多径环境下基于信号传播路径推算的无线定位方法技术

本发明专利技术公开一种多径环境下基于信号传播路径推算的无线定位方法，该方法包括如下步骤：S1、基站广播无线信号；S2、移动台接收到无线信号后向基站发出定位请求；S3、基站借助地理信息系统GIS对移动台进行基于信号传播路径推算的无线定位，并将定位结果发送至移动台。本发明专利技术所述技术方案解决了消除了多径传播对定位性能的影响，仿真结果表明，在控制角度测量值误差的情况下，本发明专利技术所述技术方案取得了较好的定位效果。将本发明专利技术所述技术方案应用在室内环境和微蜂窝小区环境下，有较强的实用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线定位
更具体地，涉及一种多径环境下基于信号传播路 径推算的无线定位方法。
技术介绍
在现今室内定位和微蜂窝小区定位技术中，由于建筑物阻挡的原因，无线信号受 到严重的多径传播的影响，而传统的定位技术大多是基于视距直射信号的，因此定位性能 受到严重制约。目前常见的解决方法如误差抑制算法、指纹定位方法等，有的只能对测量 值进行适度优化，定位性能较差，有的能获得较好的效果，但需要大量的数据测量或统计计 算过程。针对信号一次反射情况，已提出了一种解决方法，虚拟移动台位置线定位法（Line of Possible Mobile Device, LPMD)，但它只针对信号一次反射占主导的情况，在信号多次 反射占主导的情况下无法实现准确定位。 因此，需要提供一种。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种， 利用信号的发射角度和传播距离，在地理信息系统GIS的辅助下对信号传播路径进行推 算，从而对移动台进行定位，消除了多径传播对定位性能的影响。 为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案： -种，该方法包括如下步骤： Sl、基站广播无线信号； S2、移动台接收到无线信号后向基站发出定位请求； S3、基站借助地理信息系统GIS对移动台进行基于信号传播路径推算的无线定 位，并将定位结果发送至移动台。 优选地，步骤S3中基站借助地理信息系统GIS对移动台进行基于信号传播路径推 算的无线定位进一步包括如下子步骤： S3. 1、获取二维坐标系下基站和移动台之间的多条信号传播路径和各条信号传播 路径的参数； S3. 2、设i = 1，并将基站作为第0反射点，第j条信号传播路径的无线信号发射角 度Θ w作为第〇反射点的反射角度，j = 1，2, 一,η，η为信号传播路径的数量； S3. 3、将第j条信号传播路径与该信号传播路径上第i个出现的障碍物的交点作 为第j条信号传播路径上第i反射点，根据信号直线传播路段方程获取第j条信号传播路 径上第i反射点的位置； S3. 4、计算第j条信号传播路径上第i-Ι反射点至第i反射点的路段长度，并计算 第j条信号传播路径的累计路段长度； S3. 5、比较第j条信号传播路径的累计路段长度与路径传播距离： 当累计路段长度小于路径传播距离时，取i = i+1，转入步骤S3. 3 ; 当累计路段长度大于等于路径传播距离时，计算得到移动台位置； S3. 6、将得到的η个移动台位置进行加权平均，得到定位结果。 优选地，各条信号传播路径的参数包括：基站位置（X]1。，h。）；第j条信号传播路 径的无线信号发射角度θ κ。;第j条信号传播路径的传播时延t 第j条信号传播路径的 信号传播距离dj，dj= ct j，c为信号传播速度。 优选地，步骤S3. 3中信号直线传播路段方程为： y = (χ-χ." Jtan Θ i 式中，xu i、yu i分别为第j条信号传播路径上第i-Ι反射点的x、y轴坐标，Θ u i 为第j条信号传播路径上第i_l反射点的反射角度。 优选地，步骤S3. 4中计算第j条信号传播路径上第i-Ι反射点至第i反射点的路 段长度的公式为： 式中，du为第j条信号传播路径上第i-Ι反射点至第i反射点的路段长度，X u、 yu分别为第j条信号传播路径上第i反射点的X、y轴坐标，X U i分别为第j条信号 传播路径上第i-Ι反射点的X、y轴坐标。 优选地，步骤S3. 5中当累计路段长度大于等于路径传播距离时，计算得到移动台 位置的公式为： (XjlYj) = (xu !+((I -Du ^cos Θ u 1)Υ? ι !+((IrDjil ^sin Θ u 式中，xu ^yu i分别为第j条信号传播路径上第i_l反射点的x、y轴坐标，θ u i 为第j条信号传播路径上第i_l反射点的反射角度，DK1 i为至第i_l反射点为止第j条信 号传播路径的累计路段长度。 本专利技术的有益效果如下： 本专利技术所述技术方案解决了消除了多径传播对定位性能的影响，仿真结果表明， 在控制角度测量值误差的情况下，本专利技术所述技术方案取得了较好的定位效果。将本专利技术 所述技术方案应用在室内环境和微蜂窝小区环境下，有较强的实用性。【附图说明】 下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步详细的说明。 图1示出流程图。 图2示出微蜂窝小区信号传播路径示意图。 图3示出信号传播路径示意图。 图4示出信号路径推算定位误差概率分布图。 图5示出不同距离测量噪声水平下信号路径推算法定位误差仿真结果。 图6示出不同角度测量噪声水平下信号路径推算法定位误差仿真结果。【具体实施方式】 为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说 明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具 体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。 本实施例提供的，采用的信号 模型为信号传输的一般模型，保证了该方法适用范围的普遍性，并在最后采用了理论分析、 可行性论证和计算机仿真结合的方法，从理论和实践方面验证了该方法的有效性和可行 性。 本实施例采用的信号传输一般模型，考虑移动台与基站之间的系统测量误差符合 高斯噪声，如下式所示： dm= d+n d · randn, Θ m= θ +η 〇 · randn 其中，(!"、θ η分别为信号传输距离、角度测量值，d、θ分别为无误差的信号传输距 离和角度值，nd、n e分别为信号传输距离、角度的误差标准差，randn为符合标准正态分布的 随机数。 如图1所示，本实施例提供的多径环境下基于信号传播路径推算的无线定位方 法，包括以下步骤： S1、基站广播无线信号； S2、移动台接收到无线信号后向基站发出定位请求； S3、基站借助地理信息系统GIS对移动台进行基于信号传播路径推算的无线定 位，并将定位结果发送至移动台。 其中 步骤S3中基基站借助地理信息系统GIS对移动台进行基于信号传播路径推算的 无线定位进一步包括如下子步骤： S3. 1、获取二维坐标系下基站和移动台之间的多条信号传播路径和各条信号传播 路径的参数，各条信号传播路径的参数包括：初始位置h J，即基站的位置，则各条信 号传播路径的初始位置相同；第j条信号传播路径的无线信号发射角度Θ 第j条信号 传播路径的传播时延t];第j条信号传播路径的信号传播距离d ,，d,= Ct ,，c为信号传播 速度；j = 1，2,…，η，η为信号传播路径的数量； S3. 2、设i = 1，并将基站作为第0反射点，第j条信号传播路径的无线信号发射角 度Θ 1。作为第〇反射点的反射角度； S3. 3、将第j条信号传播路径与该信号传播路径上第i个出现的障碍物的交点作 为第j条信号传播路径上第i反射点，根据信号直线传播路段方程获取第j条信号传播路 径上第i反射点的位置； S3. 4、计算第j条信号传播路径上第i-Ι反射点至第i反射点的路段长度，并计算 第j条信号传播路径的累计路段长度； S3. 5、比较第j条信号传播路径的累计路段长度与路径传播距离： 当累计路段长度小于路径传播距离时，取i = i+Ι，转入步骤S3. 3 ; 当累计路段长度大于等于路径传播距离时，计算得到移动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多径环境下基于信号传播路径推算的无线定位方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、基站广播无线信号；S2、移动台接收到无线信号后向基站发出定位请求；S3、基站借助地理信息系统GIS对移动台进行基于信号传播路径推算的无线定位，并将定位结果发送至移动台。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵军辉，张浩，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11