基于TDOA的Chan定位算法MATLAB实现

资 源 简 介

本项目提供Chan定位算法的MATLAB实现，利用TDOA测量值和已知基站位置，通过线性化处理与最小二乘估计计算移动目标的二维或三维坐标，适用于无线传感器网络定位，有效提升定位精度。

详 情 说 明

基于TDOA的Chan定位算法MATLAB实现

项目介绍

本项目实现了基于到达时间差（TDOA）的Chan定位算法，通过处理多个基站的时间差测量值，结合已知的基站几何位置，准确估算移动目标的二维或三维坐标。该算法采用线性化处理和加权最小二乘估计技术，对测量误差具有较强的鲁棒性，可广泛应用于无线传感器网络、移动通信定位、室内外导航等多种需要位置服务的场景。

功能特性

• 多维度支持：完整支持二维（平面）与三维（空间）定位场景
• 误差补偿：通过线性化最小二乘估计和误差补偿优化，有效抑制TDOA测量噪声的影响
• 灵活输入：支持自定义信号传播速度（默认使用光速3×10⁸ m/s）
• 精度评估：输出定位结果的同时提供协方差矩阵，用于评估估计精度
• 状态监测：返回算法收敛状态标志，指示定位计算的成功与失败

使用方法

基本调用方式

% 输入参数定义 tdoa_measurements = [t1, t2, ..., tn-1]; % TDOA测量值数组（秒） base_stations = [x1, y1, z1; % 基站位置坐标矩阵（米） x2, y2, z2; ...]; c = 3e8; % 信号传播速度（米/秒，可选）

% 算法调用 [target_position, covariance, status] = chan_tdoa_localization(tdoa_measurements, base_stations, c);

参数说明

输入参数：

• tdoa_measurements：TDOA测量值数组，包含n-1个元素（n为基站数量）
• base_stations：基站位置矩阵，n行2列（二维）或n行3列（三维）
• c：信号传播速度，默认值为光速3×10⁸ m/s

输出参数：

• target_position：目标估计坐标，格式为[x,y]（二维）或[x,y,z]（三维）
• covariance：定位误差协方差矩阵，反映估计结果的精度
• status：算法收敛状态标志（0表示成功，非0表示失败）

系统要求

• MATLAB版本：R2016a或更高版本
• 必要工具箱：仅需基础MATLAB环境，无需额外工具箱

文件说明

主程序文件实现了完整的Chan定位算法流程，包含TDOA测量值的规范化处理、线性方程组的构建与求解、加权最小二乘估计的计算、以及定位精度的协方差分析等核心功能。该文件能够根据输入的基站维度自动适配二维或三维定位模式，并通过多步估计策略提升在测量噪声环境下的定位精度和稳定性。