【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟小区与宏小区协作的室内定位系统及方法
本专利技术涉及一种室内定位方法，具体涉及一种基于虚拟小区与宏小区协作的室内定位系统及方法。
技术介绍
随着数据业务和多媒体业务的快速增加，人们对定位的需求日益增大。目前的大多数定位算法是针对二维平面展开研究的，然而在实际应用中常常需要提供节点的三维位置信息，室内三维定位技术较二维平面定位具有更大的实用价值。由于室内环境的特殊性与复杂性，使得室内三维定位技术面临需要克服室内环境因素对信号强度的影响，进而给用户提供高精度、低复杂度、立体化的定位服务。中国专利CN201710697495.1，其公开了一种基于环境反向散射的室内定位方法和装置，其采用多天线标签，结合波束扫描，实现室内定位。但二维波束中垂直方向的天线下倾角是固定的，只是利用水平方向的空域资源，能量的汇聚度不够高，从而限制了覆盖范围。中国专利CN201610813895.X，其公开了高精度三维实景室内外一体化定位方法及装置，其方法是将GPS定位结果引入室内，在室内选取GPS坐标可测的几个基准点，以基准点为...
【技术保护点】
1.一种基于虚拟小区与宏小区协作的室内定位方法，其特征在于，该方法针对的室内定位系统包含：至少一个宏基站P
【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟小区与宏小区协作的室内定位方法，其特征在于，该方法针对的室内定位系统包含：至少一个宏基站Pmac、一个包含至少三个微基站Pmic1、Pmic2、Pmic3的虚拟小区，及虚拟小区服务的终端Uv；所述宏基站和微基站作为节点，该系统中包含宏基站在内的至少有四个节点不在同一平面上；其中，所述微基站的覆盖半径小于所述宏基站的覆盖半径；所述终端Uv所属虚拟小区中的微基站Pmic1、Pmic2、Pmic3共享终端Uv的数据，该终端Uv为待定位终端；该方法包含：
(S100)设定所述终端Uv处于所述宏基站Pmac覆盖范围中，根据所述终端Uv与微基站的相对位置和信道条件建立虚拟小区，选择至少3个微基站Pmic1、Pmic2、Pmic3组成虚拟小区；
(S200)估计所述宏基站Pmac到所述终端Uv的信道矩阵Hmv，估计所述宏基站Pmac到各宏终端Uuj的信道矩阵Hmuj，j＝0……K，j为自然数，估计所述虚拟小区中微基站Pmic1、Pmic2、Pmic3分别到所述终端Uv的信道矩阵Hv1、Hv2、Hv3；
(S300)根据最大信漏噪比准则和零空间映射准则，构造分层预编码，包括：表层预编码w表和里层预编码w里，所述虚拟小区的终端Uv的表层预编码相同，且构造分层预编码满足：对所述虚拟小区周围宏终端Uuj做预编码时，所述虚拟小区的终端Uv所受干扰最小；预编码w为表层预编码w表和里层预编码w里的乘积，为w＝w表·w里；
(S400)根据分层预编码进行波束形成；
(S500)终端检测及空间定位：通过RSSI距离损耗模型求得待定位终端Uv与各节点Pi(i＝1,2,……,L；L≥4)之间的距离li(i＝1,2,……,L；L≥4)，设微基站Pmic1、Pmic2、Pmic3对应节点Pi(i＝1,2,3)，宏基站对应节点P4，分别以各节点Pi(i＝1,2,3,4)为圆心，距离li(i＝1,2,3,4)为半径得到四个球，待定位终端在这四个球所围成的空间区域中，确定以四个节点P1、P2、P3和P4的坐标为顶点的三棱锥外接球球心坐标，求出这四个球球心与三棱锥外接球球心连线与球面的交点，共四个内侧交点(xgi,ygi,zgi)(i＝1,2,3,4)，求此四个交点的加权质心，作为待定位终端Uv的位置坐标；
在加权质心计算时，加权因子μ1、μ2、μ2、μ4取距离误差因子与距离乘积的倒数，为：
式中，ρ1、ρ2、ρ3、ρ4分别为对应于l1、l2、l3和l4的距离误差因子；
则，待定位终端Uv的位置坐标，为：
2.根据权利要求1所述的基于虚拟小区与宏小区协作的室内定位方法，其特征在于，在步骤(S300)中，所述表层预编码的构造方法包含：
(S310)构造宏小区的表层预编码：
在宏小区中，设终端Uv的信漏噪比为：
式中，wmv,表为在宏小区中终端Uv的表层预编码，||Hmv·wmv,表||2为期望信号功率，为终端Uv泄漏到宏小区的终端Uuj的功率之和，||||表示求模值，σ2为高斯白噪声的方差；
根据最大信泄漏噪比原则，估计得到宏小区中基于终端Uv的表层预编码wmv,表，为：
式中，vecmax表示大特征根对应的特征矢量，上角标*表示共轭转置，上角标-1表示求逆；
(S320)构造虚拟小区的表层预编码：
在虚拟小区中，基于终端Uv的表层预编码wvv,表，为：
式中，Hvv为虚拟小区中微基站Pmic1、Pmic2、Pmic3基于终端Uv的聚合信道，且Hvv＝[Hvv1,Hvv2,Hvv3]，vecmax表示大特征根对应的特征矢量，上角标*表示共轭转置，上角标-1表示求逆；
(S330)构造宏小区的里层预编码：
设经过表层预编码，宏基站到终端Uv的等效信道为估计等效信道的零空间，取零空间的列作为里层预编码；根据零空间影射准则，估计得到宏小区基于终端Uv的里层预编码，为：
式中，vecmin表示小特征根对应的特征矢量，上角标*表示共轭转置，上角标-1表示求逆；
(S340)构造虚拟小区的里层预编码：
设经过表层预编码，虚拟基站到终端Uv之间的等效信道为虚拟小区中基于终端Uv的里层预编码wvv,表，为：
(S350)求宏小区中终端Uv的分层预编码wmv和虚拟小区中终端Uv的分层预编码wvv，为：wmv＝wmv,表·wmv,里；wv...
【专利技术属性】
技术研发人员：王衍文，王渭森，赵培焱，马晓璠，王世芳，雷霄龙，周锋，马玥，
申请(专利权)人：西京学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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