[發(fā)明專利]基于信號檢測概率和波達(dá)角估計(jì)的單接收機(jī)定位方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210049051.4
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN102752849A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李寧;郭艷;田暢;黃茂松;王金龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍理工大學(xué)
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04B17/00;H04B7/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于信號檢測概率和波達(dá)角估計(jì)的單接收機(jī)定位方法，該方法共分三個(gè)部分。第一部分通過估計(jì)目標(biāo)用戶的檢測概率，建立檢測概率和距離之間的數(shù)學(xué)換算關(guān)系，從而求得與目標(biāo)用戶的距離；第二部分利用接收機(jī)接收數(shù)據(jù)計(jì)算目標(biāo)用戶信號源的波達(dá)角度，得到目標(biāo)用戶與接收機(jī)之間的夾角；第三部分結(jié)合前兩部分的結(jié)果，經(jīng)簡單計(jì)算就能得到目標(biāo)的位置坐標(biāo)。

第一部分：利用檢測概率求距離

1.)在瑞利Rayleigh衰落模型下，設(shè)天線陣列接收的能量為Y，可根據(jù)虛警概率公式算出λ，其中λ為能量門限，u＝WE，W為寬帶，E為接收時(shí)間，Γ(·)和Γ(·，·)分別為完全和不完全Gamma函數(shù)；P_D為成功檢測概率，即PD=e-λ2Σk=0u-21k!(λ2)k+(1+γγ)u-1×((e-λ2(1+γ))-e-λ2Σk=0u-21k!(λγ2(1+γ))k)=f(γ,λ),]]>其中γ為信噪比，即γ＝k₀A²/(d^ασ²)，k₀和α分別代表路徑損耗常數(shù)和路徑衰落因子，k為u的個(gè)數(shù)，A²為目標(biāo)用戶的信號發(fā)射功率，d為目標(biāo)用戶和接收機(jī)的距離，σ²為零均值加性高斯白噪音的方差。

2.)根據(jù)信道模型，在E時(shí)間段內(nèi)，接收機(jī)檢測到信道處于繁忙狀態(tài)有b(n)次，假設(shè)目標(biāo)用戶的發(fā)送率為β，根據(jù)大數(shù)定理，檢測概率應(yīng)為P_D＝b(n)/βE；

3.)利用步驟1)中P_D＝f(γ，λ)可得到γ，再根據(jù)公式γ＝k₀A²/(d^ασ²)可算出d，即為接收機(jī)與目標(biāo)用戶之間的距離。

第二部分：利用MUSIC算法計(jì)算目標(biāo)用戶信號源的波達(dá)角度

1.)天線陣列接收數(shù)據(jù)向量X(t)；

2.)根據(jù)估計(jì)式計(jì)算數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣R_X的估計(jì)值其中L為數(shù)據(jù)快拍數(shù)，上標(biāo)H表示矩陣共軛轉(zhuǎn)置運(yùn)算，t表示時(shí)刻；

3.)對進(jìn)行特征值分解，得到U₁＝[u₁，L，u_M]表示由特征向量u₁，L，u_M構(gòu)成的的矩陣，∑₁＝diag(λ₁，L，λ_M)表示以特征值λ₁，L，λ_M為對角線元素的對角矩陣；

4.)將特征值以降序排列，q個(gè)大特征值對應(yīng)的特征向量構(gòu)成信號子空間，即u₁，L，u_q表示q個(gè)大特征值對應(yīng)的特征向量，而M-q個(gè)小特征值對應(yīng)的特征向量構(gòu)成噪聲子空間，即u_q+1，L，u_M表示M-q個(gè)小特征值對應(yīng)的特征向量；

5.)根據(jù)噪聲子空間構(gòu)造譜估計(jì)公式：其中P(ω)為功率譜值，a(ω)為導(dǎo)引向量；

6.)根據(jù)譜估計(jì)公式計(jì)算結(jié)果，極大值點(diǎn)對應(yīng)的角度就是信號入射方向θ_i，i＝1，L，q，即為目標(biāo)用戶和接收機(jī)之間的夾角。

第三部分：如圖1所示，建立坐標(biāo)系，接收機(jī)處于原點(diǎn)處，以一個(gè)目標(biāo)用戶mb為例，接收機(jī)與目標(biāo)用戶之間的距離d和夾角θ分別由第一部分和第二部分求得，設(shè)(v₁，v₂)為目標(biāo)用戶mb的坐標(biāo)，則有：

v1=dsin(θ)v2=dcos(θ)]]>