[發明專利]一種非直達波環境下GSM-R干擾源定位算法評價方法

有效

• 申請號: 201610131281.3
• 申請日: 2016-03-08
• 公開（公告）號: CN105792352B
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 張俊輝;吳保德;張洪巖;黃際彥
• 申請（專利權）人: 中國鐵建電氣化局集團北方工程有限公司;電子科技大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

本發明屬于鐵路無線通信網干擾源定位技術領域，涉及一種非直達波環境下GSM?R干擾源定位算法評價方法。本發明主要包括：先構建非直達波環境下TOA/AOA定位算法的CRLB下限計算模型；建立基于非參數核方法的非直達波誤差分布模型，結合直達波測量誤差的概率密度函數求得定位系統中距離測量值和弧度測量值的條件概率密度函數，求得非直達波環境下擾源TOA/AOA定位算法的CRLB下限。本發明能帶的有益效果為，可以適應于任意分布，基于此模型推導出非直達波環境下的GSM?R網絡干擾源TOA/AOA定位算法的CRLB下限，并考慮了移動站可能存在位置誤差的情況，彌補了現有的定位算法評價體系中缺少非直達波環境下以及移動站可能存在位置誤差的TOA/AOA混合定位算法的評價指標這一不足。

技術領域

本發明屬于鐵路無線通信網干擾源定位技術領域，涉及一種非直達波環境下GSM-R網絡干擾源定位算法性能評價方法。

背景技術

GSM-R(GSM for Railway)——鐵路全球移動通信系統，是一種基于目前世界上最成熟、最通用的公共無線移動通信系統GSM平臺上的、專門為滿足鐵路應用而量身定做的數字式無線通信系統，是一種經濟高效的鐵路專用無線通信網。

在GSM-R無線通信網絡系統中，由于通信環境復雜，在通信過程中容易受到各種同頻信號以及鄰頻信號的干擾。這些無線干擾信號都會影響GSM-R無線通信網絡系統的通信信號正常接收和發射，給基站覆蓋區域的移動通信帶來掉話、通話質量差、信道擁塞等問題，從而導致鐵路運營的工作效率下降，甚至給鐵路的安全運行、旅客的生命安全和國家的發展帶來隱憂。因此針對GSM-R通信網絡干擾源問題提出了很多有效的干擾源定位算法，主要包括TOA(到達時間)、TDOA(到達時差)、AOA(到達角度)、RSS(接收信號強度)以及混合定位算法。為了正確評價這些定位算法在實際GSM-R無線通信網絡環境下的性能，需要首先確定評價定位準確率的指標。目前常用的指標是MSE(均方誤差)、RMSE(均方根誤差)、CRLB(克拉美羅下界)、ALE(平均定位誤差)、GDOP(幾何精度因子)、CEP/SEP(圓/球誤差概率)、PDF(概率密度函數)、CDF(累積概率分布函數)和RPE(相對定位誤差)等。其中以CRLB較為常用，CRLB指的是無偏估計量所能達到的最小方差，因此很多定位算法都是拿其定位解的均方根誤差與理論上基于無偏差估計器方差的CRLB下限比較。目前CRLB下限的研究主要集中在直達波環境下的研究，并且其中大部分都沒有考慮移動站可能存在位置誤差的情況。因此針對此情況本發明研究了TOA/AOA混合定位算法在非直達波環境下并且考慮移動站可能存在位置誤差的情況下的性能評價方法，發展了一種非直達波環境下的GSM-R網絡干擾源TOA/AOA定位算法性能評價方法，彌補了現有的定位算法評價體系中缺少非直達波環境下以及移動站可能存在位置誤差的TOA/AOA混合定位算法評價指標的這一不。

發明內容

本發明的目的是針對現有的GSM-R網絡通信系統中干擾源定位算法評價體系中的缺點與不足，利用非參數核方法構建非直達波誤差分布模型，該模型可以適應于任意分布，并結合該模型推導出了TOA/AOA混合定位算法在非直達波環境下并且考慮移動站可能存在位置誤差情況的CRLB下限；由此本發明提供了一種非直達波環境下的GSM-R網絡干擾源TOA/AOA定位算法性能評價方法。

本發明的技術方案是：一種非直達波環境下的GSM-R網絡干擾源TOA/AOA定位算法性能評價方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：通過定位系統接收到的n個TOA和n個AOA測量值構建非直達波環境下TOA/AOA定位算法的CRLB下限計算模型。

步驟2：建立基于非參數核方法的非直達波誤差分布模型，并由此模型推導出距離測量值和弧度測量值的非直達波誤差概率密度函數，再結合直達波測量誤差的概率密度函數求得非直達波環境下GSM-R網絡干擾源TOA/AOA定位系統中距離測量值和弧度測量值的條件概率密度函數。