[发明专利]基于到达路径反向追踪的无线电定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线电定位领域，特别涉及一种基于到达路径反向追踪的无线电定位方法。

背景技术

位置信息作为与人类生产生活密切相关的基础信息，在现代社会当中成为了不可或缺的需求，其应用涉及交通、天文、气象、环保、救灾、移动通信、地质勘探、生物医学、地震监测等众多领域。随着科技的发展，人们对定位精度的要求也越来越高，这些需求不断推动定位新概念、新技术的提出。无线电定位技术在国防领域也具有重要的应用价值，现代局部战争是高技术的信息战争，而电子战又是信息战的重要支柱，谁取得了电子战的优势，谁就掌握了战争的主动权。用无线电定位技术确定军事目标的地理位置是电子战的重要方面，是夺取制空权、制电磁权、实施精确打击的首要前提。无线电定位技术也是一种重要的侦察手段，可以用于获取敌方指挥中心、战场部署和部队调动等作战信息。

射线跟踪方法基于几何光学理论，通过模拟射线(光线)的传播路径来确定反射、折射和阴影等，在无线电学中，通过射线跟踪可以辨认出多径信道中收发之间所有可能的射线路径，从而计算场点的相关无线电参数。射线跟踪主要用来做无线电波覆盖预测，可以辅助进行无线网络设计、基站选址和网络优化。把射线跟踪技术引入到无线定位领域是一项新的尝试，旨在提高复杂无线环境下的目标定位精确度和定位反应速度。基于射线跟踪的蜂窝网目标定位算法，其原理是根据射线跟踪在基站选址应用中所建立的电波覆盖数据库，反向匹配目标手机的可能位置。该方法的优点是无需对现有通信网络进行改造，定位响应速度快，且对NLOS误差不敏感，在复杂无线环境下相比现有算法定位精度较高。但是该方法对目标位置的解算是利用定位参数特征序列匹配技术，主要存在以下三个方面问题：(1)离线建立指纹库工作量庞大繁琐，周期长、费用高；(2)当环境发生变化时需要对指纹库进行更新，维护不够方便；(3)在位置解算时仅使用定位参数在数据库中进行简单匹配，没有从理论和全局角度研究最优化的定位结果，因此定位精度还有待进一步提高。对于传统无线电定位技术来说，大多仅使用观测站测量信息进行定位，但由于实际无线环境的复杂性，定位测量数据往往会受到较大的噪声污染，从而影响定位系统的定位精度和可定位概率。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种基于到达路径反向追踪的无线电定位方法，使用环境地理信息融合定位，摒弃传统抑制多径及非直达径的思路，有效利用多径信息和NLOS路径信息，减轻NLOS误差对定位结果的影响，通过逐步缩小移动台位置可行域，实现对移动台的定位，提高基于到达路径反向追踪的无线电定位的有效性，定位精度更高，鲁棒性更强。按照本发明所提供的设计方案，一种基于到达路径反向追踪的无线电定位方法，其特征在于：包含如下步骤：

步骤一.根据地理信息系统GIS位置信息和观测基站测量的到达角AOA和到达时间TOA的参数信息，判断接收信号的传播路径是否为直射，若是，根据AOA和TOA参数信息构造目标位置可行域PLAT，否则，进入步骤二，计算反向跟踪射线和与反向跟踪射线相交镜像面的交点及该观测基站关于镜像面的镜像点；

步骤二.根据步骤一中的反向跟踪射线和镜像面的交点及镜像点，由反射路径和绕射路径判决法判断反向跟踪射线是绕射还是反射，若是绕射，则根据绕射点位置和剩余时延构造目标位置可行域PLAT，若是反射，则根据反射点和镜像点位置计算反射路径；

步骤三.根据步骤二中得到的反射路径判断是否发生二次反射或绕射，若没有发生，则根据TOA和AOA参数信息构造目标位置可行域PLAT，否则，计算反向跟踪射线和该射线正方向的镜像面的交点及二级镜像点；

步骤四.根据步骤三中得到的交点及二级镜像点，由反射路径和绕射路径判决法判断该次射线是绕射还是反射，若是绕射，则根据绕射点位置和剩余时延构造目标位置可行域PLAT，若是反射，则根据反射点和二次镜像点位置计算二次反射路径，并根据TOA和AOA参数信息构造目标位置可行域PLAT；

步骤五.判断所有到达径是否跟踪完毕，若是，则构造目标位置可行域，否则，返回步骤一。

上述步骤中，所述反射路径和绕射路径判决法如下：建筑物两个墙角的坐标分别为点A(x_A,y_A)和点B(x_B,y_B)，反向跟踪射线和径向面的交点为C(x_C，y_C)，则其中，参数为判决门限，即交点C距离建筑物拐角的距离门限。