CN112218236A - 一种基于多维度评分的tdoa定位基站选择方法及*** - Google Patents

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CN112218236A CN202010982481.6A CN202010982481A CN112218236A CN 112218236 A CN112218236 A CN 112218236A CN 202010982481 A CN202010982481 A CN 202010982481A CN 112218236 A CN112218236 A CN 112218236A
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Abstract

本发明公开了一种基于多维度评分的TDOA定位基站选择方法及***，属于TDOA定位技术领域，包括以下步骤：S1：输入数据；S2：第一阶段筛选；S3：第二阶段筛选；S4：选择基站组合。本发明考虑了影响TDOA***定位精度的多个因素，从基站几何区域形状、到达时间差测量误差、信噪比大小等多个方面进行优化，能够选择出使TDOA***定位精度更高的定位基站组合，值得被推广使用。

Description

一种基于多维度评分的TDOA定位基站选择方法及***
技术领域
本发明涉及领域，具体涉及一种基于多维度评分的TDOA定位基站选择方法及***。
背景技术
TDOA(Time Difference of Arrival，到达时间差)是一种比较精确的定位方法。如图1所示，为TDOA***的定位原理示意图，BS1、BS2和BS3为三个定位基站，目标辐射源E与各站距离r1、r2和r3未知，但两组时间差(r2-r1、r3-r1)可测量得到，TDOA定位方法通过处理到达时间差对目标辐射源E进行定位。在二维平面内，信号到达两个定位基站的时间差确定了一组以两站为焦点的双曲线，两组双曲线(最少三个定位基站)的交点即可确定辐射源的位置。因此，三个及以上定位基站可实现目标辐射源的二维定位，三维定位则需要四个及以上定位基站。
TDOA***的定位精度与到达时间差测量准确度、定位基站选择密切相关。各定位基站的时间同步性、采样率、通道一致性、多径效应、环境中的电磁干扰等都会影响到达时间差的测量准确度，从而影响***的定位精度；基站数量、相互之间的距离、几何形状、基站与目标辐射源的相对位置都将直接影响TDOA***的定位精度。为此，提出一种基于多维度评分的TDOA定位基站选择方法及***。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：如何解决在包含冗余站情况下定位基站选择的问题，提供了一种基于多维度评分的TDOA定位基站选择方法。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括以下步骤：
S1：输入数据
设TDOA***共有N个定位基站，输入N个定位基站的位置数据和各定位基站同一时刻采集到的目标辐射源的I/Q信号序列；
S2：第一阶段筛选
从N个定位基站中选取前M个信号能量最大的信号所对应的定位基站；
S3：第二阶段筛选
从步骤S2中选取的M个定位基站中选取K个定位基站，对选取K个定位基站进行组合，从目标与基站距离、到达时间差可信度、基站几何形状三个维度对各基站组合进行评分，分别得到各基站组合的三个维度得分，计算各基站组合的总得分，总得分由各个维度分项得分加权得到；
S4：选择基站组合
选择步骤S3中总得分最高的基站组合。
更进一步地，在所述步骤S2中，选取M个定位基站的具体过程如下：
S21：第n个接收站接收到的I/Q信号序列为In(1…X)和Qn(1…X)，计算相应的复信号序列Rn(1…X)，计算公式如下：
Rn(q)＝In(q)+j*Qn(q)q∈[1,X]
其中，X为信号点数；
S22：对复信号序列Rn(1…X)做FFT变换，可得到信号的频域复信号Fn(1…X)，计算目标信号能量Pn，目标信号能量Pn为信号频段内各个频谱分量的幅度的平方和，计算公式如下：
Figure BDA0002688054960000021
其中，X1、X2分别对应目标信号频段的下限频率、上限频率所对应的点数；
S23：根据频域复信号Fn(1…X)的频谱图依次计算出所有站点采集到目标信号能量Pn，选取前M个能量最高的基站作为步骤S3的输入。
更进一步地，在所述步骤S22中，当目标频段未知时，X1＝1，X2＝X。
更进一步地，在所述步骤S23中，若目标频段已知，目标信号能量Pn为目标频段内的各频率分量能量之和；若目标频段未知，目标信号能量Pn为整个频段内的各频率分量能量之和。
更进一步地，在所述步骤S3中，从M个定位基站中选择K个，基站组合的数量
Figure BDA0002688054960000022
Figure BDA0002688054960000023
更进一步地，在所述步骤S3中，对于任意一个基站组合Gi(1≤i≤g)，从目标与基站距离、到达时间差可信度、基站几何形状三个维度进行评分，分别得到基站组合Gi的三个维度得分f1(i)、f2(i)、f3(i)，Gi的总得分f(i)由各个分项得分加权得到，计算公式如下：
f(i)＝w1×f1(i)+w2×f2(i)+w3×f3(i)
其中，w1、w2和w3为权重，取值范围为[0,1]。
更进一步地，在所述步骤S3中，目标与基站距离评分过程如下：
设任意基站组合Gi包括BSi1、BSi2、…、BSiK，共K个基站，f1(i)代表基站组合Gi中各个定位基站接收到的信号能量的平均值，将f1(i)归一化到[0,1]区间，计算公式如下：
Figure BDA0002688054960000024
其中，Pi1、Pi2、…、PiK为Gi中各定位基站BSi1、BSi2、…、BSiK接收到的信号能量，Pmax为TDOA***中全部N个定位基站中接收到的信号能量的最大值，表达式如下：
Figure BDA0002688054960000031
更进一步地，在所述步骤S3中，到达时间差可信度评分过程如下：
S311：设参考点T处有一信号辐射源，BSa、BSb、BSc为任意三个定位基站，La、Lb、Lc分别表示基站与参考点T的真实距离，Lab为辐射源信号到达BSa、BSb的真实距离差，TDOAab为辐射源信号到达BSa、BSb的真实时间差，根据定义得到：
Lab＝Lb-La＝TDOAab×光速
Lab＝Lb-La＝Lb-Lc+Lc-La＝Lcb+Lac
Lab-Lcb-Lac＝0；
S312：设L′ab、L′cb、L′ac分别为Lab、Lcb、Lac的测量值，令Δabc表示BSa、BSb、BSc三个基站的目标辐射源信号到达时间差的测量误差，计算公式如下：
Δabc＝|L′ab-L′cb-L′ac|
当L′ab、L′cb、L′ac均无测量误差时，Δabc＝0；Δabc越大，表示某个或多个到达距离差的测量误差越大；
S313：给出任意3个基站，以及它们在同一时刻接收到的I/Q数据，先测量出任意两站之间的到达距离差L′ab、L′cb、L′ac，然后代入Δabc的计算公式，求得这3个基站的到达时间差的测量误差，取平均值作为Gi的测量误差
Figure BDA0002688054960000032
计算公式如下：
Figure BDA0002688054960000033
其中，
Figure BDA0002688054960000034
表示基站组合Gi中选取的3站的到达时间差的测量误差；
S314：计算基站组合Gi的到达时间差可信度得分f2(i)，计算公式如下：
Figure BDA0002688054960000035
其中，Δmax为所有基站组合中到达时间差的最大测量误差，计算公式如下：
Figure BDA0002688054960000036
更进一步地，基站几何形状评分过程如下：
S321：设
Figure BDA0002688054960000037
为基站组合Gi中各站BSi1、BSi2、…、BSiK所围成的几何多边形的面积，f3(i)计算公式为：
Figure BDA0002688054960000041
其中，Smax为所有基站组合中的最大面积，计算公式为：
Figure BDA0002688054960000042
其中，f3(i)∈[0,1]，f3(i)越大，表示基站组合Gi所包围面积越大，目标辐射源出现在基站覆盖区域内的可能性越高。
本发明还提供了一种基于多维度评分的TDOA定位基站选择***，利用上述选择方法选择合适的定位基站组合，包括：
数据输入模块，用于输入N个定位基站的位置数据和各定位基站同一时刻采集到的目标辐射源的I/Q信号序列；
第一筛选模块，用于从N个定位基站中选取前M个信号能量最大的信号所对应的定位基站；
第二筛选模块，用于从已选取的M个定位基站中选取K个定位基站，对选取K个定位基站进行组合，从目标与基站距离、到达时间差可信度、基站几何形状三个维度对各基站组合进行评分，分别得到各基站组合的三个维度得分，计算各基站组合的总得分，总得分由各个维度分项得分加权得到；
基站组合选择模块，用于选择总得分最高的基站组合；
控制处理模块，用于向各模块发出指令，完成相关动作；
所述数据输入模块、所述第一筛选模块、所述第二筛选模块、所述基站组合选择模块均与控制处理模块电连接。
本发明相比现有技术具有以下优点：该基于多维度评分的TDOA定位基站选择方法，考虑了影响TDOA***定位精度的多个因素，从基站几何区域形状、到达时间差测量误差、信噪比大小等多个方面进行优化，能够选择出使TDOA***定位精度更高的定位基站组合，值得被推广使用。
附图说明
图1是TDOA***的定位原理示意图；
图2是本发明实施例二中基于多维度评分的TDOA定位基站选择方法的流程示意图；
图3是本发明实施例二中频域复信号的频谱图；
图4是本发明实施例二中第二阶段筛选的流程图；
图5是本发明实施例二中基站几何形状评分的示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例一
本实施例提供一种技术方案：一种基于多维度评分的TDOA定位基站选择方法，包括以下步骤：
S1：输入数据
设TDOA***共有N个定位基站，输入N个定位基站的位置数据和各定位基站同一时刻采集到的目标辐射源的I/Q信号序列；
S2：第一阶段筛选
从N个定位基站中选取前M个信号能量最大的信号所对应的定位基站；
S3：第二阶段筛选
从步骤S2中选取的M个定位基站中选取K个定位基站，对选取K个定位基站进行组合，从目标与基站距离、到达时间差可信度、基站几何形状三个维度对各基站组合进行评分，分别得到各基站组合的三个维度得分，计算各基站组合的总得分，总得分由各个维度分项得分加权得到；
S4：选择基站组合
选择步骤S3中总得分最高的基站组合。
在所述步骤S2中，选取M个定位基站的具体过程如下：
S21：第n个接收站接收到的I/Q信号序列为In(1…X)和Qn(1…X)，计算相应的复信号序列Rn(1…X)，计算公式如下：
Rn(q)＝In(q)+j*Qn(q) q∈[1,X]
其中，X为信号点数；
S22：对复信号序列Rn(1…X)做FFT变换，可得到信号的频域复信号Fn(1…X)，计算目标信号能量Pn，目标信号能量Pn为信号频段内各个频谱分量的幅度的平方和，计算公式如下：
Figure BDA0002688054960000051
其中，X1、X2分别对应目标信号频段的下限频率、上限频率所对应的点数；
S23：根据频域复信号Fn(1…X)的频谱图依次计算出所有站点采集到目标信号能量Pn，选取前M个能量最高的基站作为步骤S3的输入。
在所述步骤S22中，当目标频段未知时，X1＝1，X2＝X。
在所述步骤S23中，若目标频段已知，目标信号能量Pn为目标频段内的各频率分量能量之和；若目标频段未知，目标信号能量Pn为整个频段内的各频率分量能量之和。
在所述步骤S3中，从M个定位基站中选择K个，基站组合的数量
Figure BDA0002688054960000061
Figure BDA0002688054960000062
在所述步骤S3中，对于任意一个基站组合Gi(1≤i≤g)，从目标与基站距离、到达时间差可信度、基站几何形状三个维度进行评分，分别得到基站组合Gi的三个维度得分f1(i)、f2(i)、f3(i)，Gi的总得分f(i)由各个分项得分加权得到，计算公式如下：
f(i)＝w1×f1(i)+w2×f2(i)+w3×f3(i)
其中，w1、w2和w3为权重，取值范围为[0,1]。
在所述步骤S3中，目标与基站距离评分过程如下：
设任意基站组合Gi包括BSi1、BSi2、…、BSiK，共K个基站，f1(i)代表基站组合Gi中各个定位基站接收到的信号能量的平均值，将f1(i)归一化到[0,1]区间，计算公式如下：
Figure BDA0002688054960000063
其中，Pi1、Pi2、…、PiK为Gi中各定位基站BSi1、BSi2、…、BSiK接收到的信号能量，Pmax为TDOA***中全部N个定位基站中接收到的信号能量的最大值，表达式如下：
Figure BDA0002688054960000064
在所述步骤S3中，到达时间差可信度评分过程如下：
S311：设参考点T处有一信号辐射源，BSa、BSb、BSc为任意三个定位基站，La、Lb、Lc分别表示基站与参考点T的真实距离，Lab为辐射源信号到达BSa、BSb的真实距离差，TDOAab为辐射源信号到达BSa、BSb的真实时间差，根据定义得到：
Lab＝Lb-La＝TDOAab×光速
Lab＝Lb-La＝Lb-Lc+Lc-La＝Lcb+Lac
Lab-Lcb-Lac＝0；
S312：设L′ab、L′cb、L′ac分别为Lab、Lcb、Lac的测量值，令Δabc表示BSa、BSb、BSc三个基站的目标辐射源信号到达时间差的测量误差，计算公式如下：
Δabc＝|L′ab-L′cb-L′ac|
当L′ab、L′cb、L′ac均无测量误差时，Δabc＝0；Δabc越大，表示某个或多个到达距离差的测量误差越大；
S313：给出任意3个基站，以及它们在同一时刻接收到的I/Q数据，先测量出任意两站之间的到达距离差L′ab、L′cb、L′ac，然后代入Δabc的计算公式，求得这3个基站的到达时间差的测量误差，取平均值作为Gi的测量误差
Figure BDA0002688054960000071
计算公式如下：
Figure BDA0002688054960000072
其中，
Figure BDA0002688054960000073
表示基站组合Gi中选取的3站的到达时间差的测量误差；
S314：计算基站组合Gi的到达时间差可信度得分f2(i)，计算公式如下：
Figure BDA0002688054960000074
其中，Δmax为所有基站组合中到达时间差的最大测量误差，计算公式如下：
Figure BDA0002688054960000075
基站几何形状评分过程如下：
S321：设
Figure BDA0002688054960000076
为基站组合Gi中各站BSi1、BSi2、…、BSiK所围成的几何多边形的面积，f3(i)计算公式为：
Figure BDA0002688054960000077
其中，Smax为所有基站组合中的最大面积，计算公式为：
Figure BDA0002688054960000078
其中，f3(i)∈[0,1]，f3(i)越大，表示基站组合Gi所包围面积越大，目标辐射源出现在基站覆盖区域内的可能性越高。
本实施例还提供了一种基于多维度评分的TDOA定位基站选择***，利用上述选择方法选择合适的定位基站组合，包括：
数据输入模块，用于输入N个定位基站的位置数据和各定位基站同一时刻采集到的目标辐射源的I/Q信号序列；
第一筛选模块，用于从N个定位基站中选取前M个信号能量最大的信号所对应的定位基站；
第二筛选模块，用于从已选取的M个定位基站中选取K个定位基站，对选取K个定位基站进行组合，从目标与基站距离、到达时间差可信度、基站几何形状三个维度对各基站组合进行评分，分别得到各基站组合的三个维度得分，计算各基站组合的总得分，总得分由各个维度分项得分加权得到；
基站组合选择模块，用于选择总得分最高的基站组合；
控制处理模块，用于向各模块发出指令，完成相关动作；
所述数据输入模块、所述第一筛选模块、所述第二筛选模块、所述基站组合选择模块均与控制处理模块电连接。
实施例二
本实施例提出了一种TDOA定位***中的基站选择方法，本方法的筛选原则包括：(1)距离目标辐射源越近的定位基站接收到的信号越强，信号信噪比越高，到达时间差测量更有可能更加准确，有利于提高定位精度，因此，优先选择接收到的信号能量大的基站；(2)优先选择到达时间差测量值可信度高的基站；(3)基站构成的几何区域内的目标辐射源定位精度通常高于区域外的定位精度，因此，优先选择所围成的几何区域面积大的基站组合。本方法综合考虑上述各个原则，实现基站的选择。
下面结合说明书附图对本实施例进行描述。如图2所示，输入N个定位基站{BS1、BS2、…、BSN}的位置和各基站同一时刻采集到的目标辐射源的I/Q信号序列，先经过第一阶段筛选，从N个定位基站中选取前M个信号能量最大的信号；然后经过第二阶段筛选，从M个定位基站中选取K个基站；最后输出选取出的K个基站。
具体地，方法具体包含以下步骤：
S1、第一阶段筛选：从N个定位基站中选取前M个信号能量最大的信号
设第n(n∈[1,N])个接收站BSn接收到的I/Q信号序列为In(1…X)和Qn(1…X),则相应的复信号序列Rn(1…X)可表示为：
Rn(q)＝In(q)+j*Qn(q)q∈[1,X]
上式中，X为信号点数。
对复信号序列Rn(1…X)做FFT变换，可得到I/Q信号序列的频域复信号Fn(1…X)，目标信号能量Pn为信号频段内各个频谱分量的幅度的平方和，计算公式如下：
Figure BDA0002688054960000081
上式中，X1、X2分别对应目标信号频段的下限频率、上限频率所对应的点数；当目标频段未知时，X1＝1，X2＝X。
如图3所示，是某一频域复信号Fn(1…X)的频谱图，纵坐标为幅值，横坐标为1…X，若目标辐射源的频率范围(目标频段)已知，求取信号能量Pn时可只累加目标频段内的各个频率能量；当目标频段未知时，可计算整个频段内的各频率分量能量之和。
依次计算出所有站点采集到的信号能量{P1、P2、…、PN}，选取前M个能量最高的基站作为第二阶段筛选的输入。
S2、第二阶段筛选：从M个定位基站中选取K个基站
从M个定位基站中选择K个，根据数学中的排列组合计算方法，易知共有
Figure BDA0002688054960000091
Figure BDA0002688054960000092
种基站组合，第二阶段筛选的目标为从g个基站组合中选择最优的一个组合。如图4所示，为第二阶段筛选的流程图。对于任意一个基站组合Gi(1≤i≤g)，从目标与基站距离、到达时间差可信度、基站几何形状三个维度进行评分，分别得到基站组合Gi的三个维度得分f1(i)、f2(i)、f3(i)，Gi的总得分f(i)由各个分项得分加权得到，计算公式如下：
f(i)＝w1×f1(i)+w2×f2(i)+w3×f3(i)
上式中，w1、w2和w3为权重，取值范围为[0,1]，参数需根据实际应用选定。方法选择总得分最高的基站组合。
设任意基站组合Gi由BSi1、BSi2、…、BSiK共K个定位基站组成，Gi的各分项得分f1(i)、f2(i)、f3(i)可分别由目标与基站距离评分、到达时间差可信度评分、基站几何形状评分三个步骤得到。
2.1、目标与基站距离评分
f1(i)代表基站组合Gi中各个基站接收到的信号能量的平均值，为方便计算，将f1(i)归一化到[0,1]区间，其计算公式如下：
Figure BDA0002688054960000093
上式中，Pi1、Pi2、…、PiK为Gi中各站BSi1、BSi2、…、BSiK接收到的信号能量(在第一阶段筛选步骤中已计算出)，Pmax为***全部N个基站中接收到的信号能量的最大值，即：
Figure BDA0002688054960000094
显然，f1(i)∈[0,1]。f1(i)越大，表示基站组合Gi各站接收到的信号能量之和较高，信噪比可能越高，到达时间差测量越准确，定位精度越高。
2.2、到达时间差可信度评分
设参考点T处有一信号辐射源，BSa、BSb、BSc为任意三个定位基站，La、Lb、Lc分别表示各基站与参考点T的真实距离，Lab为辐射源信号到达BSa、BSb的真实距离差，TDOAab为辐射源信号到达BSa、BSb的真实时间差，根据定义，易知：
Lab＝Lb-La＝TDOAab×光速
显然，可得到：
Lab＝Lb-La＝Lb-Lc+Lc-La＝Lcb+Lac
即Lab-Lcb-Lac＝0。
但在实际应用中，由于各定位基站时间不完全同步、采样间隔、多径效应、时差测量方法精度等因素影响，TDOAab的测量不可避免存在误差，使得Lab的测量也存在误差。设L′ab、L′cb、L′ac分别为Lab、Lcb、Lac的测量值，该测量值可通过互相关算法求得，该算法简述如下：
设基站BSa、BSb在同一时间段内收到的复信号序列分别为ra(n)、rb(n)，ra(n)、rb(n)的互相关函数Rab(m)如下所述：
Figure BDA0002688054960000101
上式中，N为复信号序列的长度，rb *(k-m)表示复数rb(k-m)的共轭复数。互相关最大的点即对应同一信号到达两个基站的时间差，即求出互相关最大时的时间变量
Figure BDA0002688054960000102
然后换算为到达时间差TDOAab的测量值TDOA′ab，并进一步可求得Lab的测量值L′ab，如下列式子所示：
Figure BDA0002688054960000103
Figure BDA0002688054960000104
L′ab＝TDOA′ab×c
其中，c为电磁波在空气中的传播速度，c≈3*108m/s，
Figure BDA0002688054960000105
为复信号序列ra(n)的采样频率。
令Δabc表示BSa、BSb、BSc三个基站的目标辐射源信号到达时间差的测量误差，计算公式如下：
Δabc＝|L′ab-L′cb-L′ac|
当L′ab、L′cb、L′ac均无测量误差时，Δabc＝0；Δabc越大，说明某个或多个到达距离差的测量误差越大。因此，Δabc可以代表到达时间差的可信度。给出任意3个基站，以及它们在同一时刻接收到的I/Q数据，可先通过互相关算法测量出任意两站之间的到达距离差L′ab、L′cb、L′ac，然后代入Δabc的计算公式，可求得这3个基站的到达时间差的测量误差。
对于基站组合Gi，组合中有K(K≥3)个基站时，可计算K个基站中所有3站组合(共有
Figure BDA0002688054960000111
个)的到达时间差的测量误差，取平均值作为Gi的测量误差
Figure BDA0002688054960000112
用公式表达如下：
Figure BDA0002688054960000113
上式中，
Figure BDA0002688054960000114
表示基站组合Gi中选取3站的到达时间差的测量误差，基站组合Gi的到达时间差可信度得分f2(i)可由下式计算，易知，f2(i)∈[-1,0]，f2(i)越大，表示基站组合Gi的到达时间差测量值越可信。
Figure BDA0002688054960000115
上式中，Δmax为所有基站组合中到达时间差的最大测量误差，如下式所述：
Figure BDA0002688054960000116
2.3、基站几何形状评分
由于基站构成的几何区域内的目标辐射源定位精度通常高于几何区域外的定位精度，基站覆盖面积越大，目标辐射源出现在其区域内的可能性越高。因此，优先选择所围成的几何区域面积大的基站组合。
设
Figure BDA0002688054960000117
为基站组合Gi中各站BSi1、BSi2、…、BSiK所围成的几何多边形的面积，则
Figure BDA0002688054960000118
上式中，Smax为所有基站组合中的最大面积，如下式所述：
Figure BDA0002688054960000119
易知，f3(i)∈[0,1]，f3(i)越大，表示基站组合Gi所包围面积越大，目标辐射源出现在基站覆盖区域内的可能性越高。如图5所示中，T为目标辐射源，基站BS1、BS2、BS4覆盖的区域面积比基站BS1、BS3、BS4覆盖的区域面积大，此单项得分更高。
综上所述，上述实施例的基于多维度评分的TDOA定位基站选择方法，考虑了影响TDOA***定位精度的多个因素，从基站几何区域形状、到达时间差测量误差、信噪比大小等多个方面进行优化，能够选择出使TDOA***定位精度更高的定位基站组合，值得被推广使用。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于多维度评分的TDOA定位基站选择方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：输入数据
设TDOA***共有N个定位基站，输入N个定位基站的位置数据和各定位基站同一时刻采集到的目标辐射源的I/Q信号序列；
S2：第一阶段筛选
从N个定位基站中选取前M个信号能量最大的信号所对应的定位基站；
S3：第二阶段筛选
从步骤S2中选取的M个定位基站中选取K个定位基站，对选取K个定位基站进行组合，从目标与基站距离、到达时间差可信度、基站几何形状三个维度对各基站组合进行评分，分别得到各基站组合的三个维度得分，计算各基站组合的总得分，总得分由各个维度分项得分加权得到；
S4：选择基站组合
选择步骤S3中总得分最高的基站组合。
2.根据权利要求1所述的一种基于多维度评分的TDOA定位基站选择方法，其特征在于：在所述步骤S2中，选取M个定位基站的具体过程如下：
S21：第n个接收站接收到的I/Q信号序列为In(1…X)和Qn(1…X)，计算相应的复信号序列Rn(1…X)，计算公式如下：
Rn(q)＝In(q)+j*Qn(q) q∈[1,X]
其中，X为信号点数；
S22：对复信号序列Rn(1…X)做FFT变换，可得到信号的频域复信号Fn(1…X)，计算目标信号能量Pn，目标信号能量Pn为信号频段内各个频谱分量的幅度的平方和，计算公式如下：
Figure FDA0002688054950000011
其中，X1、X2分别对应目标信号频段的下限频率、上限频率所对应的点数；
S23：根据频域复信号Fn(1…X)的频谱图依次计算出所有站点采集到目标信号能量Pn，选取前M个能量最高的基站作为步骤S3的输入。
3.根据权利要求2所述的一种基于多维度评分的TDOA定位基站选择方法，其特征在于：在所述步骤S22中，当目标频段未知时，X1＝1，X2＝X。
4.根据权利要求2所述的一种基于多维度评分的TDOA定位基站选择方法，其特征在于：在所述步骤S23中，若目标频段已知，目标信号能量Pn为目标频段内的各频率分量能量之和；若目标频段未知，目标信号能量Pn为整个频段内的各频率分量能量之和。
5.根据权利要求2所述的一种基于多维度评分的TDOA定位基站选择方法，其特征在于：在所述步骤S3中，从M个定位基站中选择K个，基站组合的数量
Figure FDA0002688054950000023
6.根据权利要求5所述的一种基于多维度评分的TDOA定位基站选择方法，其特征在于：在所述步骤S3中，对于任意一个基站组合Gi(1≤i≤g)，从目标与基站距离、到达时间差可信度、基站几何形状三个维度进行评分，分别得到基站组合Gi的三个维度得分f1(i)、f2(i)、f3(i)，Gi的总得分f(i)由各个分项得分加权得到，计算公式如下：
f(i)＝w1×f1(i)+w2×f2(i)+w3×f3(i)
其中，w1、w2和w3为权重，取值范围为[0,1]。
7.根据权利要求6所述的一种基于多维度评分的TDOA定位基站选择方法，其特征在于：在所述步骤S3中，目标与基站距离评分过程如下：
设任意基站组合Gi包括BSi1、BSi2、…、BSiK，共K个基站，f1(i)代表基站组合Gi中各个定位基站接收到的信号能量的平均值，将f1(i)归一化到[0,1]区间，计算公式如下：
Figure FDA0002688054950000021
其中，Pi1、Pi2、…、PiK为Gi中各定位基站BSi1、BSi2、…、BSiK接收到的信号能量，Pmax为TDOA***中全部N个定位基站中接收到的信号能量的最大值，表达式如下：
Figure FDA0002688054950000022
8.根据权利要求7所述的一种基于多维度评分的TDOA定位基站选择方法，其特征在于：在所述步骤S3中，到达时间差可信度评分过程如下：
S311：设参考点T处有一信号辐射源，BSa、BSb、BSc为任意三个定位基站，La、Lb、Lc分别表示基站与参考点T的真实距离，Lab为辐射源信号到达BSa、BSb的真实距离差，TDOAab为辐射源信号到达BSa、BSb的真实时间差，根据定义得到：
Lab＝Lb-La＝TDOAab×光速
Lab＝Lb-La＝Lb-Lc+Lc-La＝Lcb+Lac
Lab-Lcb-Lac＝0；
S312：设L′ab、L′cb、L′ac分别为Lab、Lcb、Lac的测量值，令Δabc表示BSa、BSb、BSc三个基站的目标辐射源信号到达时间差的测量误差，计算公式如下：
Δabc＝|L′ab-L′cb-L′ac|
当L′ab、L′cb、L′ac均无测量误差时，Δabc＝0；Δabc越大，表示某个或多个到达距离差的测量误差越大；
S313：给出任意3个基站，以及它们在同一时刻接收到的I/Q数据，先测量出任意两站之间的到达距离差L′ab、L′cb、L′ac，然后代入Δabc的计算公式，求得这3个基站的到达时间差的测量误差，取平均值作为Gi的测量误差
Figure FDA0002688054950000031
计算公式如下：
Figure FDA0002688054950000032
其中，
Figure FDA0002688054950000033
表示基站组合Gi中选取的3个基站的到达时间差的测量误差；
S314：计算基站组合Gi的到达时间差可信度得分f2(i)，计算公式如下：
Figure FDA0002688054950000034
其中，Δmax为所有基站组合中到达时间差的最大测量误差，计算公式如下：
Figure FDA0002688054950000035
9.根据权利要求8所述的一种基于多维度评分的TDOA定位基站选择方法，其特征在于：基站几何形状评分过程如下：
S321：设
Figure FDA0002688054950000036
为基站组合Gi中各站BSi1、BSi2、…、BSiK所围成的几何多边形的面积，f3(i)计算公式为：
Figure FDA0002688054950000037
其中，Smax为所有基站组合中的最大面积，计算公式为：
Figure FDA0002688054950000038
其中，f3(i)∈[0,1]，f3(i)越大，表示基站组合Gi所包围面积越大，目标辐射源出现在基站覆盖区域内的可能性越高。
10.一种基于多维度评分的TDOA定位基站选择***，其特征在于，利用如权利要求1～9任一项所述的选择方法选择合适的定位基站组合，包括：
数据输入模块，用于输入N个定位基站的位置数据和各定位基站同一时刻采集到的目标辐射源的I/Q信号序列；
第一筛选模块，用于从N个定位基站中选取前M个信号能量最大的信号所对应的定位基站；
第二筛选模块，用于从已选取的M个定位基站中选取K个定位基站，对选取K个定位基站进行组合，从目标与基站距离、到达时间差可信度、基站几何形状三个维度对各基站组合进行评分，分别得到各基站组合的三个维度得分，计算各基站组合的总得分，总得分由各个维度分项得分加权得到；
基站组合选择模块，用于选择总得分最高的基站组合；
控制处理模块，用于向各模块发出指令，完成相关动作；
所述数据输入模块、所述第一筛选模块、所述第二筛选模块、所述基站组合选择模块均与控制处理模块电连接。
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