[发明专利]一种利用基站空口数据对移动终端进行定位的方法

摘要

为解决现有技术无线通信基于基站的定位算法存在的定位精度较低，在非视距nLOS传播的情况下定位精度会受到很大影响等问题，本发明提出一种利用基站空口数据对移动终端进行定位的方法，以服务小区坐标以及邻近小区坐标为依据估算移动终端的初步位置，然后，通过移动终端的接收功率，以TOA定位算法中非视距nLOS传播权重的设定，对先前获得的初步位置进行优化后，获得移动终端的最终位置；或者以AOA定位算法中非视距nLOS传播权重的设定，对先前获得的初步位置进行优化后，获得移动终端的最终位置。本发明的有益技术效果是降低了现有技术TOA定位算法和AOA定位方法中非视距nLOS传播对定位精度的影响，从而提高了移动终端定位的精确度。

主权项

1.一种利用基站空口数据对移动终端进行定位的方法，其特征在于，以服务小区坐标以及邻近小区坐标为依据估算移动终端的初步位置，然后，通过移动终端的接收功率，以到达时间TOA定位算法中非视距nLOS传播权重的设定，对先前获得的初步位置进行优化后，获得移动终端的最终位置；或者以到达角度AOA定位算法中非视距nLOS传播权重的设定，对先前获得的初步位置进行优化后，获得移动终端的最终位置；其中，所述通过移动终端的接收功率，以TOA定位算法中非视距nLOS传播权重的设定，对先前获得的初步位置进行优化后，获得移动终端的最终位置；包括以下步骤：S101、定义发射信号在移动终端处的接收功率的单位为asu，其与功率单位dBm之间的关系为：dBm＝‑113+2×asuS102、小区基站的发射功率减去移动终端的接收功率就等于衰减的功率，用dBw[i]表示，i＝1,2,...,NBS，NBS为基站的数量，设最高衰减值为MAX_dBw，则基站BSi对应的信号强度加权值ai为：式中，N为[0，1]的常数，其作用是弱化高功率衰减；S103、以(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),...(xi,yi)表示多个小区的交叉点，以E(xMT,yMT)表示(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),...(xi,yi)的质心点，即移动终端初步位置，则，S104、为减小位置的误差，使用非线性的最小二乘法进行数据的处理，定义误差为：式中，(xBSi,yBSi)是基站BSi的坐标，τBSi为移动终端到基站的时间，C为电磁波的速率，等于3×108m/s；由此，E的范围可以下列不等式进行表示：S105、移动终端到最近障碍物的欧几里得距离，即直线距离其障碍物由方位角θ为接收信号发现，方位角θ的角度可以由AOA定位算法测得，移动终端到基站之间的距离则可以由TOA定位算法测得，如果某路径的传播满足则说明此路径为视距LOS路径传播，将此路径的权重l_i设定为1；如果某路径的传播满足则说明此路径为非视距nLOS路径传播，其中，如果有一个非视距(nLOS)路径传播，则将此路径的权重l_i设定为如果有两个非视距nLOS路径传播，并且|C×τ_BS1‑φ₁(θ)|＜|C×τ_BS2‑φ₂(θ)|，则将此二个路径的权重l_i设定为如果有三个是非视距(nLOS)路径传播，并且|C×τ_BS1‑φ₁(θ)|＜|C×τ_BS2‑φ₂(θ)|＜|C×τ_BS3‑φ₃(θ)|，则将此三个路径的权重l_i设定置为以此类推；S106、定义a_i表示步骤S102所求得的第i个基站的信号强度加权值；由于a_i和l_i都不小于0，因此，G(x,y)存在最小值，将G(x,y)求导等于0，即可求得G(x,y)为最小值时的坐标(x,y)，所述坐标(x,y)即为对先前获得的初步位置进行优化后的移动终端的最终位置；所述通过移动终端的接收功率，以AOA定位算法中非视距nLOS传播权重的设定，对先前获得的初步位置进行优化后，获得移动终端的最终位置；包括以下步骤：S201、定义发射信号在移动终端处的接收功率的单位为asu，其与功率单位dBm之间的关系为：dBm＝‑113+2×asuS202、小区基站的发射功率减去移动终端的接收功率就等于衰减的功率，用dBw[i]表示，i＝1,2,...,NBS，NBS为基站的数量，设最高衰减值为MAX_dBw，则基站BSi对应的信号强度加权值ai为：式中，N为[0，1]的常数，其作用是弱化高功率衰减；S203、以(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),...(xi,yi)表示多个小区的交叉点，以E(xMT,yMT)表示(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),...(xi,yi)的质心点，即移动终端初步位置，则，S204、由于AOA定位算法的位置取决于基站接收到的直线传播的信号以及基站的坐标，为了更精确的评估位置信息，定义以下误差方程：fi(x,y)＝(y‑yBSi)‑tanφi·(x‑xBSi)式中，(xBSi,yBSi)是基站BSi的坐标，φi为基站BSi接收到的信号到达角；S205、对于AOA定位算法，如果某路径为非视距nLOS路径传输，则将此路径的权重li设定为li＝0；如果某路径为视距LOS路径传输，则将此路径的权重li设定为li＝1；S206、定义由于a_i和l_i都不小于0，因此，F(x,y)存在最小值；将F(x,y)求导等于0，即可求得F(x,y)为最小值时的坐标(x,y)，所述坐标(x,y)即为对先前获得的初步位置进行优化后的移动终端的最终位置。