[發明專利]面向5G超密網多基站定位的拓撲布站約束方法

有效

• 申請號: 202111270200.5
• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN114040496B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 劉公緒;路建民;高新波;李龍;何立火;解宇;史凌峰;陳森;連人尊;陳馳宇;丁海佳;楊珍慧
• 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
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 李玉娜

本發明公開了一種面向5G超密網多基站定位的拓撲布站約束方法，包括以下步驟：1)最小二乘法奇異解分析；2)幾何拓撲約束關系；所述最小二乘法奇異解分析是基于最小二乘方法推導在給定若干基站時進行用戶位置估計的理論解，并分析理論解的奇異條件；所述幾何拓撲約束關系是指將最小二乘法理論解的奇異條件與5G超密網多基站定位的拓撲布站約束關系聯系在一起，分別得到基于到達時間、到達時間差、到達角的最小二乘法多基站位置估計所對應的幾何拓撲關系。所提出的方法彌補了定位結果奇異與基站間拓撲約束關系相互作用的理論空白，更好地指導了5G超密網拓撲布站，具有較大的理論研究價值和工程實踐意義。

技術領域

本發明屬于微波、毫米波多基站通信與定位技術領域，具體涉及一種面向5G超密網多基站定位的拓撲布站約束方法。

背景技術

終端用戶(User Equipment，UE)可與多個基站(Base Station，BS)進行通信，獲得時間、距離或角度相關信息，進而可通過幾何定位方法，常見的有TOA(到達時間)、TDOA(到達時間差)、AOA(到達角)等進行定位。針對一組超定方程的求解，最小二乘法(LeastSquareMethod，LSM)是最常見的，然而LSM在進行位置估計時涉及到矩陣求逆運算，會出現定位解奇異的情況。針對LSM定位解奇異，如何在多基站拓撲布站中消除這種情況，目前暫無報道。

發明內容

為了解決上述背景技術中所提出的技術問題，本發明的目的在于提供一種面向5G超密網多基站定位的拓撲布站約束方法。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為：面向5G超密網多基站定位的拓撲布站約束方法，包括以下步驟：

1)最小二乘法奇異解分析；

2)幾何拓撲約束關系；

所述最小二乘法奇異解分析是基于最小二乘方法推導在給定若干基站時進行用戶位置估計的理論解，并分析理論解的奇異條件；

所述幾何拓撲約束關系是指將最小二乘法(LSM)理論解的奇異條件與5G超密網多基站定位的拓撲布站約束關系聯系在一起，分別得到基于到達時間(TOA)、到達時間差(TDOA)、到達角(AOA)的最小二乘法(LSM)多基站位置估計所對應的幾何拓撲關系。

進一步地，所述基于最小二乘方法推導在給定若干基站時進行用戶位置估計的理論解，具體如下：

定義系數矩陣A如式(1)所示，

R(A)＝{Ax|x∈Rⁿ},A∈R^n×n (1)

則最小二乘的矩陣約束形式為式(2)所示，

由于2-范數與2-范數的平方對狀態量x的約束等價，式(2)可以改為式(3)，

對式(3)關于狀態量x求偏導，最優解在導數為零時取得，得式(4)，

/

進一步得狀態量x如式(5)所示，

x＝(A^TA)^-1A^Tb (5)

其中x為狀態量，A為系數矩陣，b為偏置量；·^T表示對·取轉置、·^-1表示對·求逆。

進一步地，所述分析理論解的奇異條件，具體如下：

從式(5)和系數矩陣A的定義可以看出，狀態量x有解的條件如式(6)所示，

tr(A^TA)＝n (6)