一种利用基站空口数据对移动终端进行定位的方法技术

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，本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用通信技术定位的
，具体涉及到一种利用基站空口数据对移动终端进行定位的方法。
技术介绍
传统GPS定位技术具有覆盖范围广、精度高(可以达到数米)等优点，其主要缺点是存在覆盖盲区，例如室内或者高楼林立的都会区，移动终端不能与卫星建立连接，导致定位失效。另外，GPS在定位时，较为耗电，并且在第一次获取位置信息是耗时较长；GPS可人为的开关，所以不是任何时候都能够获得GPS定位数据。随着无线通信技术的蓬勃发展，蜂窝基站的密度越来越高，覆盖范围愈加广泛，覆盖盲区越来越少，因而，利用基站对移动终端进行定位的技术也日益成熟，并且，定位变得更加精确。现有技术无线通信定位算法有：TOA定位算法、DTOA定位算法和AOA定位算法等。TOA定位算法的电波到达时间定位的基本原理是得到τBSi(i＝1,2,3)后，由c×τBSi得到移动终端BS到基站BSi之间的距离Ri，然后，根据几何算法建立方程组并求解，从而求得移动终端的位置(如附图2所示)。由于TOA定位算法中距离的计算完全依赖于时间，因此，TOA算法对系统的时间同步要求很高，任何很小的时间误差都会被放大很多倍。同时，由于多径效应的影响又会带来很大的误差，因而单纯的TOA定位算法在实际中应用很少。DTOA定位算法的电波到达时间差定位是对TOA定位的改进，与TOA的不同之处在于，得到τBSi后不是立即用τBSi去求距离Ri，而是先对τBS1、τBS2、τBS3两两求差，然后通过一些巧妙的数学算法建立方程组并求解，从而求得移动终端的位置(如附图3所示)。DTOA定位算法由于其中巧妙设计的求差过程会抵消其中很大一部分的时间误差和多径效应带来的误差，因而可以大大提高定位的精确度。但在非视距nLOS传播的情况下，定位精度会受到很大影响。AOA(即AngleofArrival，到达角度)定位是一种两基站定位方法，基于信号的入射角度进行定位(如附图4所示)。AOA定位通过两直线相交确定位置，不可能有多个交点，避免了定位的模糊性。但是为了测量电磁波的入射角度，接收机必须配备方向性强的天线阵列。现有技术无线通信定位方法还可依据服务小区的坐标以及邻近小区的坐标对移动终端进行定位，即所谓基于基站的定位方法。在蜂窝网络中，每个基站至少包括一个小区(cell)，基站包含的小区越多，每一个小区天线覆盖的角度越小，定位相对会更准确。通常，一个基站包含3个小区，每个小区的扇面大小为120°；有时，当用户密度过高时，也会存在一个基站包含6个小区的情况，每个小区仍然覆盖120°范围。基于基站的定位方法大致分为两种：单基站定位方法和多基站定位方法。在蜂窝网络中，移动终端会监测到多个可以提供服务的小区，这些小区与移动终端的距离不同，负载情况不同，外部环境存在差异(晴天或雨天)，因而会找到一个最适合的单一小区来向移动终端提供服务(servingcell)。那么，在同一时间，可为移动终端提供服务的其它小区，则称为邻近小区(neighborhoodcell)。单基站定位方法，利用移动终端的读物小区信息(诸如，基站坐标和该移动终端到基站的距离等)，计算出该移动终端可能存在的范围，即可对该移动终端进行定位。多基站定位方法可以大大提高单基站定位的精确度，如附图1所示即为一种常见的多基站定位法，利用三个小区(附图1中的102、104和106)所属的基站坐标，以及该移动终端与多个基站间的距离，分别获得该移动终端可能出现的位置，再以几何交集的方式确定一个较为精确的该移动终端的具体位置。显然，现有技术无线通信基于基站的定位算法存在着定位精度较低，在非视距nLOS传播的情况下定位精度会受到很大影响，或者需要配备方向性强的天线阵列等问题。
技术实现思路
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，或者需要配备方向性强的天线阵列等问题，本专利技术提出一种利用基站空口数据对移动终端进行定位的方法。本专利技术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。进一步的，本专利技术利用基站空口数据对移动终端进行定位的方法，所述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，包括，采用多基站定位方法估算移动终端的初步位置，即利用多个基站坐标，以及该移动终端与多个基站间的距离，分别获得该移动终端可能出现的位置，再以几何交集的方式确定该移动终端的具体位置。进一步的，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：： a i = M A X _ d B w - d B w [ i ] + N Σ k = 1 n ( M A X _ d B w - d B w [ i ] + N ]]>式中，N为[0，1]的常数，其作用是弱化高功率衰减；S103、以(x1,y1),本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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。
2.根据权利要求1所述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，所
述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，包括，采用多基站定
位方法估算移动终端的初步位置，即利用多个基站坐标，以及该移动终端与多个基站间的距
离，分别获得该移动终端可能出现的位置，再以几何交集的方式确定该移动终端的具体位置。
3.根据权利要求1所述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，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×asu
S102、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：：
a i = M A X _ d B w - d B w [ i ] + N Σ k = 1 n ( M A X _ d B w - d B w [ i ] + N ]]>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，
E ( x M T , y M T ) = ( x 1 + x 2 + x 3 + ... x i ) N B S , ( y 1 + y 2 + y 3 + ... y i ) N B S ; ]]>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li设定为1；如果某路径的传播满足则说明此...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁鹏，张治中，曹龙汉，
申请(专利权)人：重庆重邮汇测通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;85