[發明專利]NLOS環境下基于散射體信息的單站定位方法

有效

• 申請號: 201710407461.4
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107241797B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 田增山;李勇;舒月月
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;G01S5/02
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 譚小琴

本發明公開了一種NLOS環境下基于散射體信息的單站定位方法。仿真建立宏蜂窩NLOS下的三種散射體模型；提取相應模型下多徑信號參數，計算信號到達角和到達時間的概率密度函數，保存為參考模板；然后采集多徑信號參數，計算其概率密度函數，作為測試模板；采用模式識別算法進行參考模板與測試模板的匹配，判別實測信號的傳播模型；根據信號傳播模型的定位幾何關系，建立非線性定位方程，轉換為優化問題后利用優化算法進行求解，實現宏蜂窩NLOS環境下的目標定位。本發明實現了無LOS信號存在、散射體位置未知時的單基站定位，解決了傳統的蜂窩網對基站數量的依賴問題及NLOS影響較大的問題，可同時估計出移動臺和散射體的位置坐標，提升了在NLOS環境下的定位精度。

技術領域

本發明涉及無線定位技術領域，具體涉及一種NLOS(Non-Line-of-Sight，非視距)環境下基于散射體信息的單站定位方法。

背景技術

近年來通信技術發展迅速，基于蜂窩網絡的移動端定位技術成為了目前研究和應用的熱點。手機作為目前日常生活中的通信工具，被廣泛應用于其中。基站定位技術不僅應用于消費者自身的定位，而且用于公共緊急救助電話服務、位置敏感性的記費服務操作、智能運輸系統、蜂窩系統設計和管理等方面，具有非常廣闊的應用前景。

在蜂窩環境中，往往存在大量障礙物，信號在遇到障礙物時會產生折射和散射，我們稱之為非視距NLOS傳輸。在實際的無線定位中，NLOS傳輸將普遍存在，導致TOA(到達時間)、AOA(到達角)等參數測量值會產生很大偏差，這會極大惡化傳統定位算法的性能。為了提高NLOS環境中的定位精度，目前已經有很多相關算法的研究，如：殘差加權法，約束最優化法，傳播模型法和基于散射體信息法等。目前研究較多的算法是散射體信息的定位算法：一種是基于散射模型的算法，通過對測量參數進行重構來完成定位的方法；一種是基于散射體幾何位置關系的算法，需要先獲取散射體的相關幾何位置信息，可同時定位出散射體和目標的位置。

目前研究的算法中存在的主要問題是：參數重構類算法都是根據散射模型的各種信息來對測量值進行重構，對模型參數的準確性有很強的的依賴性，而散射體位置信息的算法，多基站對時間和數據同步要求嚴格，同時單基站定位時需要至少存在一條LOS路徑。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種NLOS環境下基于散射體信息的單站定位方法。本發明充分利用單站定位設備量小、成本低、無需數據和時間同步等優勢，能實現無LOS信號存在、散射體位置未知時的單基站定位，利用NLOS路徑作為定位路徑，能解決傳統的蜂窩網對基站數量的依賴問題及NLOS影響較大的問題，能同時估計出移動臺和散射體的位置坐標，具有較高的定位精度。

本發明所述的NLOS環境下基于散射體信息的單站定位方法，包括以下步驟：

步驟一、在NLOS(Non-Line-of-Sight，非視距)環境下，假設基站(BS)位置坐標為(x_B,y_B)且位于坐標原點(0,0)，移動臺(MS)的位置坐標為(x_m,y_m)，基站、散射體和目標在同一水平面；

步驟二、構建散射環模型，散射體均勻分布在以移動臺為圓心的圓環上，圓環半徑為R_r；

步驟三、構建散射盤模型，散射體均勻分布在以移動臺為圓心的圓盤內，圓盤半徑為R_d；

步驟四、構建收斂高斯散射模型，高斯概率密度分布有效區域為以移動臺為圓心、R_g為半徑的圓內；

步驟五、計算所述步驟二的散射環模型中，反射徑與以基站為原點坐標的X軸方向的夾角AOAθ_R，和移動臺發出的信號經散射體反射后到達基站的傳輸時間TOAτ_R；