專利名稱：一種基于因子圖的定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于因子圖的定位方法。
背景技術(shù)：
無線定位已經(jīng)成為3G系統(tǒng)的主要功能之一，越來越多的移動增值業(yè)務(wù)要求獲得移動臺的地理位置。位置信息將廣泛應(yīng)用 在車輛管理系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)(ITS)、社會公共安全管理等各個(gè)方面。移動臺之間以點(diǎn)對點(diǎn)的方式，通過協(xié)同通信測量移動臺之間的相對距離，據(jù)此提出一種應(yīng)用在下一代移動通信網(wǎng)絡(luò)的新型協(xié)作群定位(cooperative grouplocalization, CGL)技術(shù)，并相應(yīng)提出終端群(terminal group, TG)的概念。TG為一群支持點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)同通信并能夠測量相對距離的移動臺。與傳統(tǒng)定位技術(shù)相比，CGL的優(yōu)點(diǎn)在于，即使TG中每一個(gè)移動臺都不能與3個(gè)或者3個(gè)以上的基站建立連接，CGL方案仍然能夠確定移動臺的位置。但是當(dāng)協(xié)作移動臺數(shù)量增大時(shí)，CGL的計(jì)算復(fù)雜度與應(yīng)用其中定位算法有緊密的關(guān)系，所以選用何種定位算法是一個(gè)至關(guān)重要的問題。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在定位過程中提高定位精度并且降低定位復(fù)雜度。(二)技術(shù)方案—種基于因子圖的定位方法，所述方法包括步驟SI,定位終端向相鄰的節(jié)點(diǎn)發(fā)送定位請求；S2，收到定位請求的所有節(jié)點(diǎn)檢測各自和定位終端之間的信道情況，并返回協(xié)作定位響應(yīng)；S3，定位終端向返回協(xié)作定位響應(yīng)的節(jié)點(diǎn)發(fā)送開始定位請求，并把參與定位的節(jié)點(diǎn)ID號廣播給各個(gè)定位節(jié)點(diǎn)；S4，參與定位的節(jié)點(diǎn)收到開始定位請求后，建立節(jié)點(diǎn)內(nèi)部因子圖，使用TOA的方法測量各自到達(dá)定位終端的距離；S5，參與定位的節(jié)點(diǎn)在內(nèi)部因子圖開始上行運(yùn)算；S6，各個(gè)節(jié)點(diǎn)將上行運(yùn)算的結(jié)果發(fā)送給其他參與定位的節(jié)點(diǎn)，并且接收來自其他節(jié)點(diǎn)的發(fā)送過來的計(jì)算結(jié)果；S7，各個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的計(jì)算結(jié)果開始下行運(yùn)算得到坐標(biāo)估計(jì)值；S8，各個(gè)節(jié)點(diǎn)將移動終端的坐標(biāo)估計(jì)值發(fā)送給定位終端；S9，定位終端接收所有定位基站的坐標(biāo)估計(jì)值更新坐標(biāo)；S10，對下一個(gè)定位終端，利用已經(jīng)更新過的終端的坐標(biāo)信息，再進(jìn)行S5到S9計(jì)算，直到所有移動臺的位置都得到了更新。其中，所述節(jié)點(diǎn)包括基站和移動終端。
其中，所述S2，收到定位請求的所有節(jié)點(diǎn)檢測各自和定位終端之間的信道情況進(jìn) 一步包括步驟，如果該節(jié)點(diǎn)和終端之間是視距傳播，則節(jié)點(diǎn)返回協(xié)作定位響應(yīng)以及類別響 應(yīng)用以區(qū)分是基站還是協(xié)作終端；否則不返回協(xié)作定位響應(yīng)。其中，所述S4中，使用基于到達(dá)時(shí)間測量的方法測量各自到達(dá)定位終端的距離進(jìn) 一步包括，將到定位終端的距離信息和自身坐標(biāo)信息送入的因子圖，隨機(jī)初始化圖中各個(gè) 變量的值。其中，所述S5中節(jié)點(diǎn)在內(nèi)部因子圖的計(jì)算過程為如果所述節(jié)點(diǎn)為基站，則依據(jù)公式
權(quán)利要求
1.一種基于因子圖的定位方法，其特征在于，所述方法包括步驟 Si，定位終端向相鄰的節(jié)點(diǎn)發(fā)送定位請求； S2，收到定位請求的所有節(jié)點(diǎn)檢測各自和定位終端之間的信道情況，并返回協(xié)作定位響應(yīng)； S3，定位終端向返回協(xié)作定位響應(yīng)的節(jié)點(diǎn)發(fā)送開始定位請求，并把參與定位的節(jié)點(diǎn)ID號廣播給各個(gè)定位節(jié)點(diǎn)； S4，參與定位的節(jié)點(diǎn)收到開始定位請求后，建立節(jié)點(diǎn)內(nèi)部因子圖，使用TOA的方法測量各自到達(dá)定位終端的距離； S5，參與定位的節(jié)點(diǎn)在內(nèi)部因子圖開始上行運(yùn)算；· S6，各個(gè)節(jié)點(diǎn)將上行運(yùn)算的結(jié)果發(fā)送給其他參與定位的節(jié)點(diǎn)，并且接收來自其他節(jié)點(diǎn)·的發(fā)送過來的計(jì)算結(jié)果； S7，各個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的計(jì)算結(jié)果開始下行運(yùn)算得到坐標(biāo)估計(jì)值； S8，各個(gè)節(jié)點(diǎn)將移動終端的坐標(biāo)估計(jì)值發(fā)送給定位終端； S9,定位終端接收所有定位基站的坐標(biāo)估計(jì)值更新坐標(biāo)； S10，對下一個(gè)定位終端，利用已經(jīng)更新過的終端的坐標(biāo)信息，再進(jìn)行S5到S9計(jì)算，直到所有移動臺的位置都得到了更新。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)包括基站和移動終端。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述S2，收到定位請求的所有節(jié)點(diǎn)檢測各自和定位終端之間的信道情況進(jìn)一步包括步驟，如果該節(jié)點(diǎn)和終端之間是視距傳播，則節(jié)點(diǎn)返回協(xié)作定位響應(yīng)以及類別響應(yīng)用以區(qū)分是基站還是協(xié)作終端；否則不返回協(xié)作定位響應(yīng)。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述S4中，使用基于到達(dá)時(shí)間測量的方法測量各自到達(dá)定位終端的距離進(jìn)一步包括，將到定位終端的距離信息和自身坐標(biāo)信息送入的因子圖，隨機(jī)初始化圖中各個(gè)變量的值。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述S5中節(jié)點(diǎn)在內(nèi)部因子圖的計(jì)算過程為 如果所述節(jié)點(diǎn)為基站，則依據(jù)公式 O”)=贈;I,御-(<)2_念=(<)2)(dfj) -(4 ) SI(C,.=士分別更新 Λ Xi j 和 Ayijj ； 如果所述節(jié)點(diǎn)為移動終端，則相應(yīng)的函數(shù)節(jié)點(diǎn)CCiit更新移動終端部分的差值變量節(jié)點(diǎn)Axxiit 和 Ayyijt ； 其中Λ 和Ayy分別是因子圖中基站部分的差值變量節(jié)點(diǎn)，函數(shù)節(jié)」(到變量節(jié)點(diǎn)Axi,」的信息表示節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j直接的測量距離分別表示Δχυ Ρ ^的方差；上標(biāo)k表示迭代計(jì)算次數(shù)；N()表示高斯分布。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)內(nèi)部因子圖計(jì)算過程進(jìn)一步包括，根據(jù)定位誤差矩陣
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)內(nèi)部因子圖計(jì)算過程進(jìn)一步包括 如果節(jié)點(diǎn)為基站，則函數(shù)節(jié)點(diǎn)Ay根據(jù)公式= NiP^Xuj)更新變量節(jié)點(diǎn)Xi ;同時(shí)，函數(shù)節(jié)點(diǎn)Bi,」更新變量節(jié)點(diǎn)Yi,其中Xi,」表示已知參考節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)； 如果節(jié)點(diǎn)為移動終端，則函數(shù)節(jié)點(diǎn)Mi,t根據(jù)公式=)更新變量節(jié)點(diǎn)Xi ;同時(shí)，函數(shù)節(jié)點(diǎn)\t更新變量節(jié)點(diǎn)Yi ； 其中Axy和分別是因子圖中基站部分的差值變量節(jié)點(diǎn)，函數(shù)節(jié)點(diǎn)(t到變量節(jié)點(diǎn)Λ Xq的信息;<表示節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j直接的測量距離和i分別表示Δ Xi,」和的方差；上標(biāo)k表示迭代計(jì)算次數(shù)。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述S7中下行計(jì)算的過程為， 根據(jù)公式
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于， 所述函數(shù)節(jié)點(diǎn)Ai, J根據(jù)公式
10.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述坐標(biāo)估計(jì)值Xi和yi;使用公式si(xf) = JIsi(^X)TIsi(aK)和
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于因子圖的定位方法，包括定位終端向相鄰的節(jié)點(diǎn)發(fā)送定位請求；收到定位請求的所有節(jié)點(diǎn)檢測各自和定位終端之間的信道情況，并返回協(xié)作定位響應(yīng)；定位終端向返回協(xié)作定位響應(yīng)的節(jié)點(diǎn)發(fā)送開始定位請求；參與定位的節(jié)點(diǎn)收到開始定位請求后，建立節(jié)點(diǎn)內(nèi)部因子圖；參與定位的節(jié)點(diǎn)在內(nèi)部因子圖開始上行運(yùn)算；各個(gè)節(jié)點(diǎn)將上行運(yùn)算的結(jié)果發(fā)送給其他參與定位的節(jié)點(diǎn)，并且接收來自其他節(jié)點(diǎn)的發(fā)送過來的計(jì)算結(jié)果；各個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的計(jì)算結(jié)果開始下行運(yùn)算得到坐標(biāo)估計(jì)值；各個(gè)節(jié)點(diǎn)將移動終端的坐標(biāo)估計(jì)值發(fā)送給定位終端；定位終端接收所有定位基站的坐標(biāo)估計(jì)值更新坐標(biāo)。利用本發(fā)明能夠提高定位精度并且降低定位復(fù)雜度。
文檔編號H04W64/00GK102905363SQ20121025469
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者崔琪楣, 張平, 張雪菲, 史玉龍, 鄧金剛 申請人:北京郵電大學(xué)