一种基于通信信号强度测量值的差分定位方法及其装置

本发明涉及移动通信网络及其定位，具体地说是一种基于通信信号强度测量值的差分定位方法以及装置。

背景技术：

1、基于接收信号强度的位置估计技术作为一种低成本、低复杂度的解决方案被提出用于许多新的位置感知应用。经典的基于路径损耗的定位原理是根据接收信号的强度，推算出信号的传播距离。接收信号的强度与信号的传播距离、路径损耗指数、阴影衰落系数等相关。在复杂的环境中，环境参数受障碍物、多径、人员干扰的影响较大，严重影响系统的定位精度。

2、无线电传播路径损失模型主要由五部分构成，分别是发送信号强度、接收信号强度、路径损耗指数、距离的对数形式、环境因素的影响。对于不同的环境来说，路损指数与阴影衰落系数均不相同，但是对于总体环境来说，无法将所有的环境参数均计算出来，所以我们希望削弱路损指数和阴影衰落系数对定位性能的影响。

3、现有技术的无线电传播路径损失模型，其路损指数和阴影衰落系数对定位精度的影响较大，距离比定位精度低，而且在路损公式中，路径损耗指数、单次功率损耗等环境参数的精确值很难捕获，富散射弱信号环境下弱信号捕获的成功率和信号传播距离的测量精度更低，难以实现高精度定位。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种基于通信信号强度测量值的差分定位方法以及装置，采用通信模块和定位模块构建的路径损耗模型，将信号在传输过程中的损耗值转化成用户终端与基站之间的距离变化，实现富散射弱信号环境下的定位功能。通信模组可接收周围环境中的通信信号，定位模块根据收到的信号特征和定位原理计算出目标的位置信息，装置结构简单，能将信号强度的变化映射为距离的变化，定位精度高，大大减小了环境参数对定位性能的影响，方法简便，使用效果好，无需额外铺设大量的硬件设备，也无需对现有硬件设备做出更改，易于推广，较好的解决了移动通信网络下的定位问题，在各应用场景中具有较大优势和商业前景。

2、本发明的目的是这样实现的：一种基于通信信号强度测量值的差分定位方法，其特点是该方法采用移动终端接收到的每一个邻基站的信号强度测量值与其接收到的主基站的信号强度测量值做差，得到一个邻基站与主基站信号的强度差分值，根据经典路径损耗公式的差值估算距离比，采用牛顿迭代法根据估计距离比计算定位结果，且主基站和邻基站的位置已知，移动终端的位置未知。

3、为在弱信号环境下实现定位功能，在时域中通过增加参考信号的相关序列长度延长累计时间，在频域中利用滤波法从噪声背景下提取特定频率的信号，提高信号捕获的成功率。针对多径效应较严重时，根据信道的频率选择性衰落特性，利用相近频率多载波信号相位的相干或相消，修正路损模型中的信号反射系数，提高信号传播距离的测量精度。

4、一种基于通信信号强度测量值的差分定位装置，其特点是该装置包括：通信模块和定位模块，所述通信模组用于接收环境中的通信信号，所述定位模块根据收到的信号强度和定位原理计算出移动终端的位置信息。

5、本发明与现有技术相比具有将信号强度的变化映射为距离的变化，减小环境参数对定位性能的影响，较好的解决了移动通信网络下的定位问题，装置结构简单，能将信号强度的变化映射为距离的变化，定位精度高，大大减小了环境参数对定位性能的影响，方法简便，使用效果好，无需额外铺设大量的硬件设备，也无需对现有硬件设备做出更改，易于推广，在各应用场景中具有较大优势和商业前景。

技术特征：

1.一种基于通信信号强度测量值的差分定位方法，其特征在于，采用移动终端接收到的每一个邻基站的信号强度测量值与其接收到的主基站的信号强度测量值做差，得到一个邻基站与主基站信号的强度差分值，且主基站和邻基站的位置已知，移动终端的位置未知，根据信道的频率选择性衰落特性和差值估算距离比计算定位结果，将信号在传输过程中的损耗值转化成用户终端与基站之间的距离变化，实现富散射弱信号环境下的定位功能。

2.根据权利要求1所述一种基于通信信号强度测量值的差分定位方法，其特征在于，所述富散射弱信号环境下的定位功在时域中通过增加参考信号的相关序列长度延长累计时间，在频域中利用滤波法从噪声背景下提取特定频率的信号，提高信号捕获的成功率。

3.根据权利要求1所述一种基于通信信号强度测量值的差分定位方法，其特征在于，所述根据信道的频率选择性衰落特性，利用相近频率多载波信号相位的相干或相消，修正路损模型中的信号反射系数，提高信号传播距离的测量精度。

4.根据权利要求1所述一种基于通信信号强度测量值的差分定位方法，其特征在于，所述差值估算距离比由下述(a)式计算：

5.一种权利要求1所述基于通信信号强度测量值的定位方法构建的差分定位装置，其特征在于，该差分定位装置为通信模块和定位模块构建的路径损耗模型，将信号在传输过程中的损耗值转化成用户终端与基站之间的距离变化，实现弱信号环境下的精确定位，所述通信模组接收环境中的通信信号；所述定位模块根据收到的信号强度和定位原理计算出移动终端的位置信息。

技术总结
本发明公开了一种基于通信信号强度测量值的差分定位方法及其装置，其特点是采用路径损耗模型将信号在传输过程中的损耗值转化成用户终端与基站之间的距离变化，实现富散射弱信号环境下的定位功能；差分定位装置由通信模块和定位模块组成，通信模组可接收周围环境中的通信信号，定位模块根据收到的信号特征和定位原理计算出目标的位置信息。本发明与现有技术相比具有将信号强度的变化映射为距离的变化，减小环境参数对定位性能的影响，较好的解决了移动通信网络下的定位问题，装置结构简单，定位精度高，易于推广，在各应用场景中具有较大优势和商业前景。

技术研发人员：顾明星,崔默涵,朱逸飞,赵昆,郑正奇
受保护的技术使用者：华东师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13