一种基于定位位置残差的nlos基站识别与定位方法
【专利摘要】一种基于定位位置残差的NLOS基站识别与定位方法，包括残差计算、门限计算、NLOS基站识别和定位过程。首先需要对基站进行分组，一组两个基站，组数为基站数目为N。而后利用不同定位方式来估计MS的位置，接着计算它们之间的差值，并以此为定位位置残差，以及算出门限。通过比较残差和门限的大小即可识别出NLOS基站与LOS基站，最后利用LOS基站的参数测量值对MS进行位置估计，估计算法采用双步最小二乘算法。本发明提供一种有效减少误差、提升定位精度的基于定位位置残差的NLOS基站识别与定位方法。
【专利说明】一种基于定位位置残差的NLOS基站识别与定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线定位【技术领域】，尤其是一种NLOS传输环境中的基站识别和定位方法，能检测出NLOS基站和LOS基站，并且利用LOS基站对MS进行定位。
【背景技术】
[0002]无线定位是指利用包含在接收信号中的角度和距离等参数来估计移动终端位置的一种技术。近年来，由于经济发展和人们生活的需求，该技术已经得到了广泛地应用，它可以提供包括紧急呼救、旅游信息服务、车辆管理等在内的业务，同时也被应用到了基于位置信息的收费系统和智能交通系统中，是物联网的重要组成部分。
[0003]在实际的无线传输环境中，由于障碍物的大量存在，因此信号从发送端到被接收的这一段时间内并不会沿着直线传输，它往往需要经过发射和衍射才能够到达接收端。这使得接收端对距离以及角度等信息估计准确度的下降，从而显著降低了无线定位算法的精度。据此，在无线定位技术的实际应用中，减少甚至降低非视距(NLOS, non-line-of-sight)传输带来的误差是非常有必要的。根据摩托罗拉和爱立信对GSM网络的实地测量发现，NLOS误差有随着移动台(MS, mobile station)和基站或基地台(BS, base station)之间直线距离的增加而上升的趋势，这就更加剧了对传统定位算法精度的影响。
【发明内容】
[0004]为了克服已有无线定位方式的误差较大、定位精度较低的不足，本发明提供一种有效减少误差、提升定位精度的基于定位位置残差的NLOS基站识别与定位方法。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]一种定位位置残差的NLOS基站识别与定位方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤:
[0007]I)由多个基站接收到MS发送的信号，假设已经估计信号中的到达时间(T0A，timeof arrival)和到达角度(A0A:angle of arrival)信息,并且将这些信息汇集到定位主基站中；
[0008]2)将所有的基站进行分组，每组包含有2个基站，假设有N个基站，则分组数目为C2V ；
[0009]3)对于每个分组，首先利用不同定位方式求得MS的坐标值，然后计算这些估计值之间的残差，得到每一组的定位位置残差；
[0010]4)比较残差值和门限之间的大小关系，如果小于门限，则为LOS基站，否则为NLOS
基站;
[0011]5)对所有的基站组作4)中的门限比较处理，综合所有组的判决结果，最后就能够找出所有的NLOS基站和LOS基站；
[0012]6)提取上述LOS基站的TOA和AOA估计信息，根据定位几何关系，构建定位方程组；[0013]7)将定位方程组进行数学变换，将其转变成线性方程组；
[0014]8)利用两步加权最小二乘算法对MS的坐标进行估计。
[0015]进一步，所述步骤3)中，基站组两个基站分别是BSl和BS2，分别位于两个圆的圆心D点和E点，以BSl和BS2的TOA测距为半径，以D点和E点为圆心做两个圆，交点为C
点和F点，这也是MS位置的可选估计位置；连接C点和F点画一条直线石F，同时以D点和E点为起点，根据BSl和BS2的AOA测角分别作直线而和亜,其中A点和B点是这两条直线和直线CF的交点，定位位置残差定义为:
[0016]A^5 = AB = AC + CB(8)?
[0017]更进一步，所述步骤4)中，定义如下的NLOS基站检测器:
【权利要求】
1.一种定位位置残差的NLOS基站识别与定位方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: 1)由多个基站接收到MS发送的信号，假设已经估计得到信号中的到达时间TOA和到达角度AOA信息，并且将这些信息汇集到定位主基站中； 2)将所有的基站进行分组，每组包含有2个基站，假设有N个基站，则分组数目为C2v; 3)对于每个分组，首先利用不同定位方式求得MS的坐标值，然后计算这些估计值之间的残差，得到每一组的定位位置残差； 4)比较残差值和门限之间的大小关系，如果小于门限，则为LOS基站，否则为NLOS基站； 5)对所有的基站组作4)中的门限比较处理，综合所有组的判决结果，最后就能够找出所有的NLOS基站和LOS基站； 6)提取上述LOS基站的TOA和AOA估计信息，根据定位几何关系，构建定位方程组； 7)将定位方程组进行数学变换，将其转变成线性方程组； 8)利用两步加权最小二乘算法对MS的坐标进行估计。
2.如权利要求1所述的一种定位位置残差的NLOS基站识别与定位方法，其特征在于:所述步骤3)中，基站组两个基站分别是BSl和BS2，分别位于两个圆的圆心D点和E点，以BSl和BS2的TOA测距为半径，以D点和E点为圆心做两个圆，交点为C点和F点，这也是MS位置的可选估计位置；连接C点和F点画一条直线斤，同时以D点和E点为起点，根据BSl和BS2的AOA测角分别作直线?和M,其中A点和B点是这两条直线和直线石f的交点，定位位置残差定义为:
3.如权利要求2所述的一种定位位置残差的NLOS基站识别与定位方法，其特征在于:所述步骤4)中，定义如下的NLOS基站检测器:
4.如权利要求1或2所述的一种定位位置残差的NLOS基站识别与定位方法，其特征在于:所述步骤6)和7)中，根据测量距离和到达角的几何意义，构建线性定位方程组: Y=AX (10) 其中R = x2+y2且
【文档编号】H04W64/00GK103841640SQ201410066576
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2014年2月26日
【发明者】华惊宇, 孟利民, 李枫, 徐志江, 卢为党 申请人:浙江工业大学