本發(fā)明涉及無線定位領(lǐng)域，特別涉及一種抑制非視距誤差的定位方法和移動(dòng)臺(tái)。

背景技術(shù)：

在無線網(wǎng)絡(luò)定位中，不理性的信道環(huán)境會(huì)導(dǎo)致信號(hào)非視距(nlos)傳播。如何降低nlos傳播帶來的測(cè)量值誤差，是提高無線定位精度的關(guān)鍵，

現(xiàn)有常用消除nlos誤差的方法是鑒別消除法，基于先驗(yàn)信息判斷所得測(cè)量數(shù)據(jù)是否包nlos誤差，并通過重構(gòu)加權(quán)等方法消除之，此類方法前期需要采樣數(shù)據(jù)，并且計(jì)算復(fù)雜響應(yīng)時(shí)間慢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的一個(gè)技術(shù)問題是：如何更加高效地減小nlos帶來的測(cè)量值誤差。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種抑制非視距誤差的定位方法，包括：移動(dòng)臺(tái)獲取三個(gè)基站的位置坐標(biāo)信息和多組傳播時(shí)間測(cè)量值，其中，每組傳播時(shí)間測(cè)量值包括移動(dòng)臺(tái)與各基站之間的傳播時(shí)間；移動(dòng)臺(tái)基于移動(dòng)臺(tái)與各基站間的幾何距離約束關(guān)系以及各基站的位置坐標(biāo)信息確定每組傳播時(shí)間測(cè)量值對(duì)應(yīng)的非視距與視距間的誤差；移動(dòng)臺(tái)選取使得非視距與視距間的誤差最小的一組傳播時(shí)間測(cè)量值用于移動(dòng)臺(tái)定位。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面，提供了一種抑制非視距誤差的移動(dòng)臺(tái)，包括：信息獲取模塊，用于獲取三個(gè)基站的位置坐標(biāo)信息和多組傳播時(shí)間測(cè)量值，其中，每組傳播時(shí)間測(cè)量值包括移動(dòng)臺(tái)與各基站 之間的傳播時(shí)間；誤差確定模塊，用于基于移動(dòng)臺(tái)與各基站間的幾何距離約束關(guān)系以及各基站的位置坐標(biāo)信息確定每組傳播時(shí)間測(cè)量值對(duì)應(yīng)的非視距與視距間的誤差；測(cè)量值選取模塊，用于選取使得非視距與視距間的誤差最小的一組傳播時(shí)間測(cè)量值用于移動(dòng)臺(tái)定位。

本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

基于移動(dòng)臺(tái)和基站在視距傳播環(huán)境下應(yīng)滿足的幾何約束關(guān)系，獲取多組測(cè)量值并篩選出最接近los(視距)傳播的測(cè)量值，有效減小nlos帶來的測(cè)量值誤差，并且不需要提前采樣，效率更高。

通過以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1示出本發(fā)明抑制非視距誤差的定位方法的流程示意圖。

圖2示出利用時(shí)間差定位時(shí)以動(dòng)態(tài)與基站的位置關(guān)系示意圖。

圖3示出本發(fā)明抑制非視距誤差的移動(dòng)臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

下面結(jié)合圖1描述本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的抑制非視距誤差的定位方 法。

圖1示出本發(fā)明抑制非視距誤差的定位方法的流程示意圖。如圖1所示，該實(shí)施例的抑制非視距誤差的定位方法包括：

步驟s102，移動(dòng)臺(tái)或者基站發(fā)起定位請(qǐng)求。

步驟s104，移動(dòng)臺(tái)獲取三個(gè)基站的位置坐標(biāo)信息和多組傳播時(shí)間測(cè)量值，其中，每組傳播時(shí)間測(cè)量值(t1，t2，t3)包括移動(dòng)臺(tái)與各基站之間的傳播時(shí)間。

可選的，如果移動(dòng)臺(tái)附近有多于三個(gè)的基站，則可以選取三個(gè)基站參與抑制非視距誤差的定位。

步驟s106，移動(dòng)臺(tái)基于移動(dòng)臺(tái)與各基站間的幾何距離約束關(guān)系以及各基站的位置坐標(biāo)信息確定每組傳播時(shí)間測(cè)量值對(duì)應(yīng)的nlos與los的誤差f(t1，t2，t3)。

步驟s108，移動(dòng)臺(tái)選取使得非視距與視距間的誤差最小的一組傳播時(shí)間測(cè)量值用于移動(dòng)臺(tái)定位，例如，選取所有測(cè)量值中使得|f(t1，t2，t3)|取值最小的一組。

步驟s110，根據(jù)選取的傳播時(shí)間測(cè)量值進(jìn)行移動(dòng)臺(tái)定位。

上述方法不同于常用nlos鑒別消除法，不需要先驗(yàn)數(shù)據(jù)提前鑒別測(cè)量數(shù)據(jù)是否包含nlos誤差，而是根據(jù)移動(dòng)臺(tái)和基站在理想信道環(huán)境下應(yīng)滿足的幾何約束關(guān)系，獲取多組測(cè)量值并篩選出最接近los傳播的測(cè)量值，可有效減小nlos帶來的測(cè)量值誤差，從而提高定位精度。

圖2示出利用時(shí)間差定位時(shí)以動(dòng)態(tài)與基站的位置關(guān)系示意圖。下面結(jié)合圖2描述本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的移動(dòng)臺(tái)基于移動(dòng)臺(tái)與各基站間的幾何距離約束關(guān)系以及各基站的位置坐標(biāo)信息確定每組傳播時(shí)間測(cè)量值對(duì)應(yīng)的非視距與視距間的誤差。

如圖2所示，移動(dòng)臺(tái)基于移動(dòng)臺(tái)與各基站間的幾何距離約束關(guān)系以及各基站的位置坐標(biāo)信息確定每組傳播時(shí)間測(cè)量值對(duì)應(yīng)的非視距與視距間的誤差為：

f(t1,t2,t3)＝cos²θ12+cos²θ23+cos²θ13+2cosθ12cosθ23cosθ13-1，

其中，(t1，t2，t3)表示一組傳播時(shí)間測(cè)量值，t1，t2，t3分別表 示移動(dòng)臺(tái)與基站1、基站2、基站3之間的傳播時(shí)間測(cè)量值，根據(jù)余弦定理有且i≠j，且θij為基站i、移動(dòng)臺(tái)和基站j形成的夾角，v為無線信號(hào)傳輸速度，lij為基站i和基站j之間的距離，ti為移動(dòng)臺(tái)與基站i之間的傳播時(shí)間測(cè)量值，xi、yi為基站i的位置坐標(biāo)，xj、yj為基站j的位置坐標(biāo)。

在los傳播下，信號(hào)沿直線傳播，此時(shí)基于測(cè)量值(t1，t2，t3)可以計(jì)算出的θ12、θ23、θ31滿足θ12+θ23+θ31＝π，因此有f(t1,t2,t3)＝0。推導(dǎo)過程如下:

f(t1,t2,t3)＝cos²θ12+cos²θ23+cos²θ13+2cosθ12cosθ23cosθ13-1

＝cos²(θ23+θ13)+cos²θ23+cos²θ13-2cos(θ23+θ13)cosθ23cosθ13-1

＝(cos²θ23cos²θ13-2cosθ23cosθ13sinθ23sinθ13+sin²θ23sin²θ13)

+cos²θ23+cos²θ13-2(cosθ23cosθ13-sinθ23sinθ13)cosθ23cosθ13-1

＝cos²θ23-cos²θ23cos²θ13+cos²θ13-1+sin²θ23sin²θ13

＝cos²θ23sin²θ13-sin²θ13+sin²θ23sin²θ13

＝cos²θ23sin²θ13-cos²θ23sin²θ13＝0

但若無線信號(hào)在nlos傳輸下，傳播路徑非直線，此時(shí)基于測(cè)量值(t1，t2，t3)計(jì)算的f(t1，t2，t3)不為0，且測(cè)量值誤差越大，|f(t1，t2，t3)|越大，多組測(cè)量值分別代入計(jì)算出|f(t1，t2，t3)|，然后選取所有測(cè)量值中使得|f(t1，t2，t3)|取值最小的一組。

本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的移動(dòng)臺(tái)基于移動(dòng)臺(tái)與各基站間的幾何距離約束關(guān)系以及各基站的位置坐標(biāo)信息確定每組傳播時(shí)間測(cè)量值對(duì)應(yīng)的非視距與視距間的誤差為：

f(t1，t2，t3)＝s12+s23+s13-s，

其中，

其中且i≠j

其中

其中，

s表示基站1、基站2、基站3形成的三角形面積，sij表示基站i、移動(dòng)臺(tái)、基站j形成的三角形面積(t1，t2，t3)表示一組傳播時(shí)間測(cè)量值，t1、t2、t3分別表示移動(dòng)臺(tái)與基站1、基站2、基站3之間的傳播時(shí)間測(cè)量值，，θij為基站i、移動(dòng)臺(tái)和基站j形成的夾角，v為無線信號(hào)傳輸速度，lij為基站i和基站j之間的距離，ti為移動(dòng)臺(tái)與基站i之間的傳播時(shí)間測(cè)量值，xi、yi為基站i的位置坐標(biāo)，xj、yj為基站j的位置坐標(biāo)。

本發(fā)明對(duì)于具體的定位過程不做限定，示例性的，可以采用以下定位方法。

假設(shè)三基站坐標(biāo)(xi，yi)，其中i＝1,2,3，v為無線信號(hào)傳輸速度，再假設(shè)待求的移動(dòng)臺(tái)位置為(x，y)，則根據(jù)toa算法，滿足下面式子

(x1-x)²+(y1-y)²＝(vt1)²

(x2-x)²+(y2-y)²＝(vt2)²

(x3-x)²+(y3-y)²＝(vt3)²

展開有：x1²+y1²-2x1x-2y1y+x²+y²＝(vt1)²

x2²+y2²-2x2x-2y2y+x²+y²＝(vt2)²

x3²+y3²-2x3x-2y3y+x²+y²＝(vt3)²

假設(shè)ki＝xi²+yi²

2x1x+2y1y＝k1+k-(vt1)²

則有2x2x+2y2y＝k2+k-(vt2)²

2x3x+2y3y＝k3+k-(vt3)²

整理后可得2(x1-x2)x+2(y1-y2)y＝k1-k2+(vt2)²-(vt1)²

2(x1-x3)x+2(y1-y3)y＝k1-k3+(vt3)²-(vt1)²

即

當(dāng)非奇異，則有

下面結(jié)合圖3描述本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的移動(dòng)臺(tái)。

圖3示出本發(fā)明移動(dòng)臺(tái)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，該實(shí)施例的抑制非視距誤差的移動(dòng)臺(tái)30包括：

信息獲取模塊302，用于獲取三個(gè)基站的位置坐標(biāo)信息和多組傳播時(shí)間測(cè)量值，其中，每組傳播時(shí)間測(cè)量值包括移動(dòng)臺(tái)與各基站之間的傳播時(shí)間。

誤差確定模塊304，用于基于移動(dòng)臺(tái)與各基站間的幾何距離約束關(guān)系以及各基站的位置坐標(biāo)信息確定每組傳播時(shí)間測(cè)量值對(duì)應(yīng)的非視距與視距間的誤差；

測(cè)量值選取模塊306，用于選取使得非視距與視距間的誤差最小的一組傳播時(shí)間測(cè)量值用于移動(dòng)臺(tái)定位。

可選的，誤差確定模塊304基于移動(dòng)臺(tái)與各基站間的幾何距離約束關(guān)系以及各基站的位置坐標(biāo)信息確定每組傳播時(shí)間測(cè)量值對(duì)應(yīng)的非視距與視距間的誤差為：

f(t1,t2,t3)＝cos²θ12+cos²θ23+cos²θ13+2cosθ12cosθ23cosθ13-1，

其中，(t1，t2，t3)表示一組傳播時(shí)間測(cè)量值，t1、t2、t3分別表示移動(dòng)臺(tái)與基站1、基站2、基站3之間的傳播時(shí)間測(cè)量值，且i≠j，θij為基站i、移動(dòng)臺(tái)和基站j形成的夾角，v為無線信號(hào)傳輸速度，lij為基站i和基站j之間的距離，ti為移動(dòng)臺(tái)與基站i之間的傳播時(shí)間測(cè)量值，xi、yi為基站i的位置坐標(biāo)，xj、yj為基站j的位置坐標(biāo)。

可選的，誤差確定模塊304基于移動(dòng)臺(tái)與各基站間的幾何距離約束關(guān)系以及各基站的位置坐標(biāo)信息確定每組傳播時(shí)間測(cè)量值對(duì)應(yīng)的非視距與視距間的誤差為：

f(t1，t2，t3)＝s12+s23+s13-s，

其中，

其中且i≠j

其中

其中，

s表示基站1、基站2、基站3形成的三角形面積，sij表示基站i、移動(dòng)臺(tái)、基站j形成的三角形面積(t1，t2，t3)表示一組傳播時(shí)間測(cè)量值，t1、t2、t3分別表示移動(dòng)臺(tái)與基站1、基站2、基站3之間的傳播時(shí)間測(cè)量值，，θij為基站i、移動(dòng)臺(tái)和基站j形成的夾角，v為無線信號(hào)傳輸速度，lij為基站i和基站j之間的距離，ti為移動(dòng)臺(tái)與基站i之間的傳播時(shí)間測(cè)量值，xi、yi為基站i的位置坐標(biāo)，xj、yj為基站j的位置坐標(biāo)。

測(cè)量值選取模塊306選取使得非視距與視距間的誤差最小的一組傳播時(shí)間測(cè)量值用于移動(dòng)臺(tái)定位包括：選取使得|f(t1,t2,t3)|取值最小的一組傳播時(shí)間測(cè)量值用于移動(dòng)臺(tái)定位。

此外，移動(dòng)臺(tái)30還可以包括基站選取模塊308，用于如果移動(dòng)臺(tái)附近有多于三個(gè)的基站，從中選取三個(gè)基站參與抑制非視距誤差的定位。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，上述提到的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器，磁盤或光盤等。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。