一種基于多點(diǎn)監(jiān)測(cè)的消除nlos誤差定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于多點(diǎn)監(jiān)測(cè)的消除NLOS誤差定位方法，包括如下步驟：對(duì)所有監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)按每k個(gè)節(jié)點(diǎn)分組，對(duì)分組的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)排列組合；對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)組合中任取k-1個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)估計(jì)目標(biāo)臺(tái)站的坐標(biāo)并計(jì)算幾何精度因子；對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)組合中得到的k個(gè)估計(jì)目標(biāo)臺(tái)站的坐標(biāo)和計(jì)算幾何精度因子兩兩比較，篩選監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)組合；對(duì)滿足條件的k個(gè)估計(jì)目標(biāo)臺(tái)站的坐標(biāo)計(jì)算方差得到權(quán)值，累加權(quán)值到當(dāng)前監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)組合中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)；按權(quán)值排序所有節(jié)點(diǎn)，取權(quán)值最大的k個(gè)節(jié)點(diǎn)，計(jì)算定位結(jié)果；其中k為常數(shù)。本發(fā)明利用多個(gè)節(jié)點(diǎn)的不同組合的定位結(jié)果來削弱對(duì)最終定位結(jié)果的影響。
【專利說明】一種基于多點(diǎn)監(jiān)測(cè)的消除NLOS誤差定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種消除NLOS誤差定位方法，特別涉及一種基于多點(diǎn)監(jiān)測(cè)的消除NLOS誤差定位方法，屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著現(xiàn)階段無線電業(yè)務(wù)的爆炸性增長(zhǎng)，空中頻譜環(huán)境變得越發(fā)復(fù)雜，對(duì)于無線電頻譜的監(jiān)管變得極具挑戰(zhàn)。在復(fù)雜多變的頻譜環(huán)境下，無論對(duì)于政府還是民用，對(duì)與無線電頻譜環(huán)境的監(jiān)管變得尤為重要。不但要對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，同時(shí)還需要對(duì)信號(hào)發(fā)射臺(tái)站位置的估計(jì)。而在無線電頻譜監(jiān)管中所應(yīng)用的定位技術(shù)可以稱之為被動(dòng)定位技術(shù)。
[0003]傳統(tǒng)的定位技術(shù)中，TDOA(Time Difference of Arrival,到達(dá)時(shí)間差)技術(shù)最常被人們使用。然而在實(shí)際的無線電監(jiān)測(cè)過程中，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)非直視徑對(duì)結(jié)果產(chǎn)生干擾。如果在監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)臺(tái)站之間存在非直視徑會(huì)使得監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)獲得的時(shí)戳不準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致對(duì)目標(biāo)位置的估計(jì)不準(zhǔn)確。
[0004]在無線電監(jiān)測(cè)過程中，一般大家應(yīng)對(duì)非直視徑的方法大都采用統(tǒng)計(jì)的方法，利用計(jì)算不同時(shí)間接收信號(hào)的方差等信息來判定監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)臺(tái)站之間是否有非直視徑的影響。然而這種用采用統(tǒng)計(jì)的方法一般要求監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)可以長(zhǎng)時(shí)間接收到目標(biāo)臺(tái)站的信號(hào)，如果目標(biāo)臺(tái)站發(fā)射瞬時(shí)信號(hào)則無法精確識(shí)別。
[0005]在申請(qǐng)?zhí)枮?00710307836.6的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)中，公開了一種無線蜂窩網(wǎng)中消除NLOS的方法和裝置。具體包括:首先經(jīng)過多次測(cè)量TDOA數(shù)值，并計(jì)算這組TDOA的均值。之后再通過鄰基站和服務(wù)基站時(shí)延的N組值，分別計(jì)算鄰基站和服務(wù)基站信號(hào)到達(dá)時(shí)延的標(biāo)準(zhǔn)差，從而得到鄰基站和服務(wù)基站信號(hào)NLOS誤差的均值。再用得到的TDOA均值減去鄰基站信號(hào)NLOS誤差的均值再加上服務(wù)基站信號(hào)NLOS誤差的均值，從而得到消除NLOS后視距傳播的TD0A。另外，在申請(qǐng)?zhí)枮?01310435179.9的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)中，公開了一種基于定位單元質(zhì)量及多算法數(shù)據(jù)融合的抗NLOS誤差定位方法，首先通過待測(cè)終端獲得N個(gè)錨節(jié)點(diǎn)反饋的測(cè)量值，包括TOA、RSS以及信噪比SNR，之后利用卡爾曼(Kalman)濾波器處理TOA測(cè)量值，得到新的TOA測(cè)量值，并將得到的TOA測(cè)量值分為兩組。并最終利用數(shù)據(jù)融合的方法對(duì)得到的測(cè)量值進(jìn)行處理，最終消除NLOS對(duì)定位結(jié)果的干擾，得到更為精確的定位結(jié)果。
[0006]綜上，對(duì)現(xiàn)有的消除NLOS方法技術(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段所有的針對(duì)NLOS的消除方法技術(shù)都是基于對(duì)于接收的信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。通過計(jì)算均值，方差等統(tǒng)計(jì)特性，進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和融合。利用接收到的時(shí)戳的統(tǒng)計(jì)特性來判定NLOS的存在，這樣一般要求監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)較長(zhǎng)時(shí)間的接收目標(biāo)臺(tái)站發(fā)射的信號(hào)。如果目標(biāo)臺(tái)站發(fā)射的瞬時(shí)信號(hào)，通過計(jì)算時(shí)間統(tǒng)計(jì)量的方法則很難消除NLOS對(duì)于最終定位結(jié)果的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007](一 )要解決的技術(shù)問題
[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:利用不同監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收信號(hào)，并結(jié)合GDOP信息，消除節(jié)點(diǎn)之間相互的位置關(guān)系引起的定位結(jié)果的誤差，得到相對(duì)準(zhǔn)確的定位結(jié)果。
[0009]( 二)技術(shù)方案
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于多點(diǎn)監(jiān)測(cè)的消除NLOS誤差定位方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0011]對(duì)所有監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)按每k個(gè)節(jié)點(diǎn)分組，對(duì)分組的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)排列組合；
[0012]對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)組合中任取k_l個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)估計(jì)目標(biāo)臺(tái)站的坐標(biāo)并計(jì)算幾何精度因子；
[0013]對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)組合中得到 的k個(gè)目標(biāo)臺(tái)站的坐標(biāo)和幾何精度因子兩兩比較，篩選監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)組合；
[0014]對(duì)滿足條件的k個(gè)目標(biāo)臺(tái)站的坐標(biāo)計(jì)算方差得到權(quán)值，累加權(quán)值到當(dāng)前監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)組合中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)；
[0015]按權(quán)值排序所有節(jié)點(diǎn)，取權(quán)值最大的k個(gè)節(jié)點(diǎn)，計(jì)算定位結(jié)果；
[0016]其中k為常數(shù)。
[0017]其中較優(yōu)地，所述估計(jì)目標(biāo)臺(tái)站的坐標(biāo)的步驟進(jìn)一步包括:
[0018]在不同地理位置的多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中選取參考點(diǎn)；
[0019]結(jié)合電磁波的傳播速度常量c構(gòu)建的雙曲線方程如下:
[0020](X1-X)2+ (y^y)2 = ri； 12+2ru ^1+ (x「x)2+ (y「y)2
[0021]其中，(x, y)表示目標(biāo)臺(tái)站的真實(shí)坐標(biāo)，(X1, Y1)表示參考點(diǎn)的真實(shí)坐標(biāo)，(Xi, Yi)表示第i個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的真實(shí)坐標(biāo)，表示當(dāng)前第i個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)與參考點(diǎn)的距離差，T1表示目標(biāo)臺(tái)站到參考點(diǎn)的距；
[0022]采用CHAN算法化簡(jiǎn)雙曲線方程如下:
【權(quán)利要求】
1.一種基于多點(diǎn)監(jiān)測(cè)的消除NLOS誤差定位方法，其特征在于，包括如下步驟: 對(duì)所有監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)按每k個(gè)節(jié)點(diǎn)分組，對(duì)分組的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)排列組合； 對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)組合中任取k-Ι個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)估計(jì)目標(biāo)臺(tái)站的坐標(biāo)并計(jì)算幾何精度因子; 對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn) 組合中得到的k個(gè)目標(biāo)臺(tái)站的坐標(biāo)和幾何精度因子兩兩比較，篩選監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)組合； 對(duì)滿足條件的k個(gè)目標(biāo)臺(tái)站的坐標(biāo)計(jì)算方差得到權(quán)值，累加權(quán)值到當(dāng)前監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)組合中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)； 按權(quán)值排序所有節(jié)點(diǎn)，取權(quán)值最大的k個(gè)節(jié)點(diǎn)，計(jì)算定位結(jié)果； 其中k為常數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的消除NLOS誤差定位方法，其特征在于，所述估計(jì)目標(biāo)臺(tái)站的坐標(biāo)的步驟進(jìn)一步包括: 在不同地理位置的多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中選取參考點(diǎn)； 結(jié)合電磁波的傳播速度常量c構(gòu)建的雙曲線方程如下:
(X1-X)2+ (Y1-y)2 = ri； !2+2ri； ^1+ (X1-X)2+ (y^y)2 其中，(x，y)表示目標(biāo)臺(tái)站的真實(shí)坐標(biāo)，(Xl，yi)表示參考點(diǎn)的真實(shí)坐標(biāo)，O^yi)表示第i個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的真實(shí)坐標(biāo)，表示當(dāng)前第i個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)與參考點(diǎn)的距離差，表示目標(biāo)臺(tái)站到參考點(diǎn)的距； 采用CHAN算法化簡(jiǎn)雙曲線方程如下:
3.如權(quán)利要求2所述的消除NLOS誤差定位方法，其特征在于，所述最大似然的估計(jì)值是按下式計(jì)算的:
Ψ = (Gt.Gr1.G.h 其中，h表示常數(shù)向量，Ψ表示目標(biāo)臺(tái)站坐標(biāo)信息向量,G表示系數(shù)矩陣,Gt表示對(duì)G矩陣求轉(zhuǎn)置矩陣，(. 1為求逆矩陣運(yùn)算。
4.如權(quán)利要求1所述的消除NLOS誤差定位方法，其特征在于，所述幾何精度因子按下式計(jì)算:
5.如權(quán)利要求1所述的消除NLOS誤差定位方法，其特征在于，所述計(jì)算幾何精度因子的步驟中還設(shè)置有與幾何精度因子閾值比對(duì)的步驟: 如果幾何精度因子超出幾何精度因子閾值，則丟棄； 如果幾何精度因子 未超出幾何精度因子閾值，則保留當(dāng)前幾何精度因子。
6.如權(quán)利要求1所述的消除NLOS誤差定位方法，其特征在于，所述對(duì)滿足條件的k個(gè)估計(jì)目標(biāo)臺(tái)站的坐標(biāo)計(jì)算方差得到權(quán)值的步驟進(jìn)一步包括: 求得k個(gè)定位結(jié)果的方差S2i; 定位每個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)值對(duì)當(dāng)前監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)組合中每個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)值進(jìn)行處理。
7.如權(quán)利要求6所述的消除NLOS誤差定位方法，其特征在于，所述定位結(jié)果的方差按下式計(jì)算: ? , = El^resuIi1j - E[re.suli';])( 5 )?
8.如權(quán)利要求7所述的消除NLOS誤差定位方法，其特征在于，所述權(quán)值是按下式處理的:
9.如權(quán)利要求1所述的消除NLOS誤差定位方法，其特征在于，所述計(jì)算定位結(jié)果按下式計(jì)算:
Ψ = (Gt.Q.Gr1.G.Q.h 其中，h表示常數(shù)向量，Ψ表示目標(biāo)臺(tái)站坐標(biāo)信息向量,G表示系數(shù)矩陣,Gt表示矩陣G的轉(zhuǎn)置矩陣，Q表示系數(shù)矩陣，( 1為求逆矩陣運(yùn)算。
【文檔編號(hào)】H04W24/02GK103987063SQ201410176193
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】張軼凡, 馮志勇, 趙奕晨, 周浩, 劉尚, 白楊 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)