得到移动终端初始位置的四个可选解：

$\begin{array}{cc}\left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{01}=X_1+\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{1,0}}}\\ {\hat{y}}_{01}=Y_1+\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{2,0}}}\end{array}\right.& \left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{02}=X_1+\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{1,0}}}\\ {\hat{y}}_{02}=Y_1-\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{2,0}}}\end{array}\right.\\ \left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{03}=X_1-\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{1,0}}}\\ {\hat{y}}_{03}=Y_1+\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{2,0}}}\end{array}\right.& \left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{04}=X_1-\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{1,0}}}\\ {\hat{y}}_{04}=Y_1-\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{2,0}}}\end{array}\right.\end{array}$ 其中和

分别表示矩阵t_，0的第一行和第二行元素，

和表示第m个可选解；

A34.根据公式 $p_{,0}=\left[\begin{array}{c}{\hat{x}}_{,0}\\ {\hat{y}}_{,0}\end{array}\right]=\underset{{[x_{0m},y_{0m}]}^T}{\arg \min }\left\{\underset{m\∈\left\{\mathrm{1,2,3,4}\right\}}{\mathrm{norm}}\left({[{\hat{x}}_{0m}-{\hat{s}}_{\mathrm{1,0}},{\hat{y}}_{0m}-{\hat{s}}_{\mathrm{2,0}}]}^T\right)\right\},$ 计算所述可选解中的最优解p_，0，并得到移动终端的初始位置，其中和

为移动终端在定位初始时刻的位置横纵坐标的估计值，运算符号argmin{^*}表示取括号内内容为最小值的参数指数，norm{^*}表示对括号内的内容求2-范数。

较佳地，所述步骤A之前，进一步包括：

判断移动终端是否是从相邻的定位服务小区中直接移动到当前的定位服务小区中，如果是，则将该移动终端在所述相邻的定位服务小区中的最终位置作为在当前定位服务小区中的初始位置；否则，继续执行所述步骤A。

较佳地，步骤C所述计算该移动终端在当前时刻的位置包括：

C1.根据所测量的当前时刻的径向速度，计算移动终端在当前时刻的移动速度矢量；

C2.根据当前时刻的移动速度矢量、到达时间差以及移动终端在前一时刻的位置，迭代计算出移动终端在当前时刻与各测量单元的距离估计值，并确定距离估计值对角阵；

C3.根据所确定的距离估计值对角阵，计算移动终端当前时刻位置的可选解，并从可选解中选择一个最优解作为该移动终端在当前时刻的位置。

较佳地，设当前时刻为第k个时刻，步骤B1所述计算移动终端在当前时刻的移动速度矢量为：

根据公式 ${\hat{u}}_{,k}={\left({R_{,k}}^T{Q}_{v,k}^{-1}{R}_{,k}\right)}^{-1}{R_{,k}}^T{Q}_{v,k}^{-1}{v}_{,k},$ 估计当前时刻的移动速度矢量，其中

为当前时刻移动速度矢量u_，k的估计值；矩阵R_，k＝(r_1，k，r_2，k，r_3，k，...，r_M，k)^T为当前时刻的速度估计系数矩阵，并且r_i，k＝(cosθ_i，k，sinθ_i，k)表示当前时刻移动终端与第i个测量单元连线方向上的单位向量，θ_i，k为当前时刻移动终端与第i个测量单元连线的角度值；矩阵Q_v，k表示当前时刻的径向速度测量误差相关阵；矢量v_，k为当前时刻移动终端与各个测量单元连线方向上的径向速度，其表达式为v_，k＝(v_1，k，v_2，k，v_3，k，...，v_M，k)^T，元素v_i，k为当前时刻移动终端与第i个测量单元连线方向上的径向速度，M为测量单元的数目。

较佳地，设当前时刻为第k个时刻，步骤C2所述迭代计算出移动终端在当前时刻与各测量单元的距离估计值，并确定距离估计值对角阵包括：

C21.利用所述当前时刻的信号到达时间差，计算移动终端在当前时刻与各测量单元的位置差；

C22.按照公式 $w_{,k}=\left[\begin{array}{c}{h}_{,k}\\ z_{,k}\end{array}\right]$ 计算当前时刻的第一定位参数矩阵w_，k，其中向量h_，k中的第m个元素为 $h_{m,k}=[d_{m1,k}^2-(X_m^2+Y_m^2)+(X_1^2+Y_1^2)]/2,$ d_m1，k表示当前时刻移动终端到第m个测量单元的距离与到第1个测量单元的距离之差；向量z_，k为移动终端位置粗估计向量，并且 $z_{,k}=\left[\begin{array}{c}{\hat{x}}_{,k}+{\hat{u}}_{x,k}{T}_s\\ {\hat{y}}_{,k}+{\hat{u}}_{y,k}{T}_s\end{array}\right],$ 和

为当前时刻移动终端位置的估计值，

和

为当前时刻移动终端移动速度的估计值，T_s为预先设置的测量周期；

C23.按照公式 ${\mathrm{\Φ}}_k=\left[\begin{array}{c}{G}_{,k}\\ A\end{array}\right]$ 计算第二定位参数矩阵Ф_k，其中矩阵G_，k为利用各个测量单元的位置坐标以及移动终端在当前时刻的位置差组成，该矩阵的第m行元素为-[X_m1，Y_m1，d_m1，k]，并且X_m1和Y_m1分别表示第m个测量单元与第1个测量单元的位置横纵坐标差，d_m1，k表示当前时刻移动终端到第m个测量单元的距离与到第1个测量单元的距离之差；矩阵 $A=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\end{array}\right];$

C24.利用第一定位参数矩阵w_，k和第二定位参数矩阵Ф_k，按照公式s_，k＝(Φ_，k ^T(cov(n_k))^-1Φ_，k)^-1Φ_，k ^T(cov(n_，k))^-1w_，k， 对当前时刻的位置信息s_，k进行估计，其中 $\mathrm{cov}\left(n_k\right)=\left[\begin{array}{cc}{B_{,k}}^T{Q}_{d,k}{B}_{,k}& 0\\ 0& Q_{p,k-1}+Q_{u,k-1}{T}_s^2\end{array}\right];$ Q_p，k-1为根据所述初始位置得到的移动终端在第(k-1)个时刻的位置相关阵；Q_u，k-1为第(k-1)个时刻移动终端移动速度的相关阵；

C25.利用最小二乘法，根据公式 $d_{i,k}=\sqrt{{({\hat{s}}_{1,k}-X_i)}^2+{({\hat{s}}_{2,k}-Y_i)}^2}$ 计算当前时刻移动终端与各个测量单元的距离估计值d_i，k，并根据公式B_，k＝diag(d_2，k，....d_M，k)计算当前时刻的距离估计值对角阵B_，k，其中

和

为所述当前时刻的位置信息s_，k的第一行和第二行元素，X_i和Y_i为第i个测量单元的位置横纵坐标；

C26.根据公式 ${\hat{s}}_{,k}={\left({G_{,k}}^T{\left(B_{,k}{Q}_{d,k}{B_{,k}}^T\right)}^{-1}{G}_{,k}\right)}^{-1}{G_{,k}}^T{\left(B_{,k}{Q}_{d,k}{B_{,k}}^T\right)}^{-1}{h}_{,k}$ 执行迭代，更新所述当前时刻的位置信息

其中矩阵G_，k为利用各个测量单元的位置坐标以及移动终端在当前时刻与各个测量单元间的位置差组成，该矩阵的第m行元素为-[X_m1，Y_m1，d_m1，k]，并且X_m1和Y_m1分别表示第m个测量单元与第1个测量单元的位置坐标差，d_m1，k表示当前时刻移动终端到第m个测量单元的距离与到第1个测量单元的距离之差；矩阵Q_d，k表示当前时刻参数d_m1，k的测量误差向量的相关阵；运算符{^*}^T表示对括号内的内容进行求转置运算，{^*}^-1表示对括号内的内容进行求逆运算；

C27.利用更新后的当前时刻的位置信息s_，k，获得更新后定位初始时刻移动终端与各个测量单元的距离估计值d_i，k以及距离估计值的对角阵B_，k。

较佳地，预先设置第二最大迭代次数，所述步骤C27之后，进一步包括：

判断已执行的迭代次数是否达到所述第二最大迭代次数，如果是，则执行所述步骤C3，否则，返回执行步骤C26。

较佳地，步骤C3所述计算移动终端当前时刻位置的可选解，并从可选解中选择一个最优解作为该移动终端在当前时刻的位置包括：

C31.按照公式 $T=D^T{B1}_{,k}^{-1}{G}_{,k}{\left(B_{,k}{Q}_{d,k}{B_{,k}}^T\right)}^{-1}{G}_{,k}{B1}_{,k}^{-1},$ 确定中间变量T，其中矩阵B_，k为当前初始时刻的距离估计值对角阵；矩阵B_1，k＝diag(x_，k-X₁，y_，k-Y₁，d_1，k)，x_，k为当前时刻移动终端的位置横坐标，y_，k为当前时刻移动终端的位置纵坐标，X₁和Y₁为第1个测量单元的位置横纵坐标，d_1，k为当前时刻移动终端与第1个测量单元间的距离；矩阵 $D=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\\ 1& 1\end{array}\right];$ 运算符号diag(^*)表示对括号内的内容进行求对角阵运算；

C32.依照公式 $t_{,k}=\left[\begin{array}{c}{(x_{,k}-X_1)}^2\\ {(y_{,k}-Y_1)}^2\end{array}\right]={\left(\mathrm{TD}\right)}^{-1}{\mathrm{Tf}}_{,k}$ 建立移动终端位置求解方程，其中t_，k为中间变量， $f_{,k}=\left[\begin{array}{c}{({\hat{s}}_{1,k}-X_1)}^2\\ {({\hat{s}}_{2,k}-Y_1)}^2\\ {\hat{s}}_{3,k}^2\end{array}\right],$ 代表当前时刻移动终端与第1个测量单元的距离差信息矩阵，

为所述当前时刻的位置信息

的第三行元素；

C33.对所建立的移动终端位置求解方程进行解析，得到移动终端初始位置的四个可选解：

$\begin{array}{cc}\left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{01}=X_1+\sqrt{{\hat{t}}_{1,k}}\\ {\hat{y}}_{01}=Y_1+\sqrt{{\hat{t}}_{2,k}}\end{array}\right.& \left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{02}=X_1+\sqrt{{\hat{t}}_{1,k}}\\ {\hat{y}}_{02}=Y_1-\sqrt{{\hat{t}}_{2,k}}\end{array}\right.\\ \left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{03}=X_1-\sqrt{{\hat{t}}_{1,k}}\\ {\hat{y}}_{03}=Y_1+\sqrt{{\hat{t}}_{2,k}}\end{array}\right.& \left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{04}=X_1-\sqrt{{\hat{t}}_{1,k}}\\ {\hat{y}}_{04}=Y_1-\sqrt{{\hat{t}}_{2,k}}\end{array}\right.\end{array}$ 其中和分别表示矩阵t_，k的第一行和第二行元素，和表示第m个可选解；

C34.根据公式 $p_{,k}=\left[\begin{array}{c}{\hat{x}}_{,k}\\ {\hat{y}}_{,k}\end{array}\right]=\underset{{[x_{0m},y_{0m}]}^T}{\arg \min }\left\{\underset{m\∈\left\{\mathrm{1,2,3,4}\right\}}{\mathrm{norm}}\left({[{\hat{x}}_{0m}-{\hat{s}}_{1,k},{\hat{y}}_{0m}-{\hat{s}}_{2,k}]}^T\right)\right\},$ 计算所述可选解中的最优解p_，k，并得到当前时刻移动终端的位置，其中和

为移动终端在当前时刻的位置横纵坐标的估计值，运算符号argmin{^*}表示取括号内内容为最小值的参数指数，norm{^*}表示对括号内的内容求2-范数。

较佳地，所述步骤C之后，进一步包括：

D1.判断是否停止定位，如果是，则结束本定位流程，否则，继续执行步骤D2；

D2.根据公式 $Q_{p,k}=\frac{1}{4}{B2}_{,k}^{-1}{D}^T{B1}_{,k}^{-1}{G}_{,k}{\left(B_{,k}{Q}_{d,k}{B}_{,k}\right)}^{-1}{G}_{,k}{B1}_{,k}^{-1}{\mathrm{DB}2}_{,k}^{-1},$ 计算当前时刻移动终端位置的相关阵Q_p，k，其中矩阵B2_，k＝diag(x_，k-X₁，y_，k-Y₁)，x_，k为当前时刻移动终端的位置横坐标，y_，k为当前时刻移动终端的位置纵坐标，X₁和Y₁为第1个测量单元的位置横纵坐标；B1_，k＝diag(x_，k-X₁，y_，k-Y₁，d_1，k)，d_1，k为当前时刻移动终端与第1个测量单元间的距离；B_，k＝diag(d_2，k，....d_M，k)；G_，k矩阵G_，k为利用各个测量单元的位置坐标以及移动终端在当前时刻的位置差组成，该矩阵的第m行元素为-[X_m1，Y_m1，d_m1，k]，并且X_m1和Y_m1分别表示第m个测量单元与第1个测量单元的位置坐标差，d_m1，k表示当前时刻移动终端到第m个测量单元的距离与到第1个测量单元的距离之差；Q_d，k表示当前时刻参数d_m1，k的测量误差向量的相关阵； $D=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\\ 1& 1\end{array}\right];$ 将所述当前时刻的位置作为上一时刻的位置，并且等待一个预先设定的测量周期后，返回执行所述步骤B。

本发明还提供一种用于移动终端定位的装置，能够稳定地保证较高的定位精度。

在本发明的用于移动终端定位的装置中，包括：检测模块、数据处理模块和存储模块，其中，

所述检测模块用于在定位初始时刻之后的时刻，测量当前时刻移动终端与各测量单元间的信号到达时间差以及该移动终端与各测量单元连线方向上的径向速度，将当前时刻的信号到达时间差发送给数据处理模块，将所述径向速度发送给存储模块；

所述数据处理模块确定移动终端在定位初始时刻的位置，将定位初始时刻的位置信息发送给存储模块，从存储模块中读取移动终端在上一时刻的位置信息和当前时刻的径向速度，根据读取到的上一时刻的位置信息和当前时刻的径向速度，结合接收到的当前时刻的信号到达时间差，计算该移动终端在当前时刻的位置，并将当前时刻的位置信息发送给存储模块；

所述存储模块用于保存移动终端在各个时刻的位置信息以及移动终端与各测量单元连线方向上的径向速度。

较佳地，所述检测模块进一步测量定位初始时刻移动终端与各测量单元间的信号到达时间差，并将定位初始时刻的信号到达时间差发送给数据处理模块；

所述数据处理模块根据定位初始时刻移动终端与各测量单元间的信号到达时间差，确定该移动终端在定位初始时刻的位置，将该位置信息发送给存储模块。

较佳地，该装置进一步包括：判断模块和通讯模块，其中，

所述判断模块用于在定位初始时刻判断移动终端是否从相邻定位小区直接移动到当前定位小区中，如果是，则通知检测模块在预先设置的第一个定位周期中停止测量，通知通讯模块获取该移动终端的初始位置，否则，通知所述检测模块执行测量；

所述检测模块接收来自于判断模块的通知，并根据接收到的通知确定是否执行测量；

所述通讯模块用于接收来自于判断模块的通知，与移动终端在定位初始时刻之前所在相邻定位服务小区中的定位装置交互，获取该移动终端在该相邻定位服务小区中的最终位置信息，将该最终位置信息发送给存储模块；

所述存储模块接收来自于通讯模块的最终位置信息，将该最终位置信息作为该移动终端在当前定位服务小区中的初始位置信息进行保存。

应用本发明，能够稳定地获得较高的定位精度。具体而言，本发明具有如下有益效果：

在对移动终端进行定位时，以作为TDOA参数的移动终端与各个测量单元间的信号到达时间差以及作为多普勒参数的移动终端与各个测量单元连线方向上的径向速度，作为两类关键的测量参数，计算移动终端的位置。由于这两类参数相互独立，它们同时受到干扰的几率远远低于TDOA参数和多普勒参数分别受到干扰的几率，因此从统计的角度，能够保证获得较好的测量参数。根据误差理论和大量的仿真结果，移动终端的定位误差取决于上述两类参数中的较小误差。因此，本发明中的技术方案能够稳定地保证较高的定位精度。

并且，上述技术方案中给出了利用Chan算法和相邻定位小区的最终位置确定移动终端初始位置的方法，并且在此后的定位过程中以初始位置为基础，通过迭代和优化等方式，获得位置信息。这样，由于每次定位过程都使用前一定位时刻的历史位置信息，并且移动终端的移动轨迹具有连续性这一特点，因此上述实施例的定位方案无需每次都进行大量的参数测量，进一步降低受到外界影响的几率，从而提高了定位结果的精度。

而且，在利用相邻定位小区的最终位置确定移动终端初始位置的方案中，只需通过网络交互即可确定初始位置，而无需执行数据处理过程，因此实现简单、复杂度较低。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为本发明实施例1中移动终端定位方法的流程图；

图2为本发明实施例1中用于移动终端定位的装置的结构示意图；

图3为本发明实施例2中移动终端定位方法的流程图；

图4示出了分布式天线网络系统(DAS)结构下各测量单元与需要定位的移动终端的关系示意图；

图5为本发明实施例2中用于移动终端定位的装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明做进一步的详细说明。

本发明中移动终端定位的基本思想在于：将基于TDOA的定位方式与基于多普勒(Doppler)的定位方式相结合，通过测量两组独立的参数，来获得移动终端的位置信息。由于本发明中的信号到达时间差与移动终端和测量单元在连线方向上的径向速度相互独立，两组参数同时受到干扰的几率低于一组参数收到干扰的几率，因此能够稳定地保证较高的定位精度。

下面通过两个实施例，对本发明中的技术方案进行详细描述。

实施例1

图1示出了本实施例中移动终端定位方法的流程图。参见图1，该方法包括：

在步骤101中，确定移动终端在定位初始时刻的位置；

在步骤102中，在定位初始时刻之后的时刻，确定当前时刻移动终端与各测量单元间的信号到达时间差以及该移动终端与各测量单元连线方向上的径向速度；

在步骤103中，利用移动终端在上一时刻的位置、当前时刻的信号到达时间差以及径向速度，计算该移动终端在当前时刻的位置。

图2示出了本实施例中用于移动终端定位的装置的结构示意图。参见图2，该装置包括：检测模块、数据处理模块和存储模块。其中，检测模块用于在定位初始时刻之后的时刻，测量当前时刻移动终端与各测量单元间的信号到达时间差以及该移动终端与各测量单元连线方向上的径向速度，将当前时刻的信号到达时间差发送给数据处理模块，将所述径向速度发送给存储模块；数据处理模块确定移动终端在定位初始时刻的位置，将定位初始时刻的位置信息发送给存储模块，从存储模块中读取移动终端在上一时刻的位置信息和当前时刻的径向速度，根据读取到的上一时刻的位置信息和当前时刻的径向速度，结合接收到的当前时刻的信号到达时间差，计算该移动终端在当前时刻的位置，并将当前时刻的位置信息发送给存储模块；存储模块用于保存移动终端在各个时刻的位置信息以及与各测量单元连线方向上的径向速度。

本发明中将一个定位装置所管辖的区域称为一个定位服务小区。

实施例2

图3示出了本实施例中移动终端定位的方法流程图。参见图3，该方法包括：

在步骤301中，确定各测量单元的位置坐标，测量移动终端在定位初始时刻与各测量单元间的到达时间差。

本实施例中，将能够与移动终端直接通信的网络侧设备作为测量单元，例如基站。而且，测量单元的位置在建网初期就已确定，且保持固定。这样，本步骤中可以通过网络侧的相关记录，获得该移动终端的所有测量单元的位置坐标，例如第i个测量单元的位置坐标为(X_i，Y_i)。

本步骤中，假设共有M个测量单元，预先选择一个测量单元作为参考测量单元，即第1个测量单元，那么移动终端与各测量单元的到达时间差是指，移动终端与第i个测量单元之间的信号到达时间减去该移动终端与第1个测量单元之间的信号到达时间，其中i＝2，3，...，M。

对于传统的蜂窝小区网络而言，每个小区中仅存在一个作为测量单元的基站，本步骤中通过将多个测量单元的信号到达时间汇总起来，获得到达时间差。而在新型的DAS结构下，每个小区中都存在多个基站，每个基站即为一个测量单元。图4示出了DAS结构下各测量单元与需要定位的移动终端的关系示意图。参见图4，小区中测量单元的数目为6个，即M＝6，将左下角的测量单元作为第1个测量单元，按照逆时针的方向依次为测量单元编号。并且在该图中，以小区中心作为原点，以水平和竖直横纵方向分别x轴和y轴，建立定位坐标系，其中的R表示移动终端与测量单元的距离。

在步骤302中，利用初始时刻的到达时间差，计算移动终端在初始时刻与各测量单元间的位置差。

本步骤中，移动终端的位置差信息可由以下方式获得：由于信号的传输速度已知，根据距离＝速度×时间的原理，利用步骤301中的到达时间差，即可得到移动终端到各测量单元的距离与到第1个测量单元的距离之差。为了便于描述，以符号d_m1，0表示初始时刻移动终端到第m个测量单元的距离与到第1个测量单元的距离之差。

在步骤303中，利用计算出的位置差，迭代计算出移动终端在初始时刻与各测量单元的距离估计值，并确定距离估计值对角阵。

以下为了便于表示，变量下标中逗号后的参数表示时刻。假设位置信息向量s＝(x，y，d₁)^T，其中x和y表示移动终端的位置坐标，d₁表示移动终端与第1个测量单元间的距离，并且以

来表示定位初始时刻的位置信息，那么 ${\hat{s}}_{,0}={(x_0,y_0,d_{\mathrm{1,0}})}^T,$ ${\hat{s}}_{\mathrm{1,0}}=x_0,{\hat{s}}_{\mathrm{2,0}}=y_0,$ ${\hat{s}}_{\mathrm{3,0}}=d_{\mathrm{1,0}}.$ 本步骤中首先通过下述公式1对定位初始时刻的位置信息进行估计：

${\hat{s}}_{,0}={\left({G_{,0}}^T{\left({\mathrm{BQ}}_{d,0}{B}^T\right)}^{-1}{G}_{,0}\right)}^{-1}{G_{,0}}^T{\left({\mathrm{BQ}}_{d,0}{B}^T\right)}^{-1}{h}_{,0}$ 公式1

其中矩阵G_，0为利用各个测量单元的位置坐标以及移动终端在初始时刻的位置差组成，该矩阵的第m行元素为-[X_m1，Y_m1，d_m1，0]，并且X_m1和Y_m1分别表示第m个测量单元与第1个测量单元的位置坐标差，d_m1，0表示初始时刻移动终端到第m个测量单元的距离与到第1个测量单元的距离之差；矩阵B＝I_M-1，即(M-1)维单位矩阵，M为测量单元的个数；矩阵Q_d，0表示定位初始时刻参数d_m1，0的测量误差向量的相关阵，其对角元素线元素为1，其余元素为0.5；向量h_，0为便于表达的中间变量，其中的第m个元素为 $h_{m,0}=[d_{m\mathrm{1,0}}^2-(X_m^2+Y_m^2)+(X_1^2+Y_1^2)]/2;$ 并且运算符{^*}^T表示对括号内的内容进行求转置运算，{^*}^-1表示对括号内的内容进行求逆运算。

然后，利用下述的公式2和公式3，分别计算初始时刻移动终端与各个测量单元的距离估计值以及距离估计值的对角阵：

$d_{i,0}=\sqrt{{({\hat{s}}_{\mathrm{1,0}}-X_i)}^2+{({\hat{s}}_{\mathrm{2,0}}-Y_i)}^2}$ 公式2

B_，0＝diag(d_2，0，....d_M，0)                公式3

其中，运算符号diag(^*)表示对括号内的内容进行求对角阵运算。而后，将计算得到的距离估计值对角阵代入到公式1中，更新初始时刻位置信息的估计值换言之，用B_，0替换公式1中的矩阵B，得到下述公式4：

${\hat{s}}_{,0}={\left({G_{,0}}^T{\left(B_{,0}{Q}_{d,0}{B_{,0}}^T\right)}^{-1}{G}_{,0}\right)}^{-1}{G_{,0}}^T{\left(B_{,0}{Q}_{d,0}{B_{,0}}^T\right)}^{-1}{h}_{,0}$ 公式4

从数学的角度看，公式4是对公式1、2和3的一次迭代，其目的在于，通过迭代，使得移动终端在初始时刻的位置信息估计值

更为准确，提高定位结果的精度。这样，根据公式2和3，利用通过公式4获得的

更新距离估计值d_i，0以及距离估计值的对角阵B_，0。而后，为了使得定位结果的精度更高，再次执行迭代，依次利用公式4、公式2和公式3获得初始时刻的距离估计值及其对角阵。本步骤中可以执行多次迭代，这种情况下，预先设置第一最大迭代次数，并且在每一次得到更新的初始时刻的距离估计值及其对角阵之后，判断已执行的迭代次数是否达到所述第一最大迭代次数，如果是，则停止迭代；否则，继续执行迭代。但是经过仿真获知，多于2次的迭代对定位结果精度的提高没有明显的作用，因此本步骤中仅执行两次迭代。

在步骤304中，根据所确定的距离估计值对角阵，计算移动终端初始位置的可选解，并从可选解中选择一个最优解作为该移动终端的初始位置。

在本步骤中，首先按照下述公式5，利用步骤303中确定的距离估计值对角阵确定中间变量T：

$T=D^T{B1}_{,0}^{-1}{G}_{,0}{\left(B_{,0}{Q}_{d,0}{B_{,0}}^T\right)}^{-1}{G}_{,0}{B1}_{,0}^{-1}$ 公式5

其中矩阵G_，0和Q_d，0与公式1中的对应矩阵相同，矩阵B_，0为步骤303中的最后一次迭代后的计算结果，矩阵B1_，0＝diag(x_，0-X₁，y_，0-Y₁，d_1，0)，矩阵 $D=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\\ 1& 1\end{array}\right].$

然后，依照下述公式6建立移动终端位置求解方程：

$t_{,0}=\left[\begin{array}{c}{(x_{,0}-X_1)}^2\\ {(y_{,0}-Y_1)}^2\end{array}\right]={\left(\mathrm{TD}\right)}^{-1}{\mathrm{Tf}}_{,0}$ 公式6

其中 $f_{,0}=\left[\begin{array}{c}{({\hat{s}}_{\mathrm{1,0}}-X_1)}^2\\ {({\hat{s}}_{\mathrm{2,0}}-Y_1)}^2\\ {\hat{s}}_{\mathrm{3,0}}^2\end{array}\right],$ 代表初始时刻移动终端与第1个测量单元的距离差信息矩阵。

对公式6的方程进行解析，得到移动终端初始位置的四个可选解：

$\begin{array}{cc}\left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{01}=X_1+\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{1,0}}}\\ {\hat{y}}_{01}=Y_1+\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{2,0}}}\end{array}\right.& \left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{02}=X_1+\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{1,0}}}\\ {\hat{y}}_{02}=Y_1-\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{2,0}}}\end{array}\right.\\ \left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{03}=X_1-\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{1,0}}}\\ {\hat{y}}_{03}=Y_1+\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{2,0}}}\end{array}\right.& \left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{04}=X_1-\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{1,0}}}\\ {\hat{y}}_{04}=Y_1-\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{2,0}}}\end{array}\right.\end{array}$ 其中

和

分别表示矩阵t_，0的第一行和第二行元素，

和

表示第m个可选解。

在得到上述可选解后，令移动终端的初始位置为p_，0，将四个可选解中与步骤303估计出的初始位置差距最小的一个解作为最优解，该最优解即为移动终端的初始位置。具体来说，按照下述公式7计算最优解：

$p_{,0}=\left[\begin{array}{c}{\hat{x}}_{,0}\\ {\hat{y}}_{,0}\end{array}\right]=\underset{{[x_{0m},y_{0m}]}^T}{\arg \min }\left\{\underset{m\∈\left\{\mathrm{1,2,3,4}\right\}}{\mathrm{norm}}\left({[{\hat{x}}_{0m}-{\hat{s}}_{\mathrm{1,0}},{\hat{y}}_{0m}-{\hat{s}}_{\mathrm{2,0}}]}^T\right)\right\}$ 公式7

其中运算符号argmin{^*}表示取括号内内容为最小值的参数指数，norm{^*}表示对括号内的内容求2-范数。

上述步骤301至步骤304的操作完全按照陈氏(Chan)算法来执行，并且求出的p₀并非移动终端初始位置的准确值，而是符合定位精度要求的估计值。

在步骤305中，测量当前时刻移动终端与各个测量单元间的到达时间差以及移动终端与各个测量单元连线方向上的径向速度。

本步骤中可以按照步骤301的方法来测量当前时刻的到达时间差，并且按照已有的多普勒方式，测量当前时刻移动终端与各个测量单元连线方向上的径向速度，即多普勒参数。

在步骤306中，根据所测量的当前时刻的径向速度，计算移动终端在当前时刻的移动速度矢量。

本实施例中的移动速度矢量是指移动终端在某一时刻在x方向和y方向上的移动速度所构成的矢量。假设当前时刻为第k个时刻，以符号u_，k表示第k个时刻的移动速度矢量，u_x，k和u_y，k分别表示第k个时刻移动终端在x方向和y方向上的移动速度，那么u_，k＝(u_x，k，u_y，k)^T。

本步骤中可以按照下述公式8，利用所测得的当前时刻的径向速度，计算移动速度矢量：

${\hat{u}}_{,k}={\left({R_{,k}}^T{Q}_{v,k}^{-1}{R}_{,k}\right)}^{-1}{R_{,k}}^T{Q}_{v,k}^{-1}{v}_{,k}$ 公式8

其中，

为移动速度矢量u_，k的估计值；矩阵R_，k＝(r_1，k，r_2，k，r_3，k，...，r_M，k)^T为第k个时刻的速度估计系数矩阵，并且r_i，k＝(cosθ_i，k，sinθ_i，k)表示第k个时刻移动终端与第i个测量单元连线方向上的单位向量，θ_i，k为第k个时刻移动终端与第i个测量单元连线的角度值；矩阵Q_v，k表示第k个时刻的径向速度测量误差相关阵，该矩阵可以通过多次测量的经验获得，其第i行j列的元素表示第i个测量单元与第j个测量单元的测量误差相关系数，与测量单元的测量方法和仪器精度及环境等有关，并且在有关文献中已详细地公开了其计算方法，为了简便起见，本实施例中按照Chan算法构成Q_v，k矩阵，即该矩阵为单位阵；矢量v_k为当前时刻移动终端与各个测量单元连线方向上的径向速度，其表达式为v_，k＝(v_1，k，v_2，k，v_3，k，...，v_M，k)^T，其中的元素v_i，k为第k个时刻移动终端与第i个测量单元连线方向上的径向速度，M为测量单元的数目。

在步骤307中，根据当前时刻的移动速度矢量、到达时间差以及移动终端在前一时刻的位置，迭代出移动终端在当前时刻与各测量单元的距离估计值，并确定距离估计值对角阵。

在本步骤中，首先利用当前时刻的到达时间差，计算移动终端在当前时刻的位置差，并且计算方法与步骤302中的方法相同。然后，按照下述公式9计算当前时刻的第一定位参数矩阵w_，k：

$w_{,k}=\left[\begin{array}{c}{h}_{,k}\\ z_{,k}\end{array}\right]$ 公式9

其中向量h_，k为便于表达的中间变量，其中的第m个元素为 $h_{m,k}=[d_{m1,k}^2-(X_m^2+Y_m^2)+(X_1^2+Y_1^2)]/2;$ 向量z_，k为移动终端位置粗估计向量，并且 $z_{,k}=\left[\begin{array}{c}{\hat{x}}_{,k}+{\hat{u}}_{x,k}{T}_s\\ {\hat{y}}_{,k}+{\hat{u}}_{y,k}{T}_s\end{array}\right],$ 这里的

和

为当前时刻移动终端位置的估计值，

和

为当前时刻移动终端移动速度的估计值，T_s为预先设置的测量周期。

同时，按照下述公式10计算第二定位参数矩阵Φ_k：

${\mathrm{\Φ}}_k=\left[\begin{array}{c}{G}_{,k}\\ A\end{array}\right]$ 公式10

其中矩阵G_，k为利用各个测量单元的位置坐标以及移动终端在当前时刻的位置差组成，该矩阵的第m行元素为-[X_m1，Y_m1，d_m1，k]，并且X_m1和Y_m1分别表示第m个测量单元与第1个测量单元的位置坐标差，d_m1，k表示当前时刻移动终端到第m个测量单元的距离与到第1个测量单元的距离之差；矩阵 $A=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\end{array}\right].$

然后，利用第一定位参数矩阵w_，k和第二定位参数矩阵Φ_k，按照下述公式11对当前时刻的位置信息进行估计：

s_，k＝(Φ_，k ^T(cov(n_k))^-1Φ_，k)^-1Φ_，k ^T(cov(n_，k))^-1w_，k公式11

其中 $\mathrm{cov}\left(n_k\right)=\left[\begin{array}{cc}{B_{,k}}^T{Q}_{d,k}{B}_{,k}& 0\\ 0& Q_{p,k-1}+Q_{u,k-1}{T}_s^2\end{array}\right],$ 矩阵Q_d，0表示当前时刻参数d_m1，k的测量误差向量的相关阵；Q_p，k-1为移动终端在第(k-1)个时刻的位置相关阵，如果当前时刻是第2个时刻，即比定位初始时刻滞后一个T_s的时刻，那么该矩阵的内容与上述步骤304中的p_，0一致；Q_u，k-1为第(k-1)个时刻移动终端移动速度的相关阵。

然后，再利用最小二乘法，根据下述的公式12和公式13，分别计算当前时刻移动终端与各个测量单元的距离估计值以及距离估计值的对角阵：

$d_{i,k}=\sqrt{{({\hat{s}}_{1,k}-X_i)}^2+{({\hat{s}}_{2,k}-Y_i)}^2}$ 公式12

B_，k＝diag(d_2，k，....d_M，k)              公式13

这里的

和

为矩阵s_，k的第一行和第二行元素，X_i和Y_i为第i个测量单元的位置坐标。

而后，将计算得到的距离估计值对角阵代入到下述公式14中，更新当前时刻位置信息的估计值

${\hat{s}}_{,k}={\left({G_{,k}}^T{\left(B_{,k}{Q}_{d,k}{B_{,k}}^T\right)}^{-1}{G}_{,k}\right)}^{-1}{G_{,k}}^T{\left(B_{,k}{Q}_{d,k}{B_{,k}}^T\right)}^{-1}{h}_{,k}$ 公式14

其中矩阵G_，k为利用各个测量单元的位置坐标以及移动终端在当前时刻的位置差组成，该矩阵的第m行元素为-[X_m1，Y_m1，d_m1，k]，并且X_m1和Y_m1分别表示第m个测量单元与第1个测量单元的位置坐标差，d_m1，k表示当前时刻移动终端到第m个测量单元的距离与到第1个测量单元的距离之差；矩阵Q_d，k表示当前时刻参数d_m1，k的测量误差向量的相关阵，它可以是按照Chan算法构成的矩阵，即对角线元素为1，其余元素为0.5；向量h_k为便于表达的中间变量，其中的第m个元素为 $h_{m,k}=[d_{m1,k}^2-(X_m^2+Y_m^2)+(X_1^2+Y_1^2)]/2;$ 并且运算符{^*}^T表示对括号内的内容进行求转置运算，{^*}^-1表示对括号内的内容进行求逆运算。

再根据通过公式14获得的

更新距离估计值d_i，k以及距离估计值的对角阵B_，k。而后可以再次迭代，获得精度更高的距离估计值及其对角阵。本实施例中也可以预先设置第二最大迭代次数，并且在每一次得到更新的当前时刻的距离估计值及其对角阵之后，判断已执行的迭代次数是否达到所述第二最大迭代次数，如果是，则停止迭代；否则，继续执行迭代。

在步骤308中，根据所确定的距离估计值对角阵，计算移动终端当前时刻位置的可选解，并从可选解中选择一个最优解作为该移动终端在当前时刻的位置。

本步骤的操作与上述步骤304类似，只是所用变量和算法上稍有不同。具体而言，首先按照下述公式15，利用步骤307中确定的距离估计值确定中间变量T：

$T=D^T{B1}_{,k}^{-1}{G}_{,k}{\left(B_{,k}{Q}_{d,k}{B_{,k}}^T\right)}^{-1}{G}_{,k}{B1}_{,k}^{-1}$ 公式15

其中矩阵G_，k和Q_d，k与公式14中的对应矩阵相同，矩阵B_，k为步骤303中的最后一次迭代后的计算结果，矩阵B1_，k＝diag(x_，k-X₁，y_，k-Y₁，d_1，k)，d_1，k为第k个时刻移动终端与第1个测量单元的距离；矩阵 $D=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\\ 1& 1\end{array}\right].$

然后，依照下述公式16建立移动终端位置求解方程：

$t_{,k}=\left[\begin{array}{c}{(x_{,k}-X_1)}^2\\ {(y_{,k}-Y_1)}^2\end{array}\right]={\left(\mathrm{TD}\right)}^{-1}{\mathrm{Tf}}_{,k}$ 公式16

其中 $f_{,k}=\left[\begin{array}{c}{({\hat{s}}_{1,k}-X_1)}^2\\ {({\hat{s}}_{2,k}-Y_1)}^2\\ {\hat{s}}_{3,k}^2\end{array}\right],$ 代表当前时刻移动终端与第1个测量单元的距离差信息矩阵。

对公式16的方程进行解析，得到移动终端初始位置的四个可选解： $\begin{array}{cc}\left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{01}=X_1+\sqrt{{\hat{t}}_{1,k}}\\ {\hat{y}}_{01}=Y_1+\sqrt{{\hat{t}}_{2,k}}\end{array}\right.& \left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{02}=X_1+\sqrt{{\hat{t}}_{1,k}}\\ {\hat{y}}_{02}=Y_1-\sqrt{{\hat{t}}_{2,k}}\end{array}\right.\\ \left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{03}=X_1-\sqrt{{\hat{t}}_{1,k}}\\ {\hat{y}}_{03}=Y_1+\sqrt{{\hat{t}}_{2,k}}\end{array}\right.& \left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{04}=X_1-\sqrt{{\hat{t}}_{1,k}}\\ {\hat{y}}_{04}=Y_1-\sqrt{{\hat{t}}_{2,k}}\end{array}\right.\end{array}$ 其中和分别表示矩阵t_，k的第一行和第二行元素，

和

表示第m个可选解。

在得到上述可选解后，令移动终端在当前时刻的位置为p_k，将四个可选解中与步骤307估计出的位置差距最小的一个解作为最优解，该最优解即为移动终端在当前时刻的位置。具体来说，按照下述公式17计算最优解：

$p_{,k}=\left[\begin{array}{c}{\hat{x}}_{,k}\\ {\hat{y}}_{,k}\end{array}\right]=\underset{{[x_{0m},y_{0m}]}^T}{\arg \min }\left\{\underset{m\∈\left\{\mathrm{1,2,3,4}\right\}}{\mathrm{norm}}\left({[{\hat{x}}_{0m}-{\hat{s}}_{1,k},{\hat{y}}_{0m}-{\hat{s}}_{2,k}]}^T\right)\right\},$ 公式17

其中运算符号argmin{^*}表示取括号内内容为最小值的参数指数，norm{^*}表示对括号内的内容求2的范数。

至此，确定了移动终端在当前时刻的位置。

在步骤309中，判断是否停止定位，如果是，则结束本定位流程；否则，继续执行步骤310。

当移动终端关机、离开当前定位服务小区等情况出现时，本实施例中结束上述定位操作。

在步骤310～311中，计算当前时刻移动终端位置的相关阵，等待一个测量周期，并返回执行步骤305。

这里按照下述公式18计算当前时刻移动终端位置的相关阵：

$Q_{p,k}=\frac{1}{4}{B2}_{,k}^{-1}{D}^T{B1}_{,k}^{-1}{G}_{,k}{\left(B_{,k}{Q}_{d,k}{B}_{,k}\right)}^{-1}{G}_{,k}{B1}_{,k}^{-1}{\mathrm{DB}2}_{,k}^{-1}$ 公式18

其中，矩阵B2_，k＝diag(x_，k-X₁，y_，k-Y₁)；B1_，k＝diag(x_，k-X₁，y_，k-Y₁，d_1，k)；B_，k＝diag(d_2，k，....d_M，k)；G_，k与公式10中一致；Q_d，k中对角线元素为1，其余元素为0.5； $D=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\\ 1& 1\end{array}\right].$

在完成位置相关阵的计算后，等待下一个定位时刻的到来，重新利用上述步骤进行定位。

以上为本实施例中将多普勒信息的测量融入传统的Chan算法中进行定位的技术方案。本实施例还可以在定位初始时刻判断移动终端是否是从相邻的定位服务小区中直接移动到当前的定位服务小区中，如果是，则可以省略上述的步骤301～304，而是将该移动终端在前一个定位服务小区中的最终位置作为在后一个定位服务小区中的初始位置；否则，从步骤301开始执行，进行定位。

图5示出了本实施例中用于移动终端定位的装置的结构示意图。参见图5，该装置除了包括图2中所示的检测模块、数据处理模块以及存储模块之外，还包括判断模块和通讯模块。在本实施例中，检测模块进一步测量定位初始时刻移动终端与各测量单元间的信号到达时间差，并将定位初始时刻的信号到达时间差发送给数据处理模块；数据处理模块根据定位初始时刻移动终端与各测量单元间的信号到达时间差，确定该移动终端在定位初始时刻的位置，将该位置信息发送给存储模块。并且，判断模块用于在定位初始时刻判断移动终端是否从相邻定位小区直接移动到当前定位小区中，如果是，则通知测量单元在预先设置的第一个定位周期中停止测量，通知通讯模块获取该移动终端的初始位置，否则，通知检测模块执行测量。检测模块用于接收来自于判断模块的通知，并根据接收到的通知确定是否执行测量。通讯模块用于接收来自于判断模块的通知，与移动终端在定位初始时刻之前所在相邻定位服务小区中的定位装置交互，获取该移动终端在该相邻定位服务小区中的最终位置信息，将该最终位置信息发送给存储模块；存储模块接收来自于通讯模块的最终位置信息，将该最终位置信息作为该移动终端在当前定位服务小区中的初始位置信息进行保存。

在以上的技术方案中，在对移动终端进行定位时，将多普勒参数与Chan算法相结合，以作为TDOA参数的移动终端与各个测量单元间的信号到达时间差以及作为多普勒参数的移动终端与各个测量单元连线方向上的径向速度，作为两类关键的测量参数，计算移动终端的位置。由于这两类参数相互独立，它们同时受到干扰的几率远远低于TDOA参数和多普勒参数分别受到干扰的几率，因此从统计的角度，能够保证获得较好的测量参数。根据误差理论和大量的仿真结果，移动终端的定位误差取决于上述两类参数中的较小误差。因此，本发明中的技术方案能够稳定地保证较高的定位精度。

此外，上述技术方案中给出了利用Chan算法和相邻定位小区的最终位置确定移动终端初始位置的方法，并且在此后的定位过程中以初始位置为基础，通过迭代和优化等方式，获得位置信息。这样，由于每次定位过程都使用前一定位时刻的历史位置信息，并且移动终端的移动轨迹具有连续性这一特点，因此上述实施例的定位方案无需每次都进行大量的参数测量，进一步降低受到外界影响的几率，从而提高了定位结果的精度。

并且，在利用相邻定位小区的最终位置确定移动终端初始位置的方案中，只需通过网络交互即可确定初始位置，而无需执行数据处理过程，因此实现简单、复杂度较低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1. 一种移动终端的定位方法，其特征在于，该方法包括：

A.确定移动终端在定位初始时刻的位置；

B.在定位初始时刻之后的时刻，确定当前时刻移动终端与各测量单元间的信号到达时间差以及该移动终端与各测量单元连线方向上的径向速度；

C.利用移动终端在上一时刻的位置、所述当前时刻的信号到达时间差以及径向速度，计算该移动终端在当前时刻的位置。

2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A所述确定移动终端在初始时刻的位置为：

根据定位初始时刻移动终端与各测量单元间的信号到达时间差，确定该移动终端的初始位置。

3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A所述确定该移动终端的初始位置包括：

A1.确定各测量单元的位置坐标，测量移动终端在定位初始时刻与各测量单元间的到达时间差，并利用定位初始时刻的到达时间差，计算移动终端在初始时刻与各测量单元间的位置差；

A2.利用计算出的位置差以及各测量单元的位置坐标，迭代计算出移动终端在初始时刻与各测量单元的距离估计值，并确定定位初始时刻的距离估计值对角阵；

A3.根据所确定的距离估计值对角阵，计算移动终端初始位置的可选解，并从可选解中选择一个最优解作为该移动终端的初始位置。

4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤A2所述迭代计算出移动终端在初始时刻与各测量单元的距离估计值，并确定距离估计值对角阵包括：

A21.根据公式 ${\hat{s}}_{,0}={\left({G_{,0}}^T{\left({\mathrm{BQ}}_{d,0}{B}^T\right)}^{-1}{G}_{,0}\right)}^{-1}{G_{,0}}^T{\left({\mathrm{BQ}}_{d,0}{B}^T\right)}^{-1}{h}_{,0},$ 对定位初始时刻的位置信息

进行估计，其中矩阵G_，0为利用各个测量单元的位置坐标以及移动终端在初始时刻的位置差组成，该矩阵的第m行元素为-[X_m1，Y_m1，d_m1，0]，并且X_m1和Y_m1分别表示第m个测量单元与第1个测量单元的位置坐标差，d_m1，0表示初始时刻移动终端到第m个测量单元的距离与到第1个测量单元的距离之差；矩阵B为(M-1)维单位矩阵，M为测量单元的个数；矩阵Q_d，0表示定位初始时刻参数d_m1，0的测量误差向量的相关阵；向量h_，0中的第m个元素为 $h_{m,0}=[d_{m\mathrm{1,0}}^2-(X_m^2+Y_m^2)+(X_1^2+Y_1^2)]/2;$ 并且运算符{^*}^T表示对括号内的内容进行求转置运算，{^*}^-1表示对括号内的内容进行求逆运算；

A22.根据公式 $d_{i,0}=\sqrt{{({\hat{s}}_{\mathrm{1,0}}-X_i)}^2+{({\hat{s}}_{\mathrm{2,0}}-Y_i)}^2},$ 计算初始时刻移动终端与各个测量单元的距离估计值d_i，0，其中

和

分别为所述位置信息

的第一行和第二行元素，X_i和Y_i分别为第i个测量单元的位置横坐标和纵坐标；并对计算出来的所有距离估计值进行求对角阵操作，得到距离估计值的对角阵B_，0；

A23.利用计算得到的距离估计值的对角阵B_，0，根据公式 ${\hat{s}}_{,0}={\left({G_{,0}}^T{\left(B_{,0}{Q}_{d,0}{B_{,0}}^T\right)}^{-1}{G}_{,0}\right)}^{-1}{G_{,0}}^T{\left(B_{,0}{Q}_{d,0}{B_{,0}}^T\right)}^{-1}{h}_{,0}$ 执行迭代，更新所述定位初始时刻的位置信息

A24.利用更新后的定位初始时刻的位置信息

获得更新后定位初始时刻移动终端与各个测量单元的距离估计值d_i，0以及距离估计值的对角阵B_，0。

5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，预先设置第一最大迭代次数，所述步骤A24之后，进一步包括：

判断已执行的迭代次数是否达到所述第一最大迭代次数，如果是，则执行所述步骤A3，否则，返回执行步骤A23。

6. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤A3所述计算移动终端初始位置的可选解，并从可选解中选择一个最优解作为该移动终端的初始位置包括：

A31.按照公式 $T=D^T{B1}_{,0}^{-1}{G}_{,0}{\left(B_{,0}{Q}_{d,0}{B_{,0}}^T\right)}^{-1}{G}_{,0}{B1}_{,0}^{-1},$ 确定中间变量T，其中矩阵B_，0为所述定位初始时刻的距离估计值对角阵；矩阵B1_，0＝diag(x_，0-X₁，y_，0-Y₁，d_1，0)，x_，0为定位初始时刻移动终端的位置横坐标，y_，0为定位初始时刻移动终端的位置纵坐标，X₁和Y₁为第1个测量单元的位置横纵坐标，d_1，0为定位初始时刻移动终端与第1个测量单元间的距离；矩阵 $D=\begin{array}{c}\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\\ 1& 1\end{array}\right];\end{array}$ 运算符号diag(^*)表示对括号内的内容进行求对角阵运算；

A32.依照公式 $t_{,0}=\left[\begin{array}{c}{(x_{,0}-X_1)}^2\\ {(y_{,0}-Y_1)}^2\end{array}\right]={\left(\mathrm{TD}\right)}^{-1}{\mathrm{Tf}}_{,0}$ 建立移动终端位置求解方程，其中t₀为中间变量，其中 $f_{,0}=\left[\begin{array}{c}{({\hat{s}}_{\mathrm{1,0}}-X_1)}^2\\ {({\hat{s}}_{\mathrm{2,0}}-Y_1)}^2\\ {\hat{s}}_{\mathrm{3,0}}^2\end{array}\right],$ 代表初始时刻移动终端与第1个测量单元的距离差信息矩阵，

为所述定位初始时刻的位置信息

的第三行元素；

A33.对所建立的移动终端位置求解方程进行解析，得到移动终端初始位置的四个可选解：

$\left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{01}=X_1+\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{1,0}}}\\ {\hat{y}}_{01}=Y_1+\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{2,0}}}\end{array}\right.$ $\left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{02}=X_1+\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{1,0}}}\\ {\hat{y}}_{02}=Y_1-\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{2,0}}}\end{array}\right.$ ，其中

和分别表示矩阵t_，0的第一行 $\left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{03}=X_1-\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{1,0}}}\\ {\hat{y}}_{03}=Y_1+\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{2,0}}}\end{array}\right.$ $\left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{04}=X_1-\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{1,0}}}\\ {\hat{y}}_{04}=Y_1-\sqrt{{\hat{t}}_{\mathrm{2,0}}}\end{array}\right.$

和第二行元素，和

表示第m个可选解；

A34.根据公式 $p_{,0}=\left[\begin{array}{c}{\hat{x}}_{,0}\\ {\hat{y}}_{,0}\end{array}\right]=\underset{{\left[x_{0m,}{y}_{0m}\right]}^T}{\arg \min }\left\{\underset{m\∈\left\{\mathrm{1,2,3,4}\right\}}{\mathrm{norm}}\left({[{\hat{x}}_{0m}-{\hat{s}}_{\mathrm{1,0}}{,\hat{y}}_{0m}-{\hat{s}}_{\mathrm{2,0}}]}^T\right)\right\},$ 计算所述可选解中的最优解p_，0，并得到移动终端的初始位置，其中和

为移动终端在定位初始时刻的位置横纵坐标的估计值，运算符号argmin{^*}表示取括号内内容为最小值的参数指数，norm{^*}表示对括号内的内容求2-范数。

7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A之前，进一步包括：

判断移动终端是否是从相邻的定位服务小区中直接移动到当前的定位服务小区中，如果是，则将该移动终端在所述相邻的定位服务小区中的最终位置作为在当前定位服务小区中的初始位置；否则，继续执行所述步骤A。

8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C所述计算该移动终端在当前时刻的位置包括：

C1.根据所测量的当前时刻的径向速度，计算移动终端在当前时刻的移动速度矢量；

C2.根据当前时刻的移动速度矢量、到达时间差以及移动终端在前一时刻的位置，迭代计算出移动终端在当前时刻与各测量单元的距离估计值，并确定距离估计值对角阵；

C3.根据所确定的距离估计值对角阵，计算移动终端当前时刻位置的可选解，并从可选解中选择一个最优解作为该移动终端在当前时刻的位置。

9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，设当前时刻为第k个时刻，步骤B1所述计算移动终端在当前时刻的移动速度矢量为：

根据公式 ${\hat{u}}_{,k}={\left({R_{,k}}^T{Q}_{v,k}^{-1}{R}_{,k}\right)}^{-1}{R_{,k}}^T{Q}_{v,k}^{-1}{v}_{,k},$ 估计当前时刻的移动速度矢量，其中

为当前时刻移动速度矢量u_，k的估计值；矩阵R_，k＝(r_1，k，r_2，k，r_3，k，...，r_M，k)^T为当前时刻的速度估计系数矩阵，并且r_i，k＝(cosθ_i，k，sinθ_i，k)表示当前时刻移动终端与第i个测量单元连线方向上的单位向量，θ_i，k为当前时刻移动终端与第i个测量单元连线的角度值；矩阵Q_v，k表示当前时刻的径向速度测量误差相关阵；矢量v_，k为当前时刻移动终端与各个测量单元连线方向上的径向速度，其表达式为v_，k＝(v_1，k，v_2，k，v_3，k，...，v_M，k)^T，元素v_i，k为当前时刻移动终端与第i个测量单元连线方向上的径向速度，M为测量单元的数目。

10. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，设当前时刻为第k个时刻，步骤C2所述迭代计算出移动终端在当前时刻与各测量单元的距离估计值，并确定距离估计值对角阵包括：

C21.利用所述当前时刻的信号到达时间差，计算移动终端在当前时刻与各测量单元的位置差；

C22.按照公式 $w_{,k}=\left[\begin{array}{c}{h}_{,k}\\ z_{,k}\end{array}\right]$ 计算当前时刻的第一定位参数矩阵w_，k，其中向量h_，k中的第m个元素为 $h_{m,k}=[d_{m1,k}^2-(X_m^2+Y_m^2)+(X_1^2+Y_1^2)]/2,$ d_m1.k表示当前时刻移动终端到第m个测量单元的距离与到第1个测量单元的距离之差；向量z_，k为移动终端位置粗估计向量，并且 $z_{,k}=\left[\begin{array}{c}{\hat{x}}_{,k}+{\hat{u}}_{x,k}{T}_s\\ {\hat{y}}_{,k}+{\hat{u}}_{y,k}{T}_s\end{array}\right],$

和

为当前时刻移动终端位置的估计值，

和

为当前时刻移动终端移动速度的估计值，T_s为预先设置的测量周期；

C23.按照公式 ${\mathrm{\Φ}}_k=\left[\begin{array}{c}{G}_{,k}\\ A\end{array}\right]$ 计算第二定位参数矩阵Ф_k，其中矩阵G_，k为利用各个测量单元的位置坐标以及移动终端在当前时刻的位置差组成，该矩阵的第m行元素为-[X_m1，Y_m1，d_m1，k]，并且X_m1和Y_m1分别表示第m个测量单元与第1个测量单元的位置横纵坐标差，d_m1，k表示当前时刻移动终端到第m个测量单元的距离与到第1个测量单元的距离之差；矩阵 $A=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\end{array}\right];$

C24.利用第一定位参数矩阵w_，k和第二定位参数矩阵Φ_k，按照公式s_，k＝(Φ_，k ^T(cov(n_k))^-1Φ_，k)^-1Φ_，k ^T(cov(n_，k))^-1w_，k，对当前时刻的位置信息s_，k进行估计，其中 $\mathrm{cov}\left(n_k\right)=\left[\begin{array}{cc}{B_{,k}}^T{Q}_{d,k}{B}_{,k}& 0\\ 0& Q_{p,k-1}+Q_{u,k-1}{T}_s^2\end{array}\right];$ Q_p，k-1为根据所述初始位置得到的移动终端在第(k-1)个时刻的位置相关阵；Q_u，k-1为第(k-1)个时刻移动终端移动速度的相关阵；

C25.利用最小二乘法，根据公式 $d_{i,k}=\sqrt{{({\hat{s}}_{1,k}-X_i)}^2+{({\hat{s}}_{2,k}-Y_i)}^2}$ 计算当前时刻移动终端与各个测量单元的距离估计值d_i，k，并根据公式B_，k＝diag(d_2，k，....d_M，k)计算当前时刻的距离估计值对角阵B_，k，其中和

为所述当前时刻的位置信息s_，k的第一行和第二行元素，X_i和Y_i为第i个测量单元的位置横纵坐标；

C26.根据公式 ${\hat{s}}_{,k}={\left({G_{,k}}^T{\left(B_{,k}{Q}_{d,k}{B_{,k}}^T\right)}^{-1}{G}_{,k}\right)}^{-1}{G_{,k}}^T{\left(B_{,k}{Q}_{d,k}{B_{,k}}^T\right)}^{-1}{h}_{,k}$ 执行迭代，更新所述当前时刻的位置信息其中矩阵G_，k为利用各个测量单元的位置坐标以及移动终端在当前时刻与各个测量单元间的位置差组成，该矩阵的第m行元素为-[X_m1，Y_m1，d_m1，k]，并且X_m1和Y_m1分别表示第m个测量单元与第1个测量单元的位置坐标差，d_m1，k表示当前时刻移动终端到第m个测量单元的距离与到第1个测量单元的距离之差；矩阵Q_d，k表示当前时刻参数d_m1，k的测量误差向量的相关阵；运算符{^*}^T表示对括号内的内容进行求转置运算，{^*}^-1表示对括号内的内容进行求逆运算；

C27.利用更新后的当前时刻的位置信息s_k，获得更新后定位初始时刻移动终端与各个测量单元的距离估计值d_i，k以及距离估计值的对角阵B_，k。

11. 如权利要求10所述的方法，其特征在于，预先设置第二最大迭代次数，所述步骤C27之后，进一步包括：

判断已执行的迭代次数是否达到所述第二最大迭代次数，如果是，则执行所述步骤C3，否则，返回执行步骤C26。

12. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤C3所述计算移动终端当前时刻位置的可选解，并从可选解中选择一个最优解作为该移动终端在当前时刻的位置包括：

C31.按照公式 $T=D^T{B1}_{,k}^{-1}{G}_{,k}{\left(B_{,k}{Q}_{d,k}{B_{,k}}^T\right)}^{-1}{G}_{,k}{B1}_{,k}^{-1},$ 确定中间变量T，其中矩阵B_，k为当前初始时刻的距离估计值对角阵；矩阵B1_，k＝diag(x_，k-X₁，y_，k-Y₁，d_1，k)，x_，k为当前时刻移动终端的位置横坐标，y_，k为当前时刻移动终端的位置纵坐标，X₁和Y₁为第1个测量单元的位置横纵坐标，d_1，k为当前时刻移动终端与第1个测量单元间的距离；矩阵 $D=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\\ 1& 1\end{array}\right];$ 运算符号diag(^*)表示对括号内的内容进行求对角阵运算；

C32.依照公式 $t_{,k}=\begin{array}{}\end{array}\left[\begin{array}{c}{(x_{,k}-X_1)}^2\\ {(y_{,k}-Y_1)}^2\end{array}\right]={\left(\mathrm{TD}\right)}^{-1}{\mathrm{Tf}}_{,k}$ 建立移动终端位置求解方程，其中t_，k为中间变量， $f_{,k}=\left[\begin{array}{c}{({\hat{s}}_{1,k}-X_1)}^2\\ {({\hat{s}}_{2,k}-Y_1)}^2\\ {\hat{s}}_{3,k}^2\end{array}\right],$ 代表当前时刻移动终端与第1个测量单元的距离差信息矩阵，

为所述当前时刻的位置信息

的第三行元素；

C33.对所建立的移动终端位置求解方程进行解析，得到移动终端初始位置的四个可选解：

$\left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{01}=X_1+\sqrt{{\hat{t}}_{1,k}}\\ {\hat{y}}_{01}=Y_1+\sqrt{{\hat{t}}_{2,k}}\end{array}\right.$ $\left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{02}=X_1+\sqrt{{\hat{t}}_{1,k}}\\ {\hat{y}}_{02}=Y_1-\sqrt{{\hat{t}}_{2,k}}\end{array}\right.$ ，其中

和

分别表示矩阵t_，k的第一行 $\left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{03}=X_1-\sqrt{{\hat{t}}_{1,k}}\\ {\hat{y}}_{03}=Y_1+\sqrt{{\hat{t}}_{2,k}}\end{array}\right.$ $\left\{\begin{array}{c}{\hat{x}}_{04}=X_1-\sqrt{{\hat{t}}_{1,k}}\\ {\hat{y}}_{04}=Y_1-\sqrt{{\hat{t}}_{2,k}}\end{array}\right.$

和第二行元素，

和

表示第m个可选解；

C34.根据公式 $p_{,k}=\left[\begin{array}{c}{\hat{x}}_{,k}\\ {\hat{y}}_{,k}\end{array}\right]=\underset{{[x_{0m},y_{\mathrm{om}}]}^T}{\arg \min }\left\{\underset{m\∈\left\{\mathrm{1,2,3,4}\right\}}{\mathrm{norm}}\left({[{\hat{x}}_{0m}-{\hat{s}}_{1,k},{\hat{y}}_{0m}-{\hat{s}}_{2,k}]}^T\right)\right\},$ 计算所述可选解中的最优解p_，k，并得到当前时刻移动终端的位置，其中

和为移动终端在当前时刻的位置横纵坐标的估计值，运算符号argmin{^*}表示取括号内内容为最小值的参数指数，norm{^*}表示对括号内的内容求2-范数。

13. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C之后，进一步包括：

D1.判断是否停止定位，如果是，则结束本定位流程，否则，继续执行步骤D2；

D2.根据公式 $Q_{p,k}=\frac{1}{4}{B2}_{,k}^{-1}{D}^T{B1}_{,k}^{-1}{G}_{,k}{\left(B_{,k}{Q}_{d,k}{B}_{,k}\right)}^{-1}{G}_{,k}{B1}_{,k}^{-1}{\mathrm{DB}}_{,k}^{-1},$ 计算当前时刻移动终端位置的相关阵Q_p，k，其中矩阵B2_，k＝diag(x_，k-X₁，y_，k-Y₁)，x_，k为当前时刻移动终端的位置横坐标，y_，k为当前时刻移动终端的位置纵坐标，X₁和Y₁为第1个测量单元的位置横纵坐标；B1_，k＝diag(x_，k-X₁，y_，k-Y₁，d_1，k)，d_1，k为当前时刻移动终端与第1个测量单元间的距离；B_，k＝diag(d_2，k，....d_M，k)；G_，k矩阵G_，k为利用各个测量单元的位置坐标以及移动终端在当前时刻的位置差组成，该矩阵的第m行元素为-[X_m1，Y_m1，d_m1，k]，并且X_m1和Y_m1分别表示第m个测量单元与第1个测量单元的位置坐标差，d_m1，k表示当前时刻移动终端到第m个测量单元的距离与到第1个测量单元的距离之差；Q_d，k表示当前时刻参数d_m1，k的测量误差向量的相关阵； $D=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\\ 1& 1\end{array}\right];$ 将所述当前时刻的位置作为上一时刻的位置，并且等待一个预先设定的测量周期后，返回执行所述步骤B。

14. 一种用于移动终端定位的装置，其特征在于，该装置包括：检测模块、数据处理模块和存储模块，其中，

所述检测模块用于在定位初始时刻之后的时刻，测量当前时刻移动终端与各测量单元间的信号到达时间差以及该移动终端与各测量单元连线方向上的径向速度，将当前时刻的信号到达时间差发送给数据处理模块，将所述径向速度发送给存储模块；

所述数据处理模块确定移动终端在定位初始时刻的位置，将定位初始时刻的位置信息发送给存储模块，从存储模块中读取移动终端在上一时刻的位置信息和当前时刻的径向速度，根据读取到的上一时刻的位置信息和当前时刻的径向速度，结合接收到的当前时刻的信号到达时间差，计算该移动终端在当前时刻的位置，并将当前时刻的位置信息发送给存储模块；

所述存储模块用于保存移动终端在各个时刻的位置信息以及移动终端与各测量单元连线方向上的径向速度。

15. 如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述检测模块进一步测量定位初始时刻移动终端与各测量单元间的信号到达时间差，并将定位初始时刻的信号到达时间差发送给数据处理模块；

所述数据处理模块根据定位初始时刻移动终端与各测量单元间的信号到达时间差，确定该移动终端在定位初始时刻的位置，将该位置信息发送给存储模块。

16. 如权利要求14所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：判断模块和通讯模块，其中，

所述判断模块用于在定位初始时刻判断移动终端是否从相邻定位小区直接移动到当前定位小区中，如果是，则通知检测模块在预先设置的第一个定位周期中停止测量，通知通讯模块获取该移动终端的初始位置，否则，通知所述检测模块执行测量；

所述检测模块接收来自于判断模块的通知，并根据接收到的通知确定是否执行测量；

所述通讯模块用于接收来自于判断模块的通知，与移动终端在定位初始时刻之前所在相邻定位服务小区中的定位装置交互，获取该移动终端在该相邻定位服务小区中的最终位置信息，将该最终位置信息发送给存储模块；

所述存储模块接收来自于通讯模块的最终位置信息，将该最终位置信息作为该移动终端在当前定位服务小区中的初始位置信息进行保存。

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