基于非线性约束最小二乘的单站定位方法技术
【技术实现步骤摘要】
基于非线性约束最小二乘的单站定位方法
本专利技术涉及定位
，具体涉及到一种宏蜂窝NLOS环境下的单站定位技术。
技术介绍
1996年美国联邦通信委员会公布了E911定位需求，其要求在2001年10月前，各种无线蜂窝网络必须能对发出E911紧急呼叫的移动台提供精度在125m内的定位服务，且满足此定位精度的概率应不低于67％；并要求在2001年以后，提供更高的定位精度及三维位置信息。E911技术规范的公布激发了人们对无线定位技术的研究热情，并且随着通信技术的发展和移动设备越来越高的普及，人们对自身位置的定位服务需求日益激增，基于移动通信网络的定位技术得到飞速发展，无论是在人们的日常出行、交通工具定位导航，还是无线资源分配和整合、国家信息安全等方面都有着举足轻重的地位。当前主流的定位技术包括：广泛应用于室外的卫星定位技术、蜂窝网定位技术、声波定位技术、雷达定位技术等，以及基于WiFi、RFID、蓝牙、毫米波等室内定位技术，其中蜂窝定位技术，以其定位速度快、成本低(不需要移动终端上添加额外的硬件)、耗电少等优势，作为一种轻量级的定位方法，越来越常用。非视距传播是影响...
【技术保护点】
基于非线性约束最小二乘的单站定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：根据宏蜂窝信号传播特性构造宏蜂窝单站的NLOS信号传播模型；步骤二：计算基站端每条反射径信号的到达角θi和到达时间τi，其中i＝1,...,m，m表示反射径条数；步骤三：利用多径信号参数AOA,TOA及基站、目标和散射体间的位置关系建立定位方程组，此定位方程组为非线性欠定方程组；步骤四：引入宏蜂窝的圆环模型，假设散射体均匀分布在以移动台为圆心、半径为R的圆上，移动台和基站间距离为D；步骤五：根据圆环模型增加关于目标位置和散射体位置的非线性方程组，将非线性欠定方程组转化为超定方程组；步骤六：实际测量时，考...
【技术特征摘要】
1.基于非线性约束最小二乘的单站定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：根据宏蜂窝信号传播特性构造宏蜂窝单站的NLOS信号传播模型；步骤二：计算基站端每条反射径信号的到达角θi和到达时间τi，其中i＝1,...,m，m表示反射径条数；步骤三：利用多径信号参数AOA,TOA及基站、目标和散射体间的位置关系建立定位方程组，此定位方程组为非线性欠定方程组；步骤四：引入宏蜂窝的圆环模型，假设散射体均匀分布在以移动台为圆心、半径为R的圆上，移动台和基站间距离为D；步骤五：根据圆环模型增加关于目标位置和散射体位置的非线性方程组，将非线性欠定方程组转化为超定方程组；步骤六：实际测量时，考虑测量误差，将定位问题转化为非线性约束最小二乘问题；步骤七：利用LM算法求解非线性约束最小二乘问题；步骤八：当残差较大时，引入拟牛顿BFGS算法，对Hesse矩阵进行逼近，再利用LM算法求解；步骤九：算法迭代结束，输出估计的目标位置2.根据权利要求1所述的基于非线性约束最小二乘的单站定位方法，其特征在于：所述步骤三具体为：设信号经第i个散射体反射后到达基站，经反射后的路径长度为ri，则散射体坐标(xi,yi)为：建立关于目标位置(xMS,yMS)和ri的非线性欠定方程组，如公式(2)所示：其中：c表示光速，方程组中共有m个方程，m+2个未知变量；将公式(2)简写为：3.根据权利要求2所述的基于非线性约束最小二乘的单站定位方法，其特征在于：所述步骤五具体为：圆半径R表示为：因此有：cτ1-r1＝cτj+1-rj+1,j＝1,...,m-1(4)；联合公式(3)，得到宏蜂窝的圆环模型下求解目标位置和散射体位置的超定方程组，如下式所示：上式方程组共2m-1个方程，m+2个未知变量，当m>3时，式(5)即为超定方程组。4.根据权利要求3所述的基于非线性约束最小二乘的单站定位方法，其特征在于：所述步骤六具体为：由于AOA和TOA测量误差，公式(5)中等号不总是成立，因此将公式(5)写为：其中：x＝(xMS,yMS,ri)T，χ＝(r1,rj+1)T，εi(x)和ξj(χ)为残差；故对目标位置的估计，通过最小化如下目标函数得到：其中：同时待估的目标位置(xMS,yMS)应处于以最小传播距离lmin＝cτmin为半径，BS为圆心的圆内，同时最大最小到达角将MS限制在圆心角为α的扇形区域，扇形的两条半径用向量表示为和长为lmin，α1为...
【专利技术属性】
技术研发人员：田增山，舒月月，李勇，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50
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