专利名称：非可视路径的鉴别方法及移动终端定位方法
技术领域：
本发明涉及一种非可视路径的鉴别方法及移动终端定位方法，尤其涉及一种在蜂窝移动通信中通过鉴别出非可视路径而只利用视距传播路径对移动终端进行定位的方法。
背景技术：
在蜂窝网移动终端定位系统中，由于无线传输环境中的不确定阻挡物的存在，使得移动终端和基站之间的电波传输的直达路径被阻挡，电波将以反射、折射和绕射等非视距(Non Line of Sight，NL0S)传播方式进行传播，其结果是使电磁信号经历了更多的时延，给定位带来了较大的误差。诺基亚的现场测量结果表明，在GSM网络环境中的平均NLOS 误差达到500 700米，韩国电信在CDMA2000网络中的测量结果表明平均NLOS误差达到 589米。此外，平均NLOS误差还有随移动终端(MQ与基站(BQ之间的距离的增大而线性增大的趋势。针对这种情况，NLOS误差的鉴别和抑制问题成为定位精度提高的一个关键性问题，也是目前引起关注的一个难题。由于NLOS传播的鉴别本身存在一定的误差，因此对于NLOS误差进行估计和消除没有切实可行和普遍适用的方法。目前典型的鉴别NLOS的方法是Wylie提出的利用每个基站的距离测量值的时间历史，并与测量噪声方差、残差分析秩测试相结合的方法来判断距离或时间测量值中是否存在NLOS误差。具体方法如下1、对每个时刻每个基站检测的距离测量值做多项式平滑；2、利用最小二乘技术求解出平滑多项式的系数；3、根据距离测量值和平滑多项式求出距离测量值的标准差；4、将距离测量值的标准差与系统测量标准差相比较，初步将标准差较大的判断为 NLOS ；5、利用每个时刻的测量值估计出移动台位置，并且计算残差函数；6、对每个时刻统计出残差为最大的次数；7、对于残差最大出现次数较多的判断为NL0S。上述的NLOS鉴别方法，不仅会出现漏检的情况，还存在很大的错误鉴别的概率， 并且在实际网络中还会遇到如下问题1、系统测量标准差预测不准确，使得判决门限出现偏差，判断错误；2、当系统测量标准差较大的情况下，距离测量值的标准差和系统测量标准差相接近，难以鉴别出NLOS ；3、在郊区、远郊以及山区等，由于NLOS误差较小，上述鉴别方法误检测的概率很大，很容易将NLOS都鉴别为LOS (Line of Sight，视距)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非可视路径的鉴别方法，用以解决在现有技术中由于 NLOS鉴别不准确，从而导致移动终端在蜂窝移动通信网中的无法精确定位的问题。
为解决上述问题，本发明提供的非可视路径的鉴别方法包括如下步骤
步骤一，计算移动终端到基站的到达时间测量值的代价函数；
步骤二，计算假设检验的估计变量；
步骤三，进行假设检验判决，鉴别出NLOS基站和LOS基站。
为解决上述问题，本发明还提供一种移动终端的定位方法，包括如下步骤
步骤一，对于一次定位过程中得到的距离测量值进行多项式平滑处理；
步骤二，根据平滑前后的测量值估计距离测量值标准差；
步骤三，对距离测量值的标准差进行排序，取较小的三个值，并记录基站序号；
步骤四，对每个基站的TD0A/T0A测量值进行平均，以降低TD0A/T0A随机测量误差；
步骤五，利用步骤三中记录的三个基站的TD0A/T0A测量值的平均值，计算移动终端的位置作为初值；
步骤六，计算移动终端到基站的到达时间测量值的代价函数；
步骤七，计算假设检验的估计变量；
步骤八，进行假设检验判决，鉴别出NLOS基站和LOS基站；
步骤九，应用LOS基站的位置计算移动终端的位置。
与现有技术相比较，本发明无需预测系统测量的标准差，并可在郊区、远郊以及山区等特殊环境中都能较准确的鉴别NL0S，极大地降低了错误鉴别的概率，并且根据本发明提出的定位过程，能显著地提高定位精度。
图1为实施本发明的非可视路径的鉴别方法的流程图。
图2为实施本发明的移动终端的定位方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明具体实施方式
进行说明。
请参阅图1所示，为实施本发明的非可视路径的鉴别方法的流程图，该方法包括如下步骤
步骤S101，计算移动终端到基站的到达时间测量值的代价函数；
在单个时刻j，移动终端到第m个基站B、的到达时间测量值:
权利要求
1.一种非可视路径的鉴别方法，其特征在于，该方法包括如下步骤步骤一，计算移动终端到基站的TD0A/T0A测量值的代价函数；步骤二，计算假设检验的估计变量；步骤三，进行假设检验判决，鉴别出NLOS基站和LOS基站。
2.如权利要求1所述的非可视路径的鉴别方法，其特征在于，所述的移动终端到基站的到达时间测量值的代价函数的数学表达式定义为MPj(BSi)-tdoKJm=l其中，Pj(BSi)为第j个时刻移动终端到第i个基站的到达时间测量值的代价函数数， m兴LrDO^in是第j时刻移动终端到第i个基站和移动终端到第m个基站的测量时间差， 7 >α< 是真实到达时间差。
3.如权利要求1所述的非可视路径的鉴别方法，其特征在于，所述的移动终端到基站的到达时间测量值的代价函数的数学表达式定义为P(BSi) = ^fdPj(BSi)其中，N为连续时刻数，j = 1,2,…，N, Pj(BSi)为第j时刻移动终端到第i个基站的到达时间测量值的代价函数，P(BSi)为多个连续时刻移动终端到第i个基站的到达时间测量值的代价函数的均值。
4.如权利要求1所述的非可视路径的鉴别方法，其特征在于，所述的假设检验的估计变量由下式计算;PjjBSi )-Pj(BSl)Xl= μ其中，^为利用第j个时刻移动终端到第i个基站的代价函数I(BSi)与移动终端到代价函数值最小的基站的代价函数P」(BSl)计算得到的假设检验估计变量，M为基站总数。
5.如权利要求1所述的非可视路径的鉴别方法，其特征在于，所述的假设检验的估计变量由下式计算, P(BS1)-P(BSl)^= M其中，么为利用多个连续时刻移动终端到第i个基站的到达时间测量值的代价函数平均值P(BSi)与移动终端到代价函数值最小的基站的到达时间测量值的代价函数平均值 P(BSl)计算得到的假设检验估计变量，M为基站总数。
6.如权利要求1所述的非可视路径的鉴别方法，其特征在于，所述的假设检验的估计变量由下式计算t — Pav(BSi)-Pov(BSl)ZlM其中，;}ri为利用多个连续时刻移动终端到第i个基站的到达时间测量值均值的代价函数Pav(BSi)与移动终端到代价函数值最小的基站的到达时间测量值均值的代价函数 P3v(BSl)计算得到的假设检验估计变量，M为基站总数。
7.如权利要求4或6所述的非可视路径的鉴别方法，其特征在于，所述的假设检验判决的准则为HI ；^ 雕2σ2) 不包含JSttOS基站 Η2 ^-Ar(NLOSl^z)包含MiQS基站若假设检验估计变量;{Ti服从均值为0，方差为2 σ 2的高斯分布Ν(0，2 ο 2)，则该基站为LOS基站；若假设检验估计变量义服从均值为NLOSi,方差为2 σ 2的高斯分布N(NLC)Si, 2 σ 2)，则该基站为NLOS基站。
8.如权利要求5所述的非可视路径的鉴别方法，其特征在于，所述的假设检验判决的准则为9 2HI χ[~不包含MZW基站 N*9-.2H2 χ[ W(NLC)Si,^")包含NLOS基站N若假设检验估计变量ν 服从均值为0，方差为的高斯分布则该zlnn基站为LOS基站；若假设检验估计变量％服从均值为NLOSi,方差为#的高斯分布ο 2^(NLOSi,-)，则该基站为NLOS基站。 N
9.一种移动终端的定位方法，其特征在于，该方法包括如下步骤步骤一，对于一次定位过程中得到的距离测量值进行多项式平滑处理； 步骤二，根据平滑前后的测量值估计距离测量值标准差； 步骤三，对距离测量值的标准差进行排序，取较小的三个值，并记录基站序号； 步骤四，对每个基站的TD0A/T0A测量值进行平均，以降低TD0A/T0A随机测量误差； 步骤五，利用步骤三中记录的三个基站的TD0A/T0A测量值的平均值，计算移动终端的位置作为初值；步骤六，计算移动终端到基站的到达时间测量值的代价函数； 步骤七，计算假设检验的估计变量； 步骤八，进行假设检验判决，鉴别出NLOS基站和LOS基站； 步骤九，应用LOS基站的位置计算移动终端的位置。
10.如权利要求9所述的移动终端的定位方法，其特征在于，所述的移动终端到基站的到达时间测量值的代价函数的数学表达式定义为mPj(BSi) = t(TD04m-TDO^Jm=l其中，Pj(BSi)为第j个时刻移动终端到第i个基站的到达时间测量值的代价函数， m兴i，TDO^m是第j时刻移动终端到第i个基站和移动终端到第m个基站的测量时间差， 7X>0<m是真实到达时间差。
11.如权利要求9所述的移动终端的定位方法，其特征在于，所述的移动终端到基站的到达时间测量值的代价函数的数学表达式定义为3
12.如权利要求9所述的移动终端的定位方法，其特征在于，所述的假设检验的估计变量由下式计算
13.如权利要求9所述的移动终端的定位方法，其特征在于，所述的假设检验的估计变量由下式计算
14.如权利要求9所述的移动终端的定位方法，其特征在于，所述的假设检验的估计变量由下式计算
15.如权利要求12或14所述的移动终端的定位方法，其特征在于，所述的假设检验判决的准则为HI Z'l~N(0,2ct2) 不包含肌OS基站 H2 j}ri~iSr(NLOSf,2a2)包含JViQS基站若假设检验估计变量;Ti服从均值为0，方差为2 σ 2的高斯分布Ν(0，2 σ 2)，则该基站为LOS基站；若假设检验估计变量;Iri服从均值为NLOSi,方差为2 σ 2的高斯分布N(NLC)Si, 2 σ 2)，则该基站为NLOS基站。
16.如权利要求13所述的移动终端的定位方法，其特征在于，所述的假设检验判决的准则为
17.如权利要求9所述的移动终端的定位方法，其特征在于，如果LOS基站的个数少于 3个，则将步骤五计算得到的初值作为移动终端的位置。
18.如权利要求9所述的移动终端的定位方法，其特征在于，如果LOS基站的个数等于 3个，则利用LOS基站的TOA测量值，根据下式计算移动终端的位置X_ 1^2,1 ^2,1-1-^2+^1~~2A2-K^K1式中，(x，y)为移动终端的位置；Rm，m = 1，2，3为利用移动终端到第m个基站的TOA测量值，乘以光速，得到的距离测量值；(Xm，Ym)，m = 1，2，3为第m个基站的位置； K^X^ + Y,2；^2 =-^2 + ‘ K3=xl+Y^ ；Xm, 1 — Xm-Xl' Ym, 1 — Ym-Yl ‘ m — 2，3。
19.如权利要求9所述的移动终端的定位方法，其特征在于，如果LOS基站的个数等于 3个，则利用LOS基站的TDOA测量值，根据下式计算移动终端的位置^2,1 -K2+!^ ^24-AT3H-AT1式中，(x, y)为移动终端的位置；R1为利用移动终端到服务基站的TOA测量值，乘以光速，得到的距离测量值Αμ,πι = 2，3为利用其他两个基站到服务基站的TDOA测量值，乘以光速，得到的距离差测量值；(Xffl, Ym)，m = 1，2，3为第m个基站的位置；(=X12+疔； Κ·2=Χ1+Υ '·>Xm，l — Xm_Xl，Ym, 1 — Ym_Yl，m — 2，3。
20.如权利要求9所述的移动终端的定位方法，其特征在于，如果LOS基站的个数大于 3个，则利用LOS基站的TD0A/T0A测量值，运用Chan算法计算移动终端的位置。
全文摘要
本发明公开了一种非可视路径的鉴别方法及移动终端定位方法，旨在提供一种在蜂窝移动通信中通过鉴别出非可视路径而只利用视距传播路径对移动终端进行定位的方法。其技术方案的要点是计算移动终端到基站的TDOA/TOA测量值的代价函数，并鉴别出NLOS基站和LOS基站；应用LOS基站的位置及TOA/TDOA测量值计算移动终端的位置。本发明通过更准确的鉴别出存在NLOS传播的基站，在定位过程中只使用移动终端到LOS传播路径的基站的位置及TOA/TDOA测量值来进行定位计算，以达到提高定位精度的目的。
文档编号H04W24/08GK102547827SQ20101061920
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者冷欣, 董霄剑 申请人:展讯通信(上海)有限公司