基于主成分分析原理的时间到达模式匹配定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于主成分分析原理的时间到达模式匹配定位方法，首先根据给定定位基站网的空间分布，建立空间各点到达基站网的TOA数据库，利用PCA原理分析数据库中TOA模式组成的矩阵，确定参与定位的基站数，提取TOA模式矩阵的特征模式空间，而后将其和终端测量的TOA数据投射到该特征模式空间并进行检索匹配，确定最优匹配的TOA模式在TOA数据库中对应的空间点即为定位点。本发明专利技术利用TOA模式匹配的方法，可对无线通信视距误差或非视距误差传播环境下的终端用户实现较准确的定位，定位精度有大幅提高，定位精度可达1米以内，操作性强，处理速度快，可实现对终端用户的实时定位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于主成分分析原理的时间到达模式匹配定位方法。
技术介绍
手机终端设备如何基于基站的测量信息，计算或确定终端在三维空间中的位置坐标，也就是三维定位问题，被认为是现代商用通信网络中对于定位系统真正具有技术难度的挑战。鉴于通信基站所处的电磁信号环境较为复杂。以室内环境为例，无线电信号的传播过程中会经过墙面的多次反射、室内物体的折射和吸收等。这些物理因素会导致通信基站测量得到的诸如距离、角度等信息存在噪声。如何基于这些有噪声的测量，得到对于位置信息的准确估计，也是通信基站实现终端定位亟需解决的问题。现有的一般通用的算法大都是基于分析测量无线电信号的TOA数据中的噪声干扰信号，或者建立相应的求解方程组，很难在精度和效率上同时满足通信基站实现终端定位的需求。而主成分分析(PrincipalComponentAnalysis，PCA)原理是一种常用的数据分析方法。PCA通过线性变换将原始数据变换为一组各维度线性无关的表示，可用于提取数据的主要特征分量，常用于数据压缩编码、模式识别、图像处理等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种基于主成分分析原理的时间到达模式匹配定位方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于主成分分析原理的时间到达模式匹配定位方法，其特征在于其包括如下步骤：S1)根据给定基站网的通信半径确定定位区域，并在坐标系中进行网格划分，令xyz轴的划分精度为△r＝(△x，△y，△z)；S2)根据步骤S1确定的定位区域，建立该区域内的所有空间点到达基站网的TOA数据库，则任一空间点相对于基站网都存在唯一与之对应的TOA分布，并将定位区域中的空间点称为预判终端点，也称TOA原子，同时称所有预判终端点的TOA模式组成的数据库为TOA原子库，则每个原子对应着唯一的TOA模式；用αw(rw)表示第w个原子的TOA模式，其中rw表示第w个原子的空间坐标，则αw(rw)＝(τw1,τw2,τwm...

【技术特征摘要】
1.一种基于主成分分析原理的时间到达模式匹配定位方法，其特征在于其包括如下步骤：S1)根据给定基站网的通信半径确定定位区域，并在坐标系中进行网格划分，令xyz轴的划分精度为△r＝(△x，△y，△z)；S2)根据步骤S1确定的定位区域，建立该区域内的所有空间点到达基站网的TOA数据库，则任一空间点相对于基站网都存在唯一与之对应的TOA分布，并将定位区域中的空间点称为预判终端点，也称TOA原子，同时称所有预判终端点的TOA模式组成的数据库为TOA原子库，则每个原子对应着唯一的TOA模式；用αw(rw)表示第w个原子的TOA模式，其中rw表示第w个原子的空间坐标，则αw(rw)＝(τw1,τw2,τwm,…,τwM)，令空间总点数为W，w＝1，2，3，…，W；m表示第m个基站，令基站数为M，m＝1，2，3，…，M；τwm表示第w个原子到达第m个基站的时间差；由此将每种TOA模式按列排列成一个TOA模式矩阵，用M表示，如式1；M＝[α1(r1),α2(r2),α3(r3),…,αW(rW)]M×W式1S3)对TOA模式矩阵进行PCA分析，得出M的协方差矩阵用C表示，特征向量矩阵用V表示，V对应的特征值用ξm表示，如式2；式中：βm表示协方差矩阵C的第m个特征向量；“T”符号表示矩阵转置；S4)对步骤S3中ξm的值进行降序排列，选择前n(n≤M)个ξ，及其对应的特征向量，组成新的特征向量矩阵Vnew，也称其为特征模式空间；其中n的选取根据所需定位精度确定，同时n的值确定参与定位的基站数；S5)将所用预判终端点的TOA模式投射到特征模式空间Vnew，得到Ψ＝[ψ1,ψ2,ψ3,…,ψW]，如式3：S6)将被测的TOA数据设为一列向量x，投射到特征模式空...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪涛，杨波，石立华，雷祺，
申请(专利权)人：中国人民解放军理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32