[發明專利]一種基于到達角度AOA測距的定位方法及裝置

有效

• 申請號: 201910399576.2
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN110095753B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 王生楚;姜賢波;聶珂
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G01S5/06
• 分類號: G01S5/06
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 丁蕓;馬敬

1.一種基于到達角度AOA測距的定位方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟A，通過全球衛星導航系統獲取待定位節點的預估坐標，通過羅盤獲取天線陣列的預估方向角及通過天線陣列獲取到達角度AOA；

步驟B，基于預估坐標、預估方向角及所述AOA，通過相位近似消息傳遞POG-AMP定位器的一次迭代進行位置估計，確定估計坐標；

步驟C，基于所述AOA，獲得所述估計坐標的均值及所述估計坐標的方差，并通過最大期望算法EM估計所述待定位節點的天線陣列的方向角，作為估計方向角；

步驟D，判斷所述估計坐標是否達到收斂條件；

步驟E，如果所述估計坐標未達到收斂條件，則使用所述估計坐標更新預估坐標以及使用所述估計方向角更新預估方向角，并繼續返回執行步驟B、步驟C和步驟D，直至所述估計坐標達到所述收斂條件，將最后一次重新確定的所述估計坐標及所述估計方向角，作為所述待定位節點的坐標及方向角；

其中，所述基于所述AOA，獲得所述估計坐標的均值及所述估計坐標的方差，并通過最大期望算法EM估計所述待定位節點的天線陣列的方向角，作為估計方向角，包括：

利用所述AOA預估方向角以及預估坐標，通過POG-AMP定位器的一次迭代，確定所述估計坐標的均值及所述估計坐標的方差；以及

利用所述估計坐標的均值及所述估計坐標的方差，獲得所述估計坐標的概率分布；

通過所述EM，利用所述POG-AMP定位器獲得的所述估計坐標的概率分布，最大化所述估計坐標與到達角度AOA之間的函數關系，以估計所述待定位節點的天線陣列的方向角，作為估計方向角；

所述通過所述EM，利用所述POG-AMP定位器獲得的所述估計坐標的概率分布，最大化所述估計坐標與到達角度AOA之間的函數關系，并估計所述待定位節點的天線陣列的方向角，作為估計方向角：

通過公式，

估計所述待定位節點的天線陣列的方向角，作為估計方向角；

其中，表示第t+1次迭代的第n個待定位節點的估計方向角，n表示第n個待定位節點，t+1表示第t+1次迭代，m表示第n個待定位節點的鄰居節點，表示第n個待定位節點的鄰居待定位節點和參考節點的集合，p_Θ|ΔS表示坐標值相減結果已知情況下AOA的概率密度，Θ|ΔS表示θ_nm|Δs_nm的大寫表示，Θ是θ_nm的大寫表示，ΔS是Δs_nm的大寫表示，θ_nm表示第n個待定位節點測量第m個節點廣播的AOA，θ_nm|Δs_nm表示Δs_nm已知情況下的θ_nm，Δs_nm表示第m個節點與第n個待定位節點坐標組成的復數相減的結果，φ_n表示第n個待定位節點的天線陣列的方向角，N_n表示第n個待定位節點的鄰居待定位節點的集合，A_n表示第n個待定位節點的鄰居參考節點的集合，Δs_nm|θ_nm表示θ_nm已知情況下的Δs_nm，表示第t次迭代的第n個待定位節點的估計方向角。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于預估坐標、預估方向角及所述AOA，通過相位近似消息傳遞POG-AMP定位器的一次迭代進行位置估計，確定估計坐標，包括：

從待定位節點和參考節點之間，或者待定位節點之間測量得到的量化2π周期的AOA；

通過預估坐標、預估方向角及所述量化2π周期的AOA對應的量化測距所在區間，確定量化2π周期的AOA的概率密度；

利用所述量化2π周期的AOA的概率密度，通過所述POG-AMP定位器確定估計坐標。