[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

本發明公開了一種基于虛擬小區的室內定位系統及方法，該系統包含：至少兩個以上的虛擬小區和接收終端；其中，任意兩個虛擬小區表示為：虛擬小區k和虛擬小區j；虛擬小區含有：至少4個節點，且該4個節點不在同一平面上；接收終端用于接收虛擬小區發射的節點發射的信號。其中，接收終端包含：信道矩陣建立模塊，其用于建立節點與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，以獲得接收終端的位置。本發明的系統及方法能夠在分布式天線的情況下，有效降低信令開銷對干擾協調的影響，還能提升系統整體性能，準確度較高。

技術領域

本發明屬于空間定位技術領域，具體涉及一種基于虛擬小區的室內定位系統及方法。

背景技術

隨著數據業務和多媒體業務的快速增加，人們對定位的需求日益增大。目前，大多數定位算法是針對二維平面展開研究的，然而在實際應用中常常需要提供節點的三維位置信息，室內三維定位技術較二維平面定位具有更大的實用價值。但是，由于室內環境的特殊性和復雜性，使得室內三維定位技術面臨克服室內環境因素對信號強度影響的問題，進而給用戶提供高精度、低復雜度、立體化的定位服務。

中國專利CN201710697495.1，公開了一種基于環境反向散射的室內定位方法和裝置，該專利采用多天線標簽，結合波束掃描，實現室內定位。但是，由于二維波束中垂直方向的天線下傾角是固定的，只是利用水平方向的空域資源，能量的匯聚度不夠高，從而限制了覆蓋范圍。

中國專利CN201610813895.X，公開了一種高精度三維實景室內外一體化定位方法及裝置，該方法是將GPS定位結果引入室內，在室內選取GPS坐標可測的幾個基準點，以基準點為坐標原點建立平臺坐標系；于基準點處引入激光三維掃描儀獲取室內三維點云信息，將點云統一到平臺坐標系；將超寬帶室內定位系統坐標系與上述坐標數據作進一步坐標轉換，完成室內目標定位。但是該定位系統結構復雜，成本高，實施難度大。

在分布式天線場景下，每一根天線可以視為一個微小區，在大規模天線組的情況下，對多個微小區進行管理是一個復雜的過程，會導致在部署干擾協調時產生信令開銷和時延。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于虛擬小區的室內定位系統及方法，該系統及方法解決了分布式天線場景下定位復雜的問題，能夠實現室內某一時刻的空間定位。

為了達到上述目的，本發明提供了一種基于虛擬小區的室內定位系統，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。

其中，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。

優選地，所述的系統和速率R(即系統的和速率)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。

優選地，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。

其中，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。