[發明專利]一種基于移動終端監測的信號發射臺站定位方法

在審

• 申請號: 201410175767.8
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103987117A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 馮志勇;張軼凡;趙奕晨;周浩;劉尚;白楊
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;G01S5/06
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李迪

技術領域

本發明涉及一種信號發射臺站定位方法，特別涉及一種基于移動終端監測的信號發射臺站定位方法，屬于無線通信技術領域。

背景技術

目前，隨著現階段無線電業務的爆炸性增長，空中頻譜環境變得越發復雜，對于無線電頻譜的監管變得極具挑戰。在復雜多變的頻譜環境下，無論對于政府還是民用，對與無線電頻譜環境的監管變得尤為重要。不但要對接收到的信號進行存儲和分析同時還需要對信號發射臺站位置的估計。而在無線電頻譜監管中所應用的定位技術可以稱之為被動定位技術。

傳統的定位技術一般分為兩個步驟，首先需要獲得定位目標的相關參數，之后需要根據獲得的參數對目標的位置進行估計。根據獲得目標的參數不同，有分為波達時間差估計(Time?Difference?of?Arrival，簡稱TDOA)，波達時間估計(TOA)，波達角度估計(AOA)以及接收信號強度估計(RSS)。傳統的定位技術中，TDOA技術最常被人們使用，這種方法可以有效減小獲取時戳時產生的誤差的影響，并能夠獲得非常準確的估計結果。

傳統的TDOA技術關鍵問題是獲得不同監測位置之間延時的時差。通過時差信息，結合光速等常量構建雙曲線方程，對方程求解以達到對發射臺位置估計的目的。由于最小二乘法是非常經典的方法用于最大似然估計求解，故一般在TDOA的技術方案中通常采用最小二乘法來估計目標的位置。首先將高次方程化簡為線性方程，之后再應用最小二法，采用矩陣的方式對方程求解。

在專利號為00805796.6的中國專利中，公開了一種同步網中移動臺定位的方法和裝置，也是被動定位技術。其中在遠端臺利用參考導頻信號到達時間差作為時間基準進行定位。其中根據這些測量決定遠端臺的位置，將該發明歸為TDOA問題。該技術主要創新點在于通過導頻信號的到達時間差來構建TDOA方程，從而達到對目標臺位置估計的目的。從該項專利可以看出，如何獲得目標臺與接收臺之間的時間差是TDOA技術的重點。另外，在專利號為201010598701.1的中國發明專利中，公開了一種基于監測節點呈圓周分布的的TDOA算法。該專利中則主要解決的是，在利用最小二乘法解決線性方程的時候，如果監測節點呈圓周分布且目標節點處于圓心0.2倍半徑范圍內會造成定位誤差比較大的問題。從這篇專利中可以看出，在能夠獲得時差信息的同時，需要通過一些技術的創新點來解決在求解方程中可能遇到的問題。

綜上，針對現有的TDOA技術進行分析，發現現階段所有的TDOA定位技術都是針對于多個監測站點同時接收信號，從而達到定位目標臺站的目的。也就是說，傳統的TDOA技術要求多個監測站點，互相同步，同時接收到的信號進行處理，從而獲取信號到達各個監測點時延差的信息。在獲得時差信息后，則構建方程求解，估計目標臺站的位置。然而有些時候，需要對非法的臺站進行位置估計，建立起多個監測點對信號進行監測耗費資源。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：采用單一可移動的移動終端完成對目標臺站的定位，得到精準的定位結果。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于移動終端監測的信號發射臺站定位方法，包括如下步驟：

在不同地理位置接收目標臺站的信號，獲取地理位置信息和時間信息；

按照不同地理位置的信號在多個監測點中選取參考點；

通過地理位置信息和時間信息構建TDOA方程；

化簡TDOA方程估計目標站臺坐標。

其中較優地，所述參考點是信號強度最強的監測點。

其中較優地，所述通過地理位置信息和時間信息構建TDOA方程的步驟進一步包括：

計算出其他監測點與參考點之間的時延差信息；

獲得每個監測點到目標臺站的距離與參考點到目標臺站的距離之差；

結合TDOA技術構建雙曲線方程并化簡。

其中較優地，所述時延差信息通過下式計算：

Δτ_i.1＝d_i-d₁

其中，Δτ_i.1表示監測點與參考點之間的時延差，d_i表示目標臺站到監測點時間信號的傳輸延時，d₁表示目標臺站到參考點時間信號的傳輸延時。

其中較優地，所述監測點到目標臺站的距離與參考點到目標臺站的距離之差按下式計算：