一种基于方位角电平差值的定位方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于方位角电平差值的定位方法及装置，利用移动网络的扇区基站的方向性，根据来源于同一基站的多个扇区信号的电平差值推算出方位角，再根据两个不同基站的方位角从而实现精确定位。本发明专利技术提供的基于方位角电平差值的定位方法及装置可以在各种复杂环境，尤其是城市室内环境下也普遍适用，具有干扰小，可有效精确的实现定位，误差小的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
，特别涉及一种基于方位角电平差值的定位方法及装置。
技术介绍
无线信号广泛被利用来确定移动节点的地理位置，目前主要的定位方法有：基于接收信号场强的RSSI(ReceiveSignalStrengthIndicator)定位法，基于方位角AOA(AngleofArrived)定位法和基于电波传播时长的TOA(TimeofArrived)定位法。基于接收信号场强RSSI定位法其基本原理是：移动终端接收到三个以上位于不同坐标点位置的无线基站发出的无线信号，根据每个无线基站信号的传播衰耗经验公式，可以由移动终端接收的电平推算出移动终端到基站的距离，移动终端同时接收到三个不同基站的信号，则移动终端就位于以三个基站为圆心、以各基站传播路径损耗折算出的传播距离为半径所画出的三个圆的公共交点位置。RSSI定位法需要多个基站的信号强度信息作为参考，成本高，并且无线信号传播过程中受到反射、折射、阻挡等干扰，造成测量不准确，误差大。基于方位角的AOA定位法基于无线定向原理，如果可以测量到电波信号的方向，则移动终端在以基站坐标为原点，按所测方位角所画直线上，从两个以上位于不同地理坐标的基站，按接收方位角所画的两条直线的交点就是移动终端位置。因为没有一个简便有效的测量到达角度的方法，AOA定位法一般需要采用高方向性窄瓣天线搜索最大信号值的方法实现，常规移动终端不会配备此类设备，很难得到实用；而且由于存在反射、折射等现象，AOA误差也很大。基于电波传播时长的TOA定位法假设从基站到移动节点接收地点的电波以直线传播，精确测量到从发射到接收点的传播时延来计算出传播距离，在有多个基站的情况下求出接收点的位置坐标。TOA定位法同样也存在成本高、误差大的问题。已公开的专利文献申请号为CN200910205506.5，先确定移动节点相对于锚点的方位角和径向距离，再根据锚点的智能天线参考方向和锚点的位置信息，确定所述移动节点的位置，其不需要天线具有相位估计功能和时间检测装置，降低了天线的成本和复杂度。但是其根据接收信号强度信息来确定方位角和径向距离，由于信号强度在传播过程中容易受到反射、阻挡等诸多不确定因素影响，因此容易造成测量结果不准确。以上现有的几种基本定位方法，在地形复杂的环境下，比如城市环境，由于建筑物等的影响，无线电波的传播过程中受到反射、折射、绕射、阻挡等影响等产生多径传播现象，无论是基于接收信号场强，基于方位角，还是基于电波传播时长的定位方法都会产生随机变化，造成位置估算的误差，尤其是在室内环境下，干扰大，上述方法都无法给出满意的定位精度。针对以上问题，本专利技术专利目的在于设计一种基于方位角电平差值的定位方法及装置，利用移动网络的扇区基站的方向性，根据来源于同一基站的多个扇区信号的电平差值推算出方位角，再根据两个不同基站的方位角从而实现精确定位。本专利技术专利提供的基于方位角电平差值的定位方法及装置可以在各种复杂环境，尤其是城市室内环境下也普遍适用，具有干扰小，可有效精确的实现定位，误差小的优点。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于方位角电平差值的定位方法及装置，包括如下步骤：(A)、在移动节点处获取从第一网络基站内两个不同扇区发出的信号之间的差值ΔLi；(B)、确定所述第一网络基站的地理坐标(x1，y1)，以及所述第一网络基站内两个不同扇区在方位角θ上的增益之差函数(C)、根据所述增益之差函数及所述信号之间的差值ΔLi确定所述第一网络基站相对于所述移动节点的方位角θBS1；(D)、重复步骤(A)～(C)，获取第二网络基站的地理坐标(x2，y2)和所述第二网络基站相对于所述移动节点方位角θBS2；(E)、根据所述第一网络基站和所述第二网络基站的地理坐标(x1，y1)、(x2，y2)及所述方位角θBS1和θBS2确定所述移动节点位置。进一步，本专利技术所述第一网络基站和第二网络基站为方向性多扇区基站。进一步，本专利技术所述确定移动节点位置的方法为利用两个及以上位于不同地理坐标的网络基站，按接收的方位角所画的两条直线的交点得到移动节点位置，构造测量方程为：(x-x1)＝(y-y1)tan(θBS1)(x-x2)＝(y-y2)tan(θBS2)其中，(x1，y1)、(x2，y2)分别为所述第一网络基站和第二网络基站的地理坐标，θBS1、θBS2分别为所述第一网络基站和第二网络基站相对于所述移动节点的方位角，求解未知数(x，y)即为所述移动节点位置。本专利技术还提供一种基于方位角电平差值的定位装置，包括：获取单元，用于在移动节点获取网络基站内不同扇区发出的信号，并将所述信号发送给服务器单元；数据库单元，用于存储所述网络基站地理位置信息和所述网络基站内不同扇区在方位角θ上的增益之差函数值；服务器单元，连接所述获取单元和数据库单元，用于接收所述信号以及确定所述移动节点相对于所述网络基站的方位角，并最终确定所述移动节点位置。进一步，本专利技术所述服务器单元确定所述移动节点位置的方法为利用两个及以上位于不同地理坐标的网络基站，按接收的方位角所画的两条直线的交点得到移动节点位置，构造测量方程为：(x-x1)＝(y-y1)tan(θBS1)(x-x2)＝(y-y2)tan(θBS2)其中，(x1，y1)、(x2，y2)分别为所述第一网络基站和第二网络基站的地理坐标，θBS1、θBS2分别为所述第一网络基站和第二网络基站相对于所述移动节点的方位角，求解未知数(x，y)即为所述移动节点位置。进一步，本专利技术服务器单元还包括：处理计算子单元，用于处理所述信号并根据增益之差函数值得到所述移动节点相对于所述网络基站的方位角，进而计算得到所述移动节点位置；发送子单元，用于将所述移动节点位置信息发送给指定装置。本专利技术提供的基于方位角电平差值的定位方法及装置与现有技术相比，主要有以下优点：1)精度高，在理论上不受传播衰耗的影响，其精度由天线方位角的指向精度和天线发射电平准确度等网络基站工程参数决定；2)与完全基于信号电平推算基站到接收装置的距离不同，在同一站址的两根天线发出的信号应该循相同的传播路径到达接收测试点，其传播途中的各种衰耗是一致的，本方法只需要考虑它们之间的差值，克服了复杂环境对信号强度的影响产生的误差；3)充分利用天线方向性而不是直接将传播路径损耗的绝对值对应于距离值，提高了准确性；4)计算方法简单；5)测试范围大，不限制移动节点测试点必须在基站的环绕中心区域，如果基站都位于测试点的一侧，传统的定位法会产生较大误差甚至无法进行定位。附图说明以下参照附图对本专利技术实施例作进一步说明，其中：图1是本专利技术基于方位角电平差值的定位方法基本原理图；图2是瓣宽60的天线的方向图，根据其方向图确定增益之差函数图3是天线瓣宽60、两天线张角120位于同一基站的两个扇区方向性天线在不同方位角上的增益之差；图4是本专利技术基于方位角电平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于方位角电平差值的定位方法及装置，其特征在于，包括如下步骤： (A)、在移动节点处获取从第一网络基站内两个不同扇区发出的信号之间的差值ΔLi； (B)、确定所述第一网络基站的地理坐标(x1，y1)，以及所述第一网络基站内两个不同扇区在方位角θ上的增益之差函数(C)、根据所述增益之差函数及所述信号之间的差值ΔLi确定所述第一网络基站相对于所述移动节点的方位角θBS1；(D)、重复步骤(A)～(C)，获取第二网络基站的地理坐标(x2，y2)和所述第二网络基站相对于所述移动节点方位角θBS2； (E)、根据所述第一网络基站和所述第二网络基站的地理坐标(x1，y1)、(x2，y2)及所述方位角θBS1和θBS2确定所述移动节点位置。

【技术特征摘要】
1.一种基于方位角电平差值的定位方法及装置，其特征在于，包括如下步骤：
(A)、在移动节点处获取从第一网络基站内两个不同扇区发出的信号之间的差值ΔLi；
(B)、确定所述第一网络基站的地理坐标(x1，y1)，以及所述第一网络基站内两个不同扇区在方位角θ上的增益之差函数(C)、根据所述增益之差函数及所述信号之间的差值ΔLi确定所述第一网络基站相对于所述移动节点的方位角θBS1；
(D)、重复步骤(A)～(C)，获取第二网络基站的地理坐标(x2，y2)和所述第二网络基站相对于所述移动节点方位角θBS2；
(E)、根据所述第一网络基站和所述第二网络基站的地理坐标(x1，y1)、(x2，y2)及所述方位角θBS1和θBS2确定所述移动节点位置。
2.如权利要求1所述的基于方位角电平差值的定位方法，其特征在于，所述第一网络基站和第二网络基站为方向性多扇区基站。
3.如权利要求1所述的基于方位角电平差值的定位方法，其特征在于，所述确定移动节点位置的方法为利用两个及以上位于不同地理坐标的网络基站，按接收的方位角所画的两条直线的交点得到移动节点位置，构造测量方程为：
(x-x1)＝(y-y1)tan(θBS1)
(x-x2)＝(y-y2)tan(θBS2)
其中，(x1，y1)、(x2，y2)分别为所述第一网络基站和第二网络基站的地理坐标，θBS1、θBS2分别为所述第一网络基站和第二网络基站相对于所述移动节点的方位角，求解未知数...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈向东，
申请(专利权)人：沈向东，
类型：发明
国别省市：北京;11