TOA/AOA混合定位方法在LTE系统中的应用技术方案

本发明专利技术公开了一种TOA/AOA混合定位方法在LTE系统中的应用。针对三个以上基站参与定位时由于移动终端距离基站远近而受到远近效应的影响，提出了一种在LTE系统中基于单个服务基站，并由服务小区中已知位置信息的移动终端协同定位的TOA/AOA混合定位算法。该算法首先采用多项式拟合方法消除TOA测量值中的NLOS误差，充分考虑移动终端位置的随机性对定位的影响，并提出利用AOA角度差值作为位置估计判决条件的方法。该混合定位算法方法能有效地克服远近效应、降低NLOS误差，并且对AOA测量误差的敏感度下降。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术属于无线定位
，特别涉及一种TOA/AOA混合定位方法在LTE系统中的应用。
技术介绍
：在长期演进(LTE)网络中，基于移动终端精确位置信息的服务获得了广泛的应用，如信息采集与检测、儿童及老人的跟踪等。此外，美国联邦通信委员会(FCC)发布了在E-911紧急呼叫情况下对定位精度的需求。混合定位是将一种或几种方法结合起来，以得到较好的估计结果的定位方法。在蜂窝网无线定位应用中，由于远近效应的影响UE在距离服务基站节点(Home-eNodeB)较近的位置和在靠近小区边缘的位置接收到各基站的信号会相互干扰，在这两种情况下，UE的位置估计定位误差变大。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种TOA/AOA混合定位方法在LTE系统中的应用，从而克服上述现有技术中的缺陷。为实现上述目的，本专利技术提供了TOA/AOA混合定位方法在LTE系统中的应用，其步骤为：(1)、在定位模型中选择样本点；(2)、在样本点处接收信号并测量到达时间TOA；(3)、重构近似LOS的TOA测量值：(4)、转换得到距离值；(5)、判断两圆是否相交；(6)、若不相交，则利用随机处理技术计算模糊交点，转步骤(13)；(7)、若相交，则计算两圆交点坐标；(8)、测量到达角度AOA；(9)、分别计算两端的角度差值；(10)、判断差值是否同符号；(11)、若不是同符号，则返回步骤(1)重新选取样本点；(12)、若同符号，则以接近的交点坐标为估计坐标；(13)、多次测量取坐标的平均值，获得位置坐标。优选地，技术方案中，步骤(1)中定位模型为基于Home-eNodeB和Located-UE的定位模型，包括以Home-eNodeB为圆心，以Home-eNodeB与待定位UE之间的测量到达时间的相对距离测量值为半径的圆；以Located-UE为圆心，以到达时间的相对距离测量值为半径的圆。优选地，技术方案中，步骤(3)中通过从Home-eNodeB测量得到的一段时间内所对应的TOA测量值来重构NLOS误差，在伴有NLOS误差和系统测量误差的TOA测量之中重构出近似LOS的TOA测量值。优选地，技术方案中，步骤(6)中不相交分为两种情况：相离和内含；设A、C、E分别为连接线与圆的交点，取B为AC的中点，D为CE的中点，则：当相离时，交点坐标为：当内含时，交点坐标为：其中(xA,yA)，(xB,yB)为定位模型中的A，B两个交点的坐标，(xeNB,yeNB)，(xLue,yLue)分别为Home-eNodeB和Located-UE的坐标。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：采用多项式拟合方法消除TOA测量值中的NLOS误差，充分考虑移动终端位置的随机性对定位的影响，并提出利用AOA角度差值作为位置估计判决条件的方法。该混合定位算法方法能有效地克服远近效应、降低NLOS误差，并且对AOA测量误差的敏感度下降，对于协同定位的Located-UE的位置要求不高，算法简单易实现，并能保证较高的定位精度。附图说明：图1为本专利技术基于已知移动终端定位原理图；图2为本专利技术Located-UE位置随机处理原理图；图3为本专利技术不同TOA误差标准差下平均定位误差图；图4为本专利技术不同TOA误差标准差下定位误差累积分布函数图；图5为本专利技术不同AOA误差标准差下平均定位误差图；图6为本专利技术不同AOA误差标准差下定位误差累积分布函数图；图7为本专利技术不同距离下平均定位误差图；图8为本专利技术不同距离下定位误差累积分布函数图。具体实施方式：下面对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。TOA/AOA混合定位方法在LTE系统中的应用，其步骤为：(1)、在定位模型中选择样本点；(2)、在样本点处接收信号并测量到达时间TOA；(3)、重构近似LOS的TOA测量值：(4)、转换得到距离值；(5)、判断两圆是否相交；(6)、若不相交，则利用随机处理技术计算模糊交点，转步骤(13)；(7)、若相交，则计算两圆交点坐标；(8)、测量到达角度AOA；(9)、分别计算两端的角度差值；(10)、判断差值是否同符号；(11)、若不是同符号，则返回步骤(1)重新选取样本点；(12)、若同符号，则以接近的交点坐标为估计坐标；(13)、多次测量取坐标的平均值，获得位置坐标。本专利技术的定位模型中采用的是基于Home-eNodeB和Located-UE的定位模型。以Home-eNodeB为圆心，以Home-eNodeB与待定位UE之间的测量到达时间的相对距离测量值为半径的圆和以Located-UE为圆心，以到达时间的相对距离测量值为半径的圆相交于两点。根据到达角度(AOA)进行判别选择，最终得到待测UE的估计位置坐标。如图1所示，图中α表示待定位UE接收到的Home-eNodeB发射信号的角度AOA，将Home-eNodeB指向Located-UE方向的直线设为角度参考线。α0，α1表示分别以Located-UE和Home-eNodeB为圆心的两个圆的两个交点与参考线之间的夹角。同理画出UE接收到的Located-UE发射信号的各个夹角。本专利技术中非视距环境采用T1P1(COST259)NLOS信道模型中的市区(Urban)模型模拟NLOS信道环境。到达时间t1与dTOA1的关系表达式和到达时间t2与dTOA2的关系表达式如下 d T O A 1 = c * t 1 = d T O A 1 0 + c * τ r m s 1 + d c 1 - - - ( 1 ) ]]> d T O A 2 = c * t 2 = d T O A 2 0 + c * τ r m s 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
TOA/AOA混合定位方法在LTE系统中的应用，其特征在于：其步骤为：(1)、在定位模型中选择样本点；(2)、在样本点处接收信号并测量到达时间TOA；(3)、重构近似LOS的TOA测量值：(4)、转换得到距离值；(5)、判断两圆是否相交；(6)、若不相交，则利用随机处理技术计算模糊交点，转步骤(13)；(7)、若相交，则计算两圆交点坐标；(8)、测量到达角度AOA；(9)、分别计算两端的角度差值；(10)、判断差值是否同符号；(11)、若不是同符号，则返回步骤(1)重新选取样本点；(12)、若同符号，则以接近的交点坐标为估计坐标；(13)、多次测量取坐标的平均值，获得位置坐标。

【技术特征摘要】
1.TOA/AOA混合定位方法在LTE系统中的应用，其特征在于：其步骤为：(1)、在定位模型中选择样本点；(2)、在样本点处接收信号并测量到达时间TOA；(3)、重构近似LOS的TOA测量值：(4)、转换得到距离值；(5)、判断两圆是否相交；(6)、若不相交，则利用随机处理技术计算模糊交点，转步骤(13)；(7)、若相交，则计算两圆交点坐标；(8)、测量到达角度AOA；(9)、分别计算两端的角度差值；(10)、判断差值是否同符号；(11)、若不是同符号，则返回步骤(1)重新选取样本点；(12)、若同符号，则以接近的交点坐标为估计坐标；(13)、多次测量取坐标的平均值，获得位置坐标。2.根据权利要求1所述的TOA/AOA混合定位方法在LTE系统中的应用，其特征在于：步骤(1)中定位模型为基于Home-eNodeB和Located-UE的定位模型，包括以Home-eNodeB为圆心，以Home-eNodeB与待定位UE之间的测量到达时间的相对距离测量值为半径的圆；以Located-UE为圆心，以到达时间的相对距离测量值为半径的圆。3.根据权利要求1所述的TOA/AOA混合定位方法在LTE系统中的应用，其特征在于：步骤(3)中通过从Home-eNodeB测量得到的一段时间内所对应的TOA测量值来...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵军辉，姜婷婷，王传云，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西;36