[發明專利]一種基于虛擬小區的室內定位系統及方法

有效

• 申請號: 201810409807.9
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108769937B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 王衍文;馬玥;王世芳;張家瑋;王渭森;馬曉璠
• 申請（專利權）人: 西京學院
• 主分類號: H04W4/33
• 分類號: H04W4/33;H04W4/02;H04W64/00;H04B7/0456;H04B7/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 夏艷

1.一種基于虛擬小區的室內定位系統，其特征在于，該系統包含：至少兩個以上的虛擬小區和待測接收終端；其中，任意兩個虛擬小區表示為：虛擬小區k和虛擬小區j；所述的虛擬小區的虛擬基站含有：至少4個節點，且該4個節點不在同一平面上；所述的待測接收終端用于接收虛擬基站的節點發射的信號；

所述的待測接收終端包含：

信道矩陣建立模塊，其用于建立所述的節點與待測接收終端的信道矩陣；

預編碼模塊，其用于獲取最優的系統和速率R，得到預編碼；以及終端位置計算模塊，其通過所述的預編碼形成虛擬基站發射的信號波束，并進行空間定位，以獲得待測接收終端的位置；

所述的空間定位，其以所述的待測接收終端到節點的距離為半徑，以各個節點為球心，分別建立球體i，i＝1,2……L，L≥4，并建立各節點形成的多面體的外接球體a，以球體i和球體a的球心連接與球體i球面的交點進行加權質心，以預編碼的對應分量的模值作為加權因子，確定待測接收終端的位置。

2.根據權利要求1所述的基于虛擬小區的室內定位系統，其特征在于，所述的系統和速率R為：

式中，H_kk為虛擬小區k的虛擬基站k到待測接收終端的信道矩陣，H_kj為虛擬小區j的虛擬基站j到待測接收終端的信道矩陣，w_k為虛擬基站k的預編碼，w_j為虛擬基站j的預編碼，為高斯白噪聲的方差；K為待測接收終端的數量。

3.根據權利要求2所述的基于虛擬小區的室內定位系統，其特征在于，所述的預編碼包含：利己預編碼利他預編碼虛擬基站k的預編碼w_k；

所述的利己預編碼為：式中，vec_max表示大特征根對應的特征矢量，上角標*表示共軛轉置；

所述的利他預編碼為：式中，vec_min表示小特征根對應的特征矢量；H_jk為虛擬小區k的虛擬基站k到終端j的信道矩陣；

所述的虛擬基站k的預編碼w_k為：式中，dot()表示求內積運算。

4.根據權利要求3所述的基于虛擬小區的室內定位系統，其特征在于，所述的虛擬基站k發射的信號波束為：w_k·s，其中，s為虛擬基站k發射的信號。

5.一種基于虛擬小區的室內定位方法，其特征在于，該方法包含：

步驟1(S100)：建立虛擬小區：根據待測接收終端和節點的相對位置，以及信道建立至少兩個以上的虛擬小區，其中兩個虛擬小區分別表示為虛擬小區k和j，該虛擬小區的虛擬基站包含：4個以上的節點，且至少有4個節點不在同一平面上；

步驟2(S200)：獲得虛擬基站到接收終端的信道矩陣：獲得虛擬小區k的虛擬基站k到待測接收終端的信道矩陣H_kk，以及虛擬小區j的虛擬基站j到待測接收終端的信道矩陣H_kj；

步驟3(S300)：根據對系統和速率R的尋優，獲得虛擬基站的預編碼；

步驟4(S400)：根據預編碼對虛擬基站的發射信號進行波束形成；

步驟5(S500)：移動待測接收終端檢測，并以所述的待測接收終端到節點的距離為半徑，以各個節點為球心，分別建立球體i，i＝1,2……L，L≥4，并建立各節點形成的多面體的外接球體a，以球體i和球體a的球心連接與球體i球面的交點進行加權質心，以所述的預編碼的對應分量的模值作為加權因子，確定待測接收終端的位置。