[發明專利]一種基于單基站軟位置信息的定位系統及定位方法

有效

• 申請號: 202110014749.1
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112887899B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 沈淵;戈鋒
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W64/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 程琛

1.一種基于單基站軟位置信息的定位方法，其特征在于，包括：

獲取原始定位信號，從所述原始定位信號中提取關聯測量信息；

基于高斯混合模型近似從所述關聯測量信息中提取的軟位置信息；

基于所述高斯混合模型近似的所述軟位置信息估計用戶位置；

其中，所述基于高斯混合模型近似從所述關聯測量信息中提取的軟位置信息，具體包括：

從所述關聯測量信息中提取模糊相位測量結果，基于所述模糊相位測量結果構建模糊似然函數；

從所述關聯測量信息中選取無模糊測量結果，基于所述無模糊測量結果構建無模糊似然函數；

基于所述模糊似然函數和所述無模糊似然函數估計各分量均值；

在所述各分量均值附近進行隨機采樣，估計對應分量的協方差矩陣；

基于所述協方差矩陣計算各分量權重，并剔除低權重分量，得到所述軟位置信息。

2.根據權利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述基于所述高斯混合模型近似的所述軟位置信息估計用戶位置，具體包括：

定義用戶位置相關的狀態變量，基于所述用戶位置相關的狀態變量構建狀態預測方程和狀態更新方程；

基于所述狀態預測方程并結合慣性數據計算所述用戶位置相關的狀態變量的概率分布；

基于所述狀態更新方程并結合所述軟位置信息更新所述用戶位置相關的狀態變量的概率分布；

重復狀態預測和狀態更新過程，得到用戶位置估計結果。

3.根據權利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述基于所述狀態預測方程并結合慣性數據計算所述用戶位置相關的狀態變量的概率分布，還包括：

將所述慣性數據結合行人航跡推算算法估計用戶位置的變化量；

或者，將所述慣性數據結合慣性導航算法估計用戶速度的變化量。

4.一種基于單基站軟位置信息的定位系統，用于執行如權利要求1至3中任一所述的定位方法，其特征在于，包括：定位基站和用戶終端；

所述定位基站用于接收所述用戶終端發送的定位數據，并基于所述定位數據生成定位結果；

所述用戶終端用于向所述定位基站發送所述定位數據，并接收所述定位結果。

5.根據權利要求4所述的基于單基站軟位置信息的定位系統，其特征在于，所述定位基站包括天線陣列、時鐘同步模塊、定位模塊、基站通信模塊、測量模塊和軟位置信息提取模塊；

所述天線陣列用于接收所述用戶終端發射的定位信號；

所述時鐘同步模塊用于同步所述天線陣列中各個陣元的時鐘；

所述基站通信模塊用于將所述定位結果發送給所述用戶終端；

所述測量模塊用于從所述天線陣列接收的信號中提取用戶位置的關聯測量信息；

所述軟位置信息提取模塊用于從所述關聯測量信息中提取軟位置信息；

所述定位模塊用于基于提取的所述軟位置信息估計用戶位置。

6.根據權利要求5所述的基于單基站軟位置信息的定位系統，其特征在于，所述基站通信模塊還用于從所述用戶終端接收慣性數據；

相應地，所述定位模塊還用于從所述慣性數據估計所述用戶位置。

7.根據權利要求5所述的基于單基站軟位置信息的定位系統，其特征在于，所述測量模塊包括距離測量模塊和相位測量模塊；

所述距離測量模塊用于提取所述關聯測量信息中的用戶到所述天線陣列中任一陣元的距離；

所述相位測量模塊用于提取所述關聯測量信息中的用戶到所述天線陣列中每個陣元的到達相位。

8.根據權利要求7所述的基于單基站軟位置信息的定位系統，其特征在于，所述測量模塊還包括輔助測量模塊，所述輔助測量模塊用于測量輔助定位信息。

9.根據權利要求4所述的基于單基站軟位置信息的定位系統，其特征在于，所述用戶終端包括無線測量模塊、終端通信模塊和慣性測量單元；

所述無線測量模塊用于向所述定位基站發射所述定位信號并接收所述定位基站發射的所述定位信號；

所述終端通信模塊用于接收從所述定位基站發送的所述定位結果，并向所述定位基站發送慣性數據；

所述慣性測量單元用于測量所述用戶終端的運動狀態。