专利名称：用于提高定位精度的信道估计方法
用于提高定位精度的信道估计方法
技术领域：
本发明涉及无线网络定位领域，特别涉及一种用于提高无线定位精度的信道状态估计方法。
背景技术：
无线网络中的协同定位技术使 得在公共场所对物体和人物的跟踪、商业和军事服务应用程序开发成为可能。典型例子包括仓库库存和设备的跟踪、医院的病人和医疗设备的跟踪，以及消防人员和战场部队的跟踪等。无线网络的定位技术大大降低了部署和维护成本。使用UWB (超宽带)、CSS (线性序列扩频)等无线电技术的TOA(到达时间)的测距方法，可以提供较高的定位精度。对于一个典型的无线网络，定位性能高度依赖于传播信道的条件。对于在LOS(视距传播)信道状态下的测距，DP是最强路径，UWB、CSS等无线网络能够提供很闻的测距精度。不幸的是，在NLOS信道状态下的距离测量面临更加困难的挑战，因为DP能被检测至|J，但却被削弱或被完全阻断。在前者的情况下，测距性能稍微降低，因为DP不是最强路径。在后一种情况下，由于障碍物的过多阻挡，DP严重衰减并被严重阻塞，而测距精度明显降低。在此恶劣的条件下，使用最强路径或使用可识别的首至波进行距离估计则将得到一个正偏差。这种正偏差可以是非常大的，因此不利于整体的定位精度，特别是当定位算法不加区别地使用所有可用的测距测量值的时候更加严重。
发明内容本发明的目的在于提供一种估计信道传播状态的方法，准确地估计与距离测量值相关的信道状态，并利用信道传播状态的估计结果，提高无线网络的定位精度。为了达到本发明的目的，根据本发明的一个方面，本发明提供一种信道状态识别算法，该识别算法结合了 TOA测量值和AGC值，并利用先验统计信道模型信息来计算每个信道状态的概率。可以将无线网络中的信道状态分为三类，如下DLOS信道发射节点和接收节点之间的DP通畅，因此在发射节点和接收节点之间，直接路径中包含了总的接收信号功率中的有效部分。2) NLOS-DP信道L0S是被阻碍的，但在发射节点和接收节点之间的DP信号是衰减的，并可被检测到。根据接收器的灵敏度，一些直接路径的信号可以被接收。3) NLOS-NDP通道L0S被阻碍的，在发射节点和接收节点之间的DP信号被完全阻断，因此在接收机处不能被检测到能量。在此，这三个信道状态分别表示为Ctl, C1和c2。在实际配置环境中，无线网络中链路往往混合所有三个信道状态。ith和jth两个节点之间，我们给定一个基于TOA的距离估计值^和AGC测量值/ ，我们计算给定信道的条件概率P(GpAgt)，首先我们规定它是可以利用贝叶斯公式计算的，
权利要求
1.一种用于提高定位精度的信道估计方法，其特征在于，所述方法包括 对网络中的两个节点ith和jth，通过基于TOA测量的距离估计值》,及AGC测量值，计算条件概率AC, 以判断目前属于哪种信道传播状态； 获得信道状态估计后，使用“软权重”和“硬权重”两种权重分配方案分配链路的权重值，通过链路上的权重值，计算出节点i位置6 =[天，j)J的最小二乘解，以获得较高精度的定位。
2.根据权利要求I所述的信道状态估计算法，对于条件概率的计算，其特征在于，所述的条件概率AC, \d, ragc)，是可以利用贝叶斯公式计算的，
3.根据权利要求2所述的条件概率的计算方法，对所述的某给定信道状态的出现概率/7(C,卩)的计算，其特征在于，所述方法中，PiCl p河以类似使用贝叶斯公式得到，即
4.根据权利要求2所述的条件概率的计算方法，对于路径损耗模型，其特征在于，该模型描述了距离与功率的关系，路径损耗模型PL通常由以下式子给出 PL = P0+10 a Iog10 (d) + X， 式中，Ptl是路径损耗的基准距离，通常为lm，a是路径损耗指数，X是服从对数正态分布的遮蔽衰退分量； 对于NLOS信道，路径损耗通常适合以下给出的两式模型
5.根据权利要求2所述的对条件概率的计算方法，对于的计算，其特征在于，所述方法中概率分布函数将会通过j必来赋权重，这是一个由和P(Ck)组成的函数。在NLOS信道状态下，因为DP随着距离的增加而变得越来越容易被阻塞，/Mc1)是彳的单调递减函数，/0|C2)是j的单调递增函数，可以用下式代替计算
6.根据权利要求I所述的权重分配方法，其特征在于，所述方法为了降低NLOS引起的测距误差，提高定位精度，所述方法中包含的“硬”权重和“软”权重分配方法如下 通过比较Mc|tUge)在所有三个信道状态下的概率值，“硬”决策即选择撮大的那个信道状态，即
7.根据权利要求I所述的对节点位置4= 的求解，其特征在于，一旦每条链路的权重被决定下来，节点i，(i G S)的位置6 = 的最小二乘解可以由最小化代价函数得至IJ，代价函数如下
全文摘要
本发明揭示了一种用于提高定位精度的信道估计方法。该方法包括利用TOA测量值及AGC(自动增益控制)值，结合先验统计信道模型信息计算每种信道状态的概率；可使用“软权重”和“硬权重”两种权重分配方案来利用信道状态估计信息，从而提高定位精度。本发明通过利用TOA和AGC测量值，可以有效区分LOS(视距传播)、NLOS-DP(非视距传播-直接路径可用)及NLOS-NDP(非视距传播-直接路径阻断)三种信号传播状态，相对于盲信道定位方法，可有效提高定位精度。
文档编号H04L25/02GK102970257SQ20121052436
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日
发明者梁久祯, 郑栋, 柴志雷 申请人:江南大学