[發明專利]基于無線通信基站修正目標三維定位方法、無線通信系統

在審

• 申請號: 202010153623.8
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111491366A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 張朝輝;李靖;劉倩;劉三陽
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;G01S5/12;G01S5/02
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

1.一種基于無線通信基站修正目標三維定位方法，其特征在于，所述基于無線通信基站修正目標三維定位方法包括以下步驟：

第一步，根據讀入的基站坐標以及目標終端與基站的信號到達時間TOA，測量數據對X、Y、Z軸的坐標進行加權處理，然后計算這個目標終端到每個基站的坐標距離；

第二步，計算目標終端坐標距離與測量距離的平均誤差；

第三步，根據平均誤差判斷是否繼續修正測量距離，否則返回繼續加權，是則固定距離修正系數，返回第一步；

第四步，根據平均誤差判斷是否繼續修正坐標信息，否則返回第三步，是則輸出最終的坐標定位信息。

2.如權利要求1所述的基于無線通信基站修正目標三維定位方法，其特征在于，所述基于無線通信基站修正目標三維定位方法利用譜聚類的方法對基站節點的坐標數據進行聚類，分類的類別個數為m，在得到m個聚類后在每類中找到一個最優的基站節點；利用節點的信號到達時間TOA計算目標的三維坐標。

3.如權利要求1所述的基于無線通信基站修正目標三維定位方法，其特征在于，所述基于無線通信基站修正目標三維定位方法得到目標的坐標后，由每類中的所有基站節點坐標求真實距離，與觀測距離進行比較，求出每個誤差：

誤差計算方法如下式所示：

(x_i,y_i,z_i)和(x_i',y_i',z_i')分別是第i個終端的計算坐標和參考坐標，error_i是計算坐標和參考坐標的誤差，error是所有終端誤差的均值，n是誤差的個數。

4.如權利要求1所述的基于無線通信基站修正目標三維定位方法，其特征在于，所述基于無線通信基站修正目標三維定位方法如果所選中的基站節點誤差不是最小的，則重新將誤差最小的基站節點設為理想基站節點，其他理想基站節點固定不變，再重新計算終端坐標和誤差，直到所選中的基站節點誤差最小，則得到了當前類中的最優基站節點；

重復依次對其它類中的選取的基站節點進行迭代優化直到在每類中選出最終的最優基站節點；

增加聚類的個數m，重復以上的步驟，找到不同聚類個數下的最優基站節點算出終端的坐標并計算均方誤差，均方誤差變化的斜率趨于穩定時所對應的m值是精確定位終端坐標所需要的最少基站節點個數。

5.如權利要求1所述的基于無線通信基站修正目標三維定位方法，其特征在于，所述基于無線通信基站修正目標三維定位方法還包括：使用回歸分析對觀測距離以及實際距離進行回歸分析，發現其是否存在線性關系，然后建立觀測距離誤差修正模型；利用最小二乘法對于Z軸坐標信息進行方法處理，根據設定的閾值計算出的目標終端與基站節點的真實距離和修正后的觀測距離的均方誤差，在最小均方誤差下得到最優修正系數，得到目標終端的精確三維定位。

6.如權利要求5所述的基于無線通信基站修正目標三維定位方法，其特征在于，對于目標三維定位中的非視距距離誤差進行修正的方法包括：

步驟一：設目標終端i到基站節點j的TOA為t_ij，c＝3×10⁸m/s為光速，終端的真實坐標為(x_i,y_i,z_i)，基站節點的坐標為(x_j,y_j,z_j)；則觀測距離S_ij和由坐標計算的真實距離S_ij'計算如下：

S_ij＝c*t_ij

步驟二：使用回歸分析對觀測距離以及實際距離進行回歸分析，發現其存在線性關系，所以由終端到基站節點的TOA計算的觀測距離與真實距離的關系，可以建立如下觀測距離誤差修正模型：