一种用于移动通信系统的终端跟踪定位方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于移动通信系统的终端跟踪定位方法。通过本发明专利技术的技术方案，可以指导锚点如何逐步移动最终趋于目标位置，可以动态跟踪，高精度定位目标位置，而不受目标是否在锚点包围区域内的影响，可以达到快速定位，并且定位精确的目的。此方案可应用于各种环境下的定位场景。

A terminal tracking and positioning method for mobile communication systems

The invention discloses a terminal tracking and positioning method for mobile communication system. Through the technical scheme of the invention can guide the anchor how to gradually move the target position finally, dynamic tracking, high positioning accuracy of target position, regardless of whether the target at the anchor point surrounded by the affected areas, which can achieve fast and accurate positioning, positioning. This scheme can be applied to location scenarios in various environments.

【技术实现步骤摘要】
一种用于移动通信系统的终端跟踪定位方法
本专利技术涉及通信定位领域，更具体的，涉及一种用于移动通信系统的终端跟踪定位方法。
技术介绍
移动通信系统中，基于基站等锚点的定位算法的原理在于通过多个锚点接收机测量无线电波的相关参数(如传输时间、功率、相位和角度等)，并根据特定的算法估计被测物体的位置。由于在定位过程中存在病态矩阵、噪声影响、多径效应等诸多因素，会造成单纯三角定位估计误差较大。虽然学术界提出了如WLLS，NLS等算法，提高算法精度，然而各类算法的应用场景依然受限，特别是当目标终端处于定位锚点围成的多边形区域外较远位置时，造成存在无法定位的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。本专利技术考虑当定位锚点可以移动场景下的定位算法，算法可以指导锚点如何逐步移动最终趋于目标位置，可以动态跟踪，高精度定位目标位置，而不受目标是否在锚点包围区域内的影响。为实现上述目的，本专利技术提供一种用于移动通信系统的终端跟踪定位方法，包括以下步骤：步骤一，对待测信号参数进行测量，得到包含待估计参数的观察值向量的信号参数测量矢量r；步骤二，根据预设的测量标准，建立线性方程组；步骤三，根据预设的第一算法计算目标位置坐标估计值；步骤四，判断所述目标位置坐标估计值是否小于等于预设的精度阈值；如果小于等于预设的精度阈值，则结束；如果不小于预设的精度阈值，则进行步骤五；步骤五，判断目标的方向及距离；步骤六，根据步骤五的结果计算锚点前行方向；步骤七，重复步骤一至五直至步骤四中结果小于等于预设的精度阈值。进一步的，所述步骤一具体为：多个定位锚点同时测量无线系统参考信号到达的时间和/或功率，得到锚点测量向量r信号参数测量矢量r的计算如下：r＝f(x)+n；其中，r是包含待估计参数的观察值向量，x是坐标向量，f(x)表示与定位方法相关的目标坐标函数。进一步的，所述步骤二中的线性方程组计算如下：b＝Aθ+q；其中θ＝(ATA)-1Ab，R＝x2+y2+z2，q＝[mTOA,2,1mTOA,3,1…mTOA,N,N-1]T，m为噪声相关参数。具体的，所述噪声相关参数m为：其中nTOA＝[nTOA,1nTOA,2…nTOA,L]T。更优的，所述步骤二中的所述预设的测量标准为TOA、TDOA、RSS、DOA中的一种。更优的，所述步骤三中的所述第一算法具体为最小二乘估计值算法。进一步的，所述判断所述目标位置坐标估计值是否小于等于预设的精度阈值具体为：计算估计的坐标的均方误差，判断所述均方误差是否小于等于预设的精度阈值，所述均方误差具体计算公式如下，其中表示目标坐标估计值。Xn为第n个锚点的坐标值。rn为测量到的目标距第n个锚点的距离，N表示锚点数量。更优的，所述精度阈值取为90-110。通过本专利技术的技术方案，可以指导锚点如何逐步移动最终趋于目标位置，可以动态跟踪，高精度定位目标位置，而不受目标是否在锚点包围区域内的影响，可以达到快速定位，并且定位精确的目的。此方案可应用于各种环境下的定位场景。附图说明图1示出了本专利技术一种用于移动通信系统的终端跟踪定位方法的流程图；图2示出了本专利技术实施例的定位锚点组迭代趋于目标示意图；图3示出了本专利技术实施例的目标定位仿真结果图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。移动通信系统中，基于基站等锚点的定位算法的原理在于通过多个锚点接收机测量无线电波的相关参数(如传输时间、功率、相位和角度等)，并根据特定的算法估计被测物体的位置。图1示出了本专利技术一种用于移动通信系统的终端跟踪定位方法的流程图。如图1所示，一种用于移动通信系统的终端跟踪定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，对待测信号参数进行测量，得到包含待估计参数的观察值向量的信号参数测量矢量r；步骤二，根据预设的测量标准，建立线性方程组；步骤三，根据预设的第一算法计算目标位置坐标估计值；步骤四，判断所述目标位置坐标估计值是否小于等于预设的精度阈值；如果小于等于预设的精度阈值，则结束；如果不小于预设的精度阈值，则进行步骤五；步骤五，判断目标的方向及距离；步骤六，根据步骤五的结果计算锚点前行方向；步骤七，重复步骤一至五直至步骤四中结果小于等于预设的精度阈值。进一步的，所述步骤一具体为：多个定位锚点同时测量无线系统参考信号到达的时间和/或功率，得到锚点测量向量r信号参数测量矢量r的计算如下：r＝f(x)+n；其中，r是包含待估计参数的观察值向量，x是坐标向量，f(x)表示与定位方法相关的目标坐标函数。进一步的，所述步骤二中的线性方程组计算如下：b＝Aθ+q；其中θ＝(ATA)-1Ab，R＝x2+y2+z2，q＝[mTOA,2,1mTOA,3,1…mTOA,N,N-1]T，m为噪声相关参数。进一步的，所述噪声相关参数m为：其中nTOA＝[nTOA,1nTOA,2…nTOA,L]T。其中，n为每个锚点的噪声，包括但不限于为每个锚点的信道噪声。较优的，所述步骤二中的所述预设的测量标准为TOA、TDOA、RSS、DOA中的一种。较优的，所述步骤三中的所述第一算法具体为最小二乘估计值算法。进一步的，所述判断所述目标位置坐标估计值是否小于等于预设的精度阈值具体为：计算估计的坐标的均方误差，判断所述均方误差是否小于等于预设的精度阈值，所述均方误差具体计算公式如下，其中表示目标坐标估计值。Xn为第n个锚点的坐标值。rn为测量到的目标距第n个锚点的距离，N表示锚点数量。其中步骤五，判断目标的方向及距离和步骤六，根据步骤五的结果计算锚点前行方向可采用现有技术进行计算和判断。此处不再一一赘述。较优的，所述精度阈值取为90-110。下面针对本专利技术的技术方案提出以下具体实施例。首先，先对整体的技术方案进行分析对于经典的基于波达时间(TOA)、波达时间差(TDOA)及信号强度(RSS)定位检测算法，对目标的位置坐标估计都可将其分为以下几个步骤：(1)观测(2)建立观测假设方程(3)算法求解目标位置坐标从算法层面上看，根据测量结果，可以建立数学解析式：r＝f(x)+n(1)其中r是包含待估计参数的观察值向量，x是坐标向量，f(x)表示与定位方法相关的目标坐标函数。如基于TOA的二维平面定位情况下，(1)可以表达为：rTOA＝fTOA(x)+nTOA(2)其中nTOA＝[nTOA,1nTOA,2…nTOA,L]TTDOA情况下RSS情况下DOA时三维信号模型在二维信号基础上加上z坐标信息，如传统的定位算法分非线性算及线性算法，线性算法根据线性算法通过线性变换构造方程组求解坐标估计值，如b＝Aθ+q(8)则θ＝(ATA)-1Ab(9)其中θ为待估计参数向量，如基于TOA的定位，则θ＝[x,y,z,R]T其中R＝x2+y2+z2q＝[mTOA,2,1mTOA,3,1…mTOA,N,N-1]T，m为噪声相关参数，由下式表示：由公式(9)可以看出，由于方程存在病态矩阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于移动通信系统的终端跟踪定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，对待测信号参数进行测量，得到包含待估计参数的观察值向量的信号参数测量矢量r；步骤二，根据预设的测量标准，建立线性方程组；步骤三，根据预设的第一算法计算目标位置坐标估计值；步骤四，判断所述目标位置坐标估计值是否小于等于预设的精度阈值；如果小于等于预设的精度阈值，则结束；如果不小于预设的精度阈值，则进行步骤五；步骤五，判断目标的方向及距离；步骤六，根据步骤五的结果计算锚点前行方向；步骤七，重复步骤一至五直至步骤四中结果小于等于预设的精度阈值。

【技术特征摘要】
1.一种用于移动通信系统的终端跟踪定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，对待测信号参数进行测量，得到包含待估计参数的观察值向量的信号参数测量矢量r；步骤二，根据预设的测量标准，建立线性方程组；步骤三，根据预设的第一算法计算目标位置坐标估计值；步骤四，判断所述目标位置坐标估计值是否小于等于预设的精度阈值；如果小于等于预设的精度阈值，则结束；如果不小于预设的精度阈值，则进行步骤五；步骤五，判断目标的方向及距离；步骤六，根据步骤五的结果计算锚点前行方向；步骤七，重复步骤一至五直至步骤四中结果小于等于预设的精度阈值。2.根据权利要求1所述的一种用于移动通信系统的终端跟踪定位方法，其特征在于，所述步骤一具体为：多个定位锚点同时测量无线系统参考信号到达的时间和/或功率，得到锚点测量向量r信号参数测量矢量r的计算如下：r＝f(x)+n；其中，r是包含待估计参数的观察值向量，x是坐标向量，f(x)表示与定位方法相关的目标坐标函数。3.根据权利要求1所述的一种用于移动通信系统的终端跟踪定位方法，其特征在于，所述步骤二中的线性方程组计算如下：b＝Aθ+q；其中θ＝(ATA)-1Ab，R＝x2+y2+z2，q＝[mTOA,2,1mTOA,3,1…mTOA,N,N-1]T，m为噪声相关参数。4.根据权利要求3所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃焕勇，
申请(专利权)人：广州彩频通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44