[发明专利]具有频谱认知能力的被动无线定位方法

摘要

本发明具有频谱感知能力的被动无线定位方法属于无线通信及无线网络技术应用领域，涉及一种具有频谱感知能力的被动无线定位方法。该方法具有频谱特性感知能力，系统实时感知工作环境的频谱特性，对各无线信道进行性能评估，选择性能最好的信道进行定位和无线链路扫描，提高无线定位系统的位置估计精度；该方法利用多条无线链路测量信息估计出目标位置。该方法采用的系统由N个无线扫描节点，频谱感知节点，无线控制节点，通用PC机和目标构成。该方法适用于频谱特性变化较剧烈的环境，可在无需目标携带无线设备的情况下实现对无线网络覆盖区域内运动目标的被动定位跟踪。

主权项

一种具有频谱特性感知能力的被动无线定位方法，其特征在于，被动无线定位方法具有频谱特性感知能力，系统实时感知工作环境的频谱特性，对各无线信道进行性能评估，选择性能最好的信道进行定位和无线链路扫描，提高无线定位系统的位置估计精度；频谱评估算法基于各无线信道的波动特征评估各个无线信道，位置估计算法基于极大似然估计原理，利用多条无线链路测量信息估计出目标位置，被动无线定位方法具体步骤如下：a)由目标(4)向外围成一个矩形区域，在矩形区域的四边均匀放置N个无线扫描节点，并将频谱感知节点(1)、无线控制节点(2)、通用PC机(3)放置在网络覆盖区域附近；b)无线扫描节点采用宽带全向天线，无线扫描节点之间通过多个无线信道进行无线通信，实现对无线信道链路接收信号强度的测量；c)无线控制节点采用宽带全向天线，具有与通用PC机及频谱感知节点进行数据传输的USB接口或者串行通信接口；无线控制节点控制各无线扫描节点工作信道，采集各扫描节点对之间的无线信道链路接收信号强度测量信息，同时，将采集的信息发送给通用PC机；d)通用PC机具有与无线控制节点进行数据传输的USB接口或者串行通信接口，在通用PC机上运行的位置估计算法，根据链路信号强度信息实现对目标位置的估计；e)频谱感知节点(1)具有宽带频谱扫描能力，宽带全向天线具有多信道并行监测能力；在频谱感知节点上运行频谱评估算法，该算法以测量得到的各无线信道的信号强度信息为输入，计算各无线信道的噪声波动，从而选择出波动最小的无线信道；假设对某信道进行了T次测量，每次的信号强度为y(t)，该信道的波动计算如下：$\mathrm{\σ}=\sqrt{\frac{\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}{\left(y\right(t)-{\stackrel{\‾}{y}}_{mean})}^2}{T}}$其中，频谱评估算法对多个信道进行测量评估后，选择波动最小的信道作为最优信道，并将评估结果发送给无线控制节点；f)位置估计算法是利用多条无线链路测量信息估计出目标位置，位置估计算法以各无线链路接收信号强度信息作为输入信息，输出估计的目标位置；假设测量到的各无线链路信号强度向量为无线链路与位置的关系矩阵为W，目标所处的位置向量为P^T，则有下述关系成立：${\mathrm{\ΔR}}_t^T=W\×P^T$求解该矩阵方程即可获得目标的位置向量P^T，其各元素中最大元素对应的位置即为目标的位置；无线控制节点根据频谱感知节点感知的信道特性选择最优的工作信道，命令各无线扫描节点在最优信道下完成对各条无线链路的扫描测量。