一種基于定位位置殘差的nlos基站識別與定位方法
【專利摘要】一種基于定位位置殘差的NLOS基站識別與定位方法，包括殘差計(jì)算、門限計(jì)算、NLOS基站識別和定位過程。首先需要對基站進(jìn)行分組，一組兩個(gè)基站，組數(shù)為基站數(shù)目為N。而后利用不同定位方式來估計(jì)MS的位置，接著計(jì)算它們之間的差值，并以此為定位位置殘差，以及算出門限。通過比較殘差和門限的大小即可識別出NLOS基站與LOS基站，最后利用LOS基站的參數(shù)測量值對MS進(jìn)行位置估計(jì)，估計(jì)算法采用雙步最小二乘算法。本發(fā)明提供一種有效減少誤差、提升定位精度的基于定位位置殘差的NLOS基站識別與定位方法。
【專利說明】一種基于定位位置殘差的NLOS基站識別與定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線定位【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種NLOS傳輸環(huán)境中的基站識別和定位方法，能檢測出NLOS基站和LOS基站，并且利用LOS基站對MS進(jìn)行定位。
【背景技術(shù)】
[0002]無線定位是指利用包含在接收信號中的角度和距離等參數(shù)來估計(jì)移動終端位置的一種技術(shù)。近年來，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活的需求，該技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛地應(yīng)用，它可以提供包括緊急呼救、旅游信息服務(wù)、車輛管理等在內(nèi)的業(yè)務(wù)，同時(shí)也被應(yīng)用到了基于位置信息的收費(fèi)系統(tǒng)和智能交通系統(tǒng)中，是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。
[0003]在實(shí)際的無線傳輸環(huán)境中，由于障礙物的大量存在，因此信號從發(fā)送端到被接收的這一段時(shí)間內(nèi)并不會沿著直線傳輸，它往往需要經(jīng)過發(fā)射和衍射才能夠到達(dá)接收端。這使得接收端對距離以及角度等信息估計(jì)準(zhǔn)確度的下降，從而顯著降低了無線定位算法的精度。據(jù)此，在無線定位技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，減少甚至降低非視距(NLOS, non-line-of-sight)傳輸帶來的誤差是非常有必要的。根據(jù)摩托羅拉和愛立信對GSM網(wǎng)絡(luò)的實(shí)地測量發(fā)現(xiàn)，NLOS誤差有隨著移動臺(MS, mobile station)和基站或基地臺(BS, base station)之間直線距離的增加而上升的趨勢，這就更加劇了對傳統(tǒng)定位算法精度的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服已有無線定位方式的誤差較大、定位精度較低的不足，本發(fā)明提供一種有效減少誤差、提升定位精度的基于定位位置殘差的NLOS基站識別與定位方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種定位位置殘差的NLOS基站識別與定位方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟:
[0007]I)由多個(gè)基站接收到MS發(fā)送的信號，假設(shè)已經(jīng)估計(jì)信號中的到達(dá)時(shí)間(T0A，timeof arrival)和到達(dá)角度(A0A:angle of arrival)信息,并且將這些信息匯集到定位主基站中；
[0008]2)將所有的基站進(jìn)行分組，每組包含有2個(gè)基站，假設(shè)有N個(gè)基站，則分組數(shù)目為C2V ；
[0009]3)對于每個(gè)分組，首先利用不同定位方式求得MS的坐標(biāo)值，然后計(jì)算這些估計(jì)值之間的殘差，得到每一組的定位位置殘差；
[0010]4)比較殘差值和門限之間的大小關(guān)系，如果小于門限，則為LOS基站，否則為NLOS
基站;
[0011]5)對所有的基站組作4)中的門限比較處理，綜合所有組的判決結(jié)果，最后就能夠找出所有的NLOS基站和LOS基站；
[0012]6)提取上述LOS基站的TOA和AOA估計(jì)信息，根據(jù)定位幾何關(guān)系，構(gòu)建定位方程組；[0013]7)將定位方程組進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，將其轉(zhuǎn)變成線性方程組；
[0014]8)利用兩步加權(quán)最小二乘算法對MS的坐標(biāo)進(jìn)行估計(jì)。
[0015]進(jìn)一步，所述步驟3)中，基站組兩個(gè)基站分別是BSl和BS2，分別位于兩個(gè)圓的圓心D點(diǎn)和E點(diǎn)，以BSl和BS2的TOA測距為半徑，以D點(diǎn)和E點(diǎn)為圓心做兩個(gè)圓，交點(diǎn)為C
點(diǎn)和F點(diǎn)，這也是MS位置的可選估計(jì)位置；連接C點(diǎn)和F點(diǎn)畫一條直線石F，同時(shí)以D點(diǎn)和E點(diǎn)為起點(diǎn)，根據(jù)BSl和BS2的AOA測角分別作直線而和亜,其中A點(diǎn)和B點(diǎn)是這兩條直線和直線CF的交點(diǎn)，定位位置殘差定義為:
[0016]A^5 = AB = AC + CB(8)?
[0017]更進(jìn)一步，所述步驟4)中，定義如下的NLOS基站檢測器:
【權(quán)利要求】
1.一種定位位置殘差的NLOS基站識別與定位方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: 1)由多個(gè)基站接收到MS發(fā)送的信號，假設(shè)已經(jīng)估計(jì)得到信號中的到達(dá)時(shí)間TOA和到達(dá)角度AOA信息，并且將這些信息匯集到定位主基站中； 2)將所有的基站進(jìn)行分組，每組包含有2個(gè)基站，假設(shè)有N個(gè)基站，則分組數(shù)目為C2v; 3)對于每個(gè)分組，首先利用不同定位方式求得MS的坐標(biāo)值，然后計(jì)算這些估計(jì)值之間的殘差，得到每一組的定位位置殘差； 4)比較殘差值和門限之間的大小關(guān)系，如果小于門限，則為LOS基站，否則為NLOS基站； 5)對所有的基站組作4)中的門限比較處理，綜合所有組的判決結(jié)果，最后就能夠找出所有的NLOS基站和LOS基站； 6)提取上述LOS基站的TOA和AOA估計(jì)信息，根據(jù)定位幾何關(guān)系，構(gòu)建定位方程組； 7)將定位方程組進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，將其轉(zhuǎn)變成線性方程組； 8)利用兩步加權(quán)最小二乘算法對MS的坐標(biāo)進(jìn)行估計(jì)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種定位位置殘差的NLOS基站識別與定位方法，其特征在于:所述步驟3)中，基站組兩個(gè)基站分別是BSl和BS2，分別位于兩個(gè)圓的圓心D點(diǎn)和E點(diǎn)，以BSl和BS2的TOA測距為半徑，以D點(diǎn)和E點(diǎn)為圓心做兩個(gè)圓，交點(diǎn)為C點(diǎn)和F點(diǎn)，這也是MS位置的可選估計(jì)位置；連接C點(diǎn)和F點(diǎn)畫一條直線斤，同時(shí)以D點(diǎn)和E點(diǎn)為起點(diǎn)，根據(jù)BSl和BS2的AOA測角分別作直線?和M,其中A點(diǎn)和B點(diǎn)是這兩條直線和直線石f的交點(diǎn)，定位位置殘差定義為:
3.如權(quán)利要求2所述的一種定位位置殘差的NLOS基站識別與定位方法，其特征在于:所述步驟4)中，定義如下的NLOS基站檢測器:
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種定位位置殘差的NLOS基站識別與定位方法，其特征在于:所述步驟6)和7)中，根據(jù)測量距離和到達(dá)角的幾何意義，構(gòu)建線性定位方程組: Y=AX (10) 其中R = x2+y2且
【文檔編號】H04W64/00GK103841640SQ201410066576
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】華驚宇, 孟利民, 李楓, 徐志江, 盧為黨 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)