一种基于多点监测的消除nlos误差定位方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于多点监测的消除NLOS误差定位方法，包括如下步骤：对所有监测节点按每k个节点分组，对分组的监测节点排列组合；对每个监测节点组合中任取k-1个监测节点估计目标台站的坐标并计算几何精度因子；对每个监测节点组合中得到的k个估计目标台站的坐标和计算几何精度因子两两比较，筛选监测节点组合；对满足条件的k个估计目标台站的坐标计算方差得到权值，累加权值到当前监测节点组合中的每个节点；按权值排序所有节点，取权值最大的k个节点，计算定位结果；其中k为常数。本发明利用多个节点的不同组合的定位结果来削弱对最终定位结果的影响。
【专利说明】一种基于多点监测的消除NLOS误差定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种消除NLOS误差定位方法，特别涉及一种基于多点监测的消除NLOS误差定位方法，属于无线通信【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，随着现阶段无线电业务的爆炸性增长，空中频谱环境变得越发复杂，对于无线电频谱的监管变得极具挑战。在复杂多变的频谱环境下，无论对于政府还是民用，对与无线电频谱环境的监管变得尤为重要。不但要对接收到的信号进行存储和分析，同时还需要对信号发射台站位置的估计。而在无线电频谱监管中所应用的定位技术可以称之为被动定位技术。
[0003]传统的定位技术中，TDOA(Time Difference of Arrival,到达时间差)技术最常被人们使用。然而在实际的无线电监测过程中，时常会出现非直视径对结果产生干扰。如果在监测节点与目标台站之间存在非直视径会使得监测节点获得的时戳不准确，从而导致对目标位置的估计不准确。
[0004]在无线电监测过程中，一般大家应对非直视径的方法大都采用统计的方法，利用计算不同时间接收信号的方差等信息来判定监测节点与目标台站之间是否有非直视径的影响。然而这种用采用统计的方法一般要求监测节点可以长时间接收到目标台站的信号，如果目标台站发射瞬时信号则无法精确识别。
[0005]在申请号为200710307836.6的中国发明专利申请中，公开了一种无线蜂窝网中消除NLOS的方法和装置。具体包括:首先经过多次测量TDOA数值，并计算这组TDOA的均值。之后再通过邻基站和服务基站时延的N组值，分别计算邻基站和服务基站信号到达时延的标准差，从而得到邻基站和服务基站信号NLOS误差的均值。再用得到的TDOA均值减去邻基站信号NLOS误差的均值再加上服务基站信号NLOS误差的均值，从而得到消除NLOS后视距传播的TD0A。另外，在申请号为201310435179.9的中国发明专利申请中，公开了一种基于定位单元质量及多算法数据融合的抗NLOS误差定位方法，首先通过待测终端获得N个锚节点反馈的测量值，包括TOA、RSS以及信噪比SNR，之后利用卡尔曼(Kalman)滤波器处理TOA测量值，得到新的TOA测量值，并将得到的TOA测量值分为两组。并最终利用数据融合的方法对得到的测量值进行处理，最终消除NLOS对定位结果的干扰，得到更为精确的定位结果。
[0006]综上，对现有的消除NLOS方法技术进行分析，发现现阶段所有的针对NLOS的消除方法技术都是基于对于接收的信号进行统计分析。通过计算均值，方差等统计特性，进行数据的处理和融合。利用接收到的时戳的统计特性来判定NLOS的存在，这样一般要求监测节点较长时间的接收目标台站发射的信号。如果目标台站发射的瞬时信号，通过计算时间统计量的方法则很难消除NLOS对于最终定位结果的影响。
【发明内容】
[0007](一 )要解决的技术问题
[0008]本发明要解决的技术问题是:利用不同监测节点同时接收信号，并结合GDOP信息，消除节点之间相互的位置关系引起的定位结果的误差，得到相对准确的定位结果。
[0009]( 二)技术方案
[0010]为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于多点监测的消除NLOS误差定位方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0011]对所有监测节点按每k个节点分组，对分组的监测节点排列组合；
[0012]对每个监测节点组合中任取k_l个监测节点估计目标台站的坐标并计算几何精度因子；
[0013]对每个监测节点组合中得到 的k个目标台站的坐标和几何精度因子两两比较，筛选监测节点组合；
[0014]对满足条件的k个目标台站的坐标计算方差得到权值，累加权值到当前监测节点组合中的每个节点；
[0015]按权值排序所有节点，取权值最大的k个节点，计算定位结果；
[0016]其中k为常数。
[0017]其中较优地，所述估计目标台站的坐标的步骤进一步包括:
[0018]在不同地理位置的多个监测点中选取参考点；
[0019]结合电磁波的传播速度常量c构建的双曲线方程如下:
[0020](X1-X)2+ (y^y)2 = ri； 12+2ru ^1+ (x「x)2+ (y「y)2
[0021]其中，(x, y)表示目标台站的真实坐标，(X1, Y1)表示参考点的真实坐标，(Xi, Yi)表示第i个监测点的真实坐标，表示当前第i个监测点与参考点的距离差，T1表示目标台站到参考点的距；
[0022]采用CHAN算法化简双曲线方程如下:
【权利要求】
1.一种基于多点监测的消除NLOS误差定位方法，其特征在于，包括如下步骤: 对所有监测节点按每k个节点分组，对分组的监测节点排列组合； 对每个监测节点组合中任取k-Ι个监测节点估计目标台站的坐标并计算几何精度因子; 对每个监测节点 组合中得到的k个目标台站的坐标和几何精度因子两两比较，筛选监测节点组合； 对满足条件的k个目标台站的坐标计算方差得到权值，累加权值到当前监测节点组合中的每个节点； 按权值排序所有节点，取权值最大的k个节点，计算定位结果； 其中k为常数。
2.如权利要求1所述的消除NLOS误差定位方法，其特征在于，所述估计目标台站的坐标的步骤进一步包括: 在不同地理位置的多个监测点中选取参考点； 结合电磁波的传播速度常量c构建的双曲线方程如下:
(X1-X)2+ (Y1-y)2 = ri； !2+2ri； ^1+ (X1-X)2+ (y^y)2 其中，(x，y)表示目标台站的真实坐标，(Xl，yi)表示参考点的真实坐标，O^yi)表示第i个监测点的真实坐标，表示当前第i个监测点与参考点的距离差，表示目标台站到参考点的距； 采用CHAN算法化简双曲线方程如下:
3.如权利要求2所述的消除NLOS误差定位方法，其特征在于，所述最大似然的估计值是按下式计算的:
Ψ = (Gt.Gr1.G.h 其中，h表示常数向量，Ψ表示目标台站坐标信息向量,G表示系数矩阵,Gt表示对G矩阵求转置矩阵，(. 1为求逆矩阵运算。
4.如权利要求1所述的消除NLOS误差定位方法，其特征在于，所述几何精度因子按下式计算:
5.如权利要求1所述的消除NLOS误差定位方法，其特征在于，所述计算几何精度因子的步骤中还设置有与几何精度因子阈值比对的步骤: 如果几何精度因子超出几何精度因子阈值，则丢弃； 如果几何精度因子 未超出几何精度因子阈值，则保留当前几何精度因子。
6.如权利要求1所述的消除NLOS误差定位方法，其特征在于，所述对满足条件的k个估计目标台站的坐标计算方差得到权值的步骤进一步包括: 求得k个定位结果的方差S2i; 定位每个监测节点的权值对当前监测节点组合中每个监测节点的权值进行处理。
7.如权利要求6所述的消除NLOS误差定位方法，其特征在于，所述定位结果的方差按下式计算: ? , = El^resuIi1j - E[re.suli';])( 5 )?
8.如权利要求7所述的消除NLOS误差定位方法，其特征在于，所述权值是按下式处理的:
9.如权利要求1所述的消除NLOS误差定位方法，其特征在于，所述计算定位结果按下式计算:
Ψ = (Gt.Q.Gr1.G.Q.h 其中，h表示常数向量，Ψ表示目标台站坐标信息向量,G表示系数矩阵,Gt表示矩阵G的转置矩阵，Q表示系数矩阵，( 1为求逆矩阵运算。
【文档编号】H04W24/02GK103987063SQ201410176193
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】张轶凡, 冯志勇, 赵奕晨, 周浩, 刘尚, 白杨 申请人:北京邮电大学