[發(fā)明專利]一種基于移動終端監(jiān)測的信號發(fā)射臺站定位方法

在審

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• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103987117A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)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(chǎn)權代理有限公司 11002
• 代理人: 李迪

技術領域

本發(fā)明涉及一種信號發(fā)射臺站定位方法，特別涉及一種基于移動終端監(jiān)測的信號發(fā)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(xiàn)階段無線電業(yè)務的爆炸性增長，空中頻譜環(huán)境變得越發(fā)復雜，對于無線電頻譜的監(jiān)管變得極具挑戰(zhàn)。在復雜多變的頻譜環(huán)境下，無論對于政府還是民用，對與無線電頻譜環(huán)境的監(jiān)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(fā)射臺站位置的估計。而在無線電頻譜監(jiān)管中所應用的定位技術可以稱之為被動定位技術。

傳統(tǒng)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(shù)，之后需要根據(jù)獲得的參數(shù)對目標的位置進行估計。根據(jù)獲得目標的參數(shù)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(tǒng)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(chǎn)生的誤差的影響，并能夠獲得非常準確的估計結果。

傳統(tǒng)的TDOA技術關鍵問題是獲得不同監(jiān)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(fā)射臺位置估計的目的。由于最小二乘法是非常經(jīng)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(wǎng)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(jù)這些測量決定遠端臺的位置，將該發(fā)明歸為TDOA問題。該技術主要創(chuàng)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(fā)明專利中，公開了一種基于監(jiān)測節(jié)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(jiān)測節(jié)點呈圓周分布且目標節(jié)點處于圓心0.2倍半徑范圍內(nèi)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(chuàng)新點來解決在求解方程中可能遇到的問題。

綜上，針對現(xiàn)有的TDOA技術進行分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段所有的TDOA定位技術都是針對于多個監(jiān)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(tǒng)的TDOA技術要求多個監(jiān)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(jiān)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(jiān)測點對信號進行監(jiān)測耗費資源。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術問題

本發(fā)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(fā)明提供了一種基于移動終端監(jiān)測的信號發(fā)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(jiān)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(yōu)地，所述參考點是信號強度最強的監(jiān)測點。

其中較優(yōu)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(jiān)測點與參考點之間的時延差信息；

獲得每個監(jiān)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(yōu)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(jiān)測點與參考點之間的時延差，d_i表示目標臺站到監(jiān)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(yōu)地，所述監(jiān)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：