本发明专利技术公开了一种用于室内WLAN环境下RSS/AOA/TDOA定位性能的评价方法，首先，根据室内WLAN环境下信号分布的统计特性，令不同的观测量分别服从各自的高斯分布；然后，利用费歇尔信息矩阵的特性，分别计算单独RSS，AOA以及TDOA定位方法的误差限；其次，利用多元正态分布函数刻画多观测量的概率分布，分别计算得到RSS/AOA，RSS/TDOA，AOA/TDOA以及AOA/TDOA/RSS混合定位方法的误差限；最后，定量分析基于不同观测量的定位方法对误差限的影响，综合评估RSS/AOA/TDOA的定位性能。本发明专利技术提高了室内WLAN定位方法的定位精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线电通信技术，具体设及一种用于室内WLAN环境下RSS/AOA/TDOA 定位性能的评价方法。
技术介绍
随着智能终端的不断普及和业务需求的增加，用户对信息的即时性和就地性的需 求越来越强烈，因此基于位置的服务LBS(LocationBasedService)也备受关注。目前较 为流行的无线定位系统有全球定位系统GPS(GlobalPositionSystem)、蜂窝定位系统、蓝 牙定位系统、无线电频率识别RFID(RadioRrequen巧Identification)定位系统、Zi浊ee 定位系统W及无线局域网WLAN(WirelessLocalArea^twork)定位系统。其中GPS定 位系统目前应用最为广泛，定位精度较高，但是单卫星信号在障碍物较多的环境下，如高楼 林立的城市街道或室内，信号会急剧减弱，导致系统难W工作；蜂窝定位系统的定位精度较 低，定位误差通常大于五十米，对于定位精度要求较高的室内场景无法适用；蓝牙、RFID和 Zi浊ee技术一般比较适用于近距离定位。因此，上述定位技术的普适性较差，于是需要寻找 一种新的定位技术来代替或弥补各自的不足。WLAN定位系统正是迎合了运种需求的一个新 兴的研究热点，其充分利用了WLAN网络在全球范围内的广泛部署与应用，仅需增加相应的 软件资源，即可满足较高的定位需求。 基于WLAN的定位算法主要有：到达角度AOA(AngleOfArrival)定位、到达 时间TD0A(TimeDifferenceofArrival)定位、接收信号强度RSS(ReceivedSi即曰1 Strength)模型定位和位置指纹化ocationFinge巧rint)定位。位置指纹定位法虽然定位 精度较高，但在离线阶段需要耗费大量的人力和物力开销，且环境适应能力较差。 随着5G时代的到来，多观测量RSS，AOAW及TDOA的获取将变为可能，因此，有 必要研究RSS/AOA/TDOA定位方法的误差限，分析不同观测量对定位误差限的影响，实现对 RSS/AOA/TDOA定位性能的评价。然而，现有评价方法不能很好地描述室内WLAN环境下不同 观测量与定位误差限的关系。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于室内WLAN环境下RSS/AOA/TDOA定位性能的评价方 法，W提高室内WLAN定位方法的定位精度。 本专利技术所述的用于室内WLAN环境下RSS/AOA/TDOA定位性能的评价方法，包括W 下步骤： 步骤一、选定定位目标区域；[000引步骤二、确定定位目标区域中接入点AP(Access化int)的位置； 步骤S、令目标区域内第i个用户可能位置为0 1=(X1，yi);步骤四、利用费歇尔信息矩阵，分别计算关于第i个用户可能位置的S个单观测 量定位误差限，即AOA定位误差限V(A)1，RSS定位误差限V(R)1W及TDOA定位误差限V(T) i* 所述单观测量定位误差限表示：在室内WLAN定位过程中，使用一个观测量的信息 来进行用户位置估计时的定位误差限； 所述AOA定位误差限V(A)I表示：在第i个用户可能位置，利用费歇尔信息矩阵计 算得到AOA定位算法的克拉美罗界，即平方位置误差界； 所述RSS定位误差限V(R)I表示：在第i个用户可能位置，利用费歇尔信息矩阵计 算得到RSS定位算法的克拉美罗界； 所述TDOA定位误差限V(T)I表示：在第i个用户可能位置，利用费歇尔信息矩阵 计算得到TDOA定位算法的克拉美罗界； 步骤五、利用费歇尔信息矩阵，分别计算关于第i个用户可能位置的S个双观测 量定位误差限，即A0A/RSS定位误差限V(A/R)i，A0A/TD0A定位误差限V(AA)I,W及RSS/ TDOA定位误差限V(RA)I; 所述双观测量定位误差限表示：在室内WLAN定位过程中，使用两个观测量的信息 来进行用户位置估计时的定位误差限； 所述A0A/RSS定位误差限V(A/R)1表示：在第i个用户可能位置，利用费歇尔信息 矩阵计算得到A0A/RSS定位算法的克拉美罗界；[001引所述A0A/TD0A定位误差限V(AA)I表示：在第i个用户可能位置，利用费歇尔信 息矩阵计算得到A0A/TD0A定位算法的克拉美罗界； 所述RSS/TD0A定位误差限V(RA)I表示：在第i个用户可能位置，利用费歇尔信 息矩阵计算得到RSS/TD0A定位算法的克拉美罗界； 步骤六、利用费歇尔信息矩阵，计算关于第i个用户可能位置的=观测量定位误 差限，即A0A/TD0A/RSS定位误差限V(A/T/R) 1; 所述S观测量定位误差限表示：在室内WLAN定位过程中，使用S个观测量的信息 来进行用户位置的估计时的定位误差限； 所述A0A/TD0A/RSS定位误差限V(A/T/R)i表示：在第i个用户可能位置，利用费 歇尔信息矩阵计算得到A0A/TD0A/RSS定位算法的克拉美罗界； 步骤屯、判断i是否等于n;若是，则进入步骤九；若否，则进入步骤八； 步骤八、令i=i+ 1，得到第i+ 1个用户可能位置，并进入步骤S;步骤九、计算定位目标区域内所有用户可能位置的平均定位误差限V。、。； 巧 巧机=!>.(?),:; 問 其中，n表示定位目标区域内用户可能位置的个数；V(i)康示在第i个用户可能 位置，利用费歇尔信息矩阵计算得到某观测量定位算法的克拉美罗界； 步骤十、根据V。、。的取值评估各定位算法的性能； 步骤十一、输出性能最优的定位算法。 所述步骤四中，所述RSS定位误差限V(R)I的表达式为： 其中，OI为RSS服从的高斯分布噪声标准差；e表示路径损耗指数，其反映了信 号传播路径损耗与距离的关系；m为AP的个数；dik为第i个用户可能位置到第k个AP(APk) 的距离，即是第i个用户可能位置坐标；成，yj是APk 位置坐标；aIk表示第i个用户可能位置和APk距离连线与水平面的仰角； 所述TDOA定位误差限V(T)I的表达式为： 其中，C为电磁波传播的速度，约为光速；OI为信号到达时间服从高斯分布噪声 的标准差； 所述AOA定位误差限V(A)I的表达式为：其中，O。为信号到达角度服从高斯分布噪声的标准差。[004引所述步骤五中，所述A0A/RSS定位误差限V(A/R)i的表达式为： [004引其中，P。为RSS与AOA的相关度；所述RSS/TD0A定位误差限V(RA)I的表达式为：[004引其中，P。为RSS与TDOA的相关度；所述A0A/TD0A定位误差限V(A/T)1的表达式如下：[005引 其中，P23为AOA与TDOA的相关度。所述步骤六中，所述A0A/TD0A/RSS定位误差限V(A/T/R)i的表达式为： [006引其中，品==6,,-巧"',,）+ 10片峰1。(""',,）+^,;?^表示墙壁和地板对信号的衰减；P(d。）表示参考位置，即与AP距离为d。处的信号强度；4表示第i个用户可能位置处接收 到APk的信号强度估计值；^表示第i个用户可能位置与 APk的距离估计值；表示第i个用户可能位置和APk距离连线与 水平面的仰角估计值。 本专利技术具有W下优点：本专利技术首先建立室内WLAN环境下不同观测量的估计模型； 然后利用费歇尔信息矩阵的特性，本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于室内WLAN环境下RSS/AOA/TDOA定位性能的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、选定定位目标区域；步骤二、确定定位目标区域中接入点AP的位置；步骤三、令目标区域内第i个用户可能位置为θi＝(xi,yi)；步骤四、利用费歇尔信息矩阵，分别计算关于第i个用户可能位置的三个单观测量定位误差限，即AOA定位误差限V(A)i，RSS定位误差限V(R)i以及TDOA定位误差限V(T)i；所述单观测量定位误差限表示：在室内WLAN定位过程中，使用一个观测量的信息来进行用户位置估计时的定位误差限；所述AOA定位误差限V(A)i表示：在第i个用户可能位置，利用费歇尔信息矩阵计算得到AOA定位算法的克拉美罗界，即平方位置误差界；所述RSS定位误差限V(R)i表示：在第i个用户可能位置，利用费歇尔信息矩阵计算得到RSS定位算法的克拉美罗界；所述TDOA定位误差限V(T)i表示：在第i个用户可能位置，利用费歇尔信息矩阵计算得到TDOA定位算法的克拉美罗界；步骤五、利用费歇尔信息矩阵，分别计算关于第i个用户可能位置的三个双观测量定位误差限，即AOA/RSS定位误差限V(A/R)i，AOA/TDOA定位误差限V(A/T)i，以及RSS/TDOA定位误差限V(R/T)i；所述双观测量定位误差限表示：在室内WLAN定位过程中，使用两个观测量的信息来进行用户位置估计时的定位误差限；所述AOA/RSS定位误差限V(A/R)i表示：在第i个用户可能位置，利用费歇尔信息矩阵计算得到AOA/RSS定位算法的克拉美罗界；所述AOA/TDOA定位误差限V(A/T)i表示：在第i个用户可能位置，利用费歇尔信息矩阵计算得到AOA/TDOA定位算法的克拉美罗界；所述RSS/TDOA定位误差限V(R/T)i表示：在第i个用户可能位置，利用费歇尔信息矩阵计算得到RSS/TDOA定位算法的克拉美罗界；步骤六、利用费歇尔信息矩阵，计算关于第i个用户可能位置的三观测量定位误差限，即AOA/TDOA/RSS定位误差限V(A/T/R)i；所述三观测量定位误差限表示：在室内WLAN定位过程中，使用三个观测量的信息来进行用户位置的估计时的定位误差限；所述AOA/TDOA/RSS定位误差限V(A/T/R)i表示：在第i个用户可能位置，利用费歇尔信息矩阵计算得到AOA/TDOA/RSS定位算法的克拉美罗界；步骤七、判断i是否等于n；若是，则进入步骤九；若否，则进入步骤八；步骤八、令i＝i+1，得到第i+1个用户可能位置，并进入步骤三；步骤九、计算定位目标区域内所有用户可能位置的平均定位误差限Vave；Vave=Σi=1nV(·)i;]]>其中，n表示定位目标区域内用户可能位置的个数；V(·)i表示在第i个用户可能位置，利用费歇尔信息矩阵计算得到某观测量定位算法的克拉美罗界；步骤十、根据Vave的取值评估各定位算法的性能；步骤十一、输出性能最优的定位算法。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周牧，邱枫，田增山，王烟濛，王斌，唐云霞，何维，杨晓波，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85
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