[0006] 本发明需解决的问题是提供一种基于射频识别技术的二维TDOA协作节点部署方法
[0007] 基于该方法，定位系统能够快速、准确地获取多个协作节点的最优布设方式及布设位置，并有效降低移动台的GDOP值，最大程度提升移动台的定位精度。
[0008] 1、一种基于射频识别技术的二维TDOA协作节点部署方法，包括下列步骤：
[0009] 步骤1：射频识别定位系统采用二维TDOA算法，拟引入W个协作节点提高定位精度，采用分步部署方式，定义引入的第一个协作节点为首增协作节点，定义其他协作节点为非首增协作节点，初始化节点计数器i＝1。
[0010] 步骤2：定位系统收集标签与N个阅读器之间的测距信息l1，l2，...，lN，设定各阅读器的时间测量信息相互独立，阅读器测量误差均为零均值、误差为 的随机变量，所有协作节点测量误差为零均值、误差为 的随机变量，以标签的坐标(x，y)为观测向量，引入首增协作节点并将其作为参考节点，构建二维TDOA协作定位系统的观测向量期望的雅克比矩阵HN和协方差矩阵QN。
[0011] 步骤3：计算并得到二维TDOA协作定位系统的几何精度稀释因子依据Woodbury定理，获得 的表达式：
[0012]
[0013] 从而有
[0014]
[0015] G11＝N cos2β1-2P cosβ1+(N+1)R-KP2
[0016] G12＝G21＝N cosβ1sinβ1-Q cosβ1-P sinβ1-KPQ+(NK+1)F (3)[0017] G22＝N sin2β1-2Qsinβ1+(N+1)S-KQ2
[0018] 其中，由式(2)可知，GTDOA仅与β1有关。
[0019] 步骤4：以GTDOA最小化为目标，选取GTDOA中与β1有关的部分，并建立目标函数Q(β1)，求解Q(β1)关于β1的一阶偏导数g为
[0020]
[0021] 步骤5：依据万能公式，建立β1求解的六次目标方程
[0022] 其中，ki的值与系统中阅读器的布设方位有关。
[0023] 步骤6：通过四元二次型转换方法求解六次目标方程，获得Q(β1)的全部驻点，将全部驻点分别代入Q(β1)，选取取得Q(β1)最小值对应的β1作为首增协作节点的最优布设方位。
[0024] 步骤7：判断节点计数器的值i和W的关系：若i≤W，更新节点计数器的值i＝i+1，更新N＝N+1，跳转至步骤2，更新系统的雅克比矩阵和协方差矩阵，逐个引入其他非首增协作节点；若i＞W，跳转至步骤8；步骤8：完成全部节点的布设，终止程序。附图说明：
[0025] 图1是本发明流程框图；
[0026] 图2是协作节点布设示意图具体实施方式：
[0027] 本发明的主旨是提出一种基于射频识别技术的、适用于二维定位环境协作节点部署方法，该方法采用TDOA定位机制，通过快速、准确地获取多个协作节点的最优布设方式及布设位置，有效降低待定位标签的GDOP值，提升系统定位精度。
[0028] 下面结合附图1对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0029] 首先设定本发明的应用场景。基于二维TDOA的射频识别定位系统拟引入W个协作节点，采用分步部署方式逐个布设协作节点，定义引入的第一个协作节点为首增协作节点，定义其他协作节点为非首增协作节点，并以首增协作节点作为参考节点。定位系统收集标签与N个阅读器之间的测距信息l1，l2，...，lN，以标签的坐标(x，y)为观测向量。阅读器测量误差均为零均值、误差为 的随机变量，首增协作节点测量误差为零均值、误差为的随机变量。
[0030] 为便于叙述，设定阅读器测量误差和首增协作节点的测量误差的方差相等，即取K＝1。先介绍首增协作节点的最优布设方法。
[0031] 一)首增协作节点的最优布设
[0032] 初始化节点计数器i＝1，构建出观测向量期望的雅克比矩阵HN和协方差矩阵QN：
[0033]
[0034]
[0035] 其中，θi表示第i个阅读器的方位角，φ1表示首增伙伴节点的布设方位角，其中，(xi，yi)表示第i个基站的位置坐标，(x，y)表示移动台的位置，表示新增伙伴节点的位置坐标，i∈[1，K]。
[0036] 此时，系统的几何精度稀释因子更新为：
[0037]
[0038] 其中，
[0039]
[0040] A1＝NR-P2
[0041] A2＝NS-Q2
[0042] A3＝PQ-NF
[0043] A4＝QR-PF (8)
[0044] A5＝(N+1)(PS-QF)
[0045] A6＝(N+1)(SR-F2)-(SP2+RQ2-2PQF)
[0046] 由式(6)可知，GTDOA仅与首增协作节点的布设方位角有关，而与首增协作节点的布设距离无关。
[0047] 以GTDOA最小化为目标，选取GTDOA中与β1有关的部分，并建立目标函数Q(β1)，求解Q(β1)关于β1的一阶偏导数函数为 其中
[0048] G＝K1 cos3α+K2 sin3α+K3 cos 2α+K4 sin 2α (9)
[0049] +K5 cosα+K6 sinα+K7
[0050] K1＝4PA3+2A2Q-2QA1
[0051] K2＝2PA2-2PA1-4QA3
[0052] K3＝-2A3H
[0053] K4＝(A2H-A1H) (10)
[0054] K5＝(2A4H-2QA6+2QA1-4A2Q)
[0055] K6＝2PA6-2A5H+4PA1-2PA2
[0056] K7＝4QA5-4A4P
[0057] 依据万能公式，建立基于G的β1求解的六次目标方程
[0058]
[0059] 其中x＝tan(β1/2)，通过四元二次型转换方法求解六次目标方程，获得Q(β1)的全部驻点，将全部驻点分别代入Q(β1)，选取取得Q(β1)最小值对应的β1作为首增协作节点的最优布设方位 即
[0060]
[0061] 二)非首增协作节点的最优布设
[0062] 判断节点计数器的值i和W的关系：如果i≤W，更新节点计数器的值i＝i+1，更新N＝N+1，更新系统的雅克比矩阵和协方差矩阵，获得对应的六次目标方程，依据上述方法获取余下的非首增协作节点的最优布设方位；如果i＞W，完成全部节点的布设，终止程序。
[0063] 图2给出了一种基于本发明方法的协作节点布设示意图。如图所示，假设定位系统拟引入四个服务节点来提高定位精度，五个已知服务节点的方位角分别为15°、70°、80°、210°、300°。建立二维TDOA协作定位系统GDOP方程，通过求导，获得求解驻点的六次目标方程，计算得到第一个协作节点放置的最优角度为 将第一个协作节点作为已
知服务节点，更新系统的雅克比矩阵和协方差矩阵，计算得到第二个协作节点放置的最优角度为 同理可得第三个协作节点放置的最优角度为 第四
个协作节点放置的最优角度为 此时协作定位系统的几何精度因子达到最
小。
