一种终端定位方法、装置及接收机制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种终端定位方法、装置及接收机，其中方法包括：获取目标终端在上一时刻的第一EKF状态向量，以及在当前时刻的初始终端信息和双差分测量值；初始终端信息包括初始终端位置数据和初始终端速度数据；基于预先设置的EKF，根据第一EKF状态向量和双差分测量值，得到在当前时刻的第二EKF状态向量；第二EKF状态向量包括第二终端位置误差数据、第二终端速度误差数据和第二单差分整数模糊度数据；根据初始终端信息和第二终端位置误差数据、第二终端速度误差数据和第二单差分整数模糊度数据，得到目标终端在当前时刻的目标终端信息。本发明专利技术实施例提高了终端定位的精准度。

【技术实现步骤摘要】
一种终端定位方法、装置及接收机
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种终端定位方法、装置及接收机。
技术介绍
全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)载波相位定位是一种众所周知的高精度定位技术。在GNSS载波相位定位中，GNSS接收机通过测量GNSS卫星信号所得的载波相位测量值，来精确地确定GNSS接收机的位置。其中，载波相位定位的关键之一是解出载波相位测量值中包含的未知整数模糊度，而获取未知整数模糊度一般由两个步骤组成：首先利用码相位和载波相位测量值求出接近真实整数模糊度的浮点解；然后基于浮点解以及其统计特性搜索最合适的整数解。在GNSS载波相位定位中，由码相位和载波相位测量值来求解整数模糊度浮点解的一种常用的方法是扩展卡尔曼滤波器(ExtendedKalmanFilter，EKF)。但是GNSS载波相位定位存在一定的局限性，例如GNSS载波相位定位无法在接收不到GNSS卫星信号的环境中工作。基于该局限性，目前提出一种基于无线电通信系统本身信号的载波相位定位方式，这种方式通过接收无线通信系统参考信号来获得载波相位测量值，因而不依赖GNSS卫星信号。但是由于无线电通信系统载波相位定位与GNSS载波相位的工作环境不同，适合于GNSS载波相位的EKF的设计并不适合于无线电通信系统的载波相位终端定位。例如，在大多数情况下，GNSS载波相位定位的EKF设计采用“短基线假设”，即GNSS参考接收机(即参考用户设备)和GNSS目标用户设备接收机(即目标用户设备)之间的距离相比GNSS接收机(包括参考用户设备和目标用户设备)和GNSS卫星的距离相比要小的非常多，以至于地面的GNSS参考用户设备和目标用户设备到卫星的单位方向矢量可认为相同。而在无线电通信系统载波相位终端定位中，“短基线假设”已不再成立，即无线载波相位定位中的参考用户设备和目标用户设备之间的距离不仅不一定会远小于参考用户设备和目标用户设备到基站的距离，有时甚至还会大于参考用户设备和目标用户设备到基站的距离，这导致适合于GNSS载波相位的EKF的设计会造成无线电通信系统的载波相位终端定位精准性较差的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种终端定位方法、装置及接收机，以解决现有技术中采用现有EKF进行载波相位定位时导致的无线电通信系统的载波相位终端定位精准性较差的问题。本专利技术实施例提供一种终端定位方法，包括：获取目标终端在上一时刻的第一扩展卡尔曼滤波器EKF状态向量，以及所述目标终端在当前时刻的初始终端信息和当前时刻的双差分测量值；所述初始终端信息包括初始终端位置数据和初始终端速度数据；基于预先设置的EKF，根据第一EKF状态向量和所述双差分测量值，得到所述目标终端在当前时刻的第二EKF状态向量；所述第二EKF状态向量包括第二终端位置误差数据、第二终端速度误差数据和第二单差分整数模糊度数据；根据所述初始终端信息和所述第二终端位置误差数据、第二终端速度误差数据和第二单差分整数模糊度数据，得到所述目标终端在当前时刻的目标终端信息；其中，所述双差分测量值包括到达时间差TDOA双差分测量值和载波相位双差分测量值。本专利技术实施例提供一种终端定位装置，包括：第一获取模块，用于获取目标终端在上一时刻的第一扩展卡尔曼滤波器EKF状态向量，以及所述目标终端在当前时刻的初始终端信息和当前时刻的双差分测量值；所述初始终端信息包括初始终端位置数据和初始终端速度数据；第二获取模块，用于基于预先设置的EKF，根据第一EKF状态向量和所述双差分测量值，得到所述目标终端在当前时刻的第二EKF状态向量；所述第二EKF状态向量包括第二终端位置误差数据、第二终端速度误差数据和第二单差分整数模糊度数据；第三获取模块，用于根据所述初始终端信息和所述第二终端位置误差数据、第二终端速度误差数据和第二单差分整数模糊度数据，得到所述目标终端在当前时刻的目标终端信息；其中，所述双差分测量值包括到达时间差TDOA双差分测量值和载波相位双差分测量值。本专利技术实施例提供一种接收机，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的终端定位方法的步骤。本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的终端定位方法的步骤。本专利技术实施例提供的终端定位方法、装置及接收机，通过基于预先设置的EKF，根据目标终端在上一时刻的第一EKF状态向量以及目标终端在当前时刻的双差分测量值，得到目标终端在当前时刻的第二EKF状态向量，然后基于第二EKF状态向量和预先得到的初始终端信息，得到目标终端在当前时刻的目标终端信息；此时基于第二EKF状态向量包括第二终端位置误差数据、第二终端速度误差数据和第二单差分整数模糊度数据，实现了通过将终端位置误差数据、终端速度误差数据和单差分整数模糊度数据作为EKF状态向量，避免了现有技术中在采用短基线假设设计EKF，即直接将未知的用户设备接收机位置作为EKF状态变量时，所设计得到的EKF不适用无线电通信系统的问题，进而避免了现有EKF在采用用户设备接收机位置作为EKF状态变量时，所导致的在非线性测量方程的线性化过程中带来的线性化误差，从而保证了第二EKF状态向量的准确性，进而提高了无线电通信系统的载波相位终端定位的精准性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中无线电通信系统的下行载波相位终端定位方式的示意图；图2为本专利技术实施例中终端定位方法的步骤流程图；图3为本专利技术实施例中根据初始终端信息以及第二EKF状态向量，得到目标终端在当前时刻的目标终端信息的步骤流程图；图4为本专利技术实施例中得到EKF的流程示意图；图5为本专利技术实施例中终端定位具体示例的流程示意图；图6为本专利技术实施例中终端定位装置的模块框图；图7为本专利技术实施例中接收机的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。基于无线电通信系统参考信号来定位的系统可分为上行定位和下行定位。利用基站发送的下行无线定位参考信号的定位，通常称为下行定位，利用终端上行无线定位参考信号的定位，通常称为上行定位。此外，无线网络载波相位定位也分为上行载波相位终端定位和下行载波相位终端定位两种方式。下面可以参见图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种终端定位方法，其特征在于，包括：/n获取目标终端在上一时刻的第一扩展卡尔曼滤波器EKF状态向量，以及所述目标终端在当前时刻的初始终端信息和当前时刻的双差分测量值；所述初始终端信息包括初始终端位置数据和初始终端速度数据；/n基于预先设置的EKF，根据第一EKF状态向量和所述双差分测量值，得到所述目标终端在当前时刻的第二EKF状态向量；所述第二EKF状态向量包括第二终端位置误差数据、第二终端速度误差数据和第二单差分整数模糊度数据；/n根据所述初始终端信息和所述第二终端位置误差数据、第二终端速度误差数据和第二单差分整数模糊度数据，得到所述目标终端在当前时刻的目标终端信息；/n其中，所述双差分测量值包括到达时间差TDOA双差分测量值和载波相位双差分测量值。/n

【技术特征摘要】
1.一种终端定位方法，其特征在于，包括：
获取目标终端在上一时刻的第一扩展卡尔曼滤波器EKF状态向量，以及所述目标终端在当前时刻的初始终端信息和当前时刻的双差分测量值；所述初始终端信息包括初始终端位置数据和初始终端速度数据；
基于预先设置的EKF，根据第一EKF状态向量和所述双差分测量值，得到所述目标终端在当前时刻的第二EKF状态向量；所述第二EKF状态向量包括第二终端位置误差数据、第二终端速度误差数据和第二单差分整数模糊度数据；
根据所述初始终端信息和所述第二终端位置误差数据、第二终端速度误差数据和第二单差分整数模糊度数据，得到所述目标终端在当前时刻的目标终端信息；
其中，所述双差分测量值包括到达时间差TDOA双差分测量值和载波相位双差分测量值。


2.根据权利要求1所述的终端定位方法，其特征在于，获取目标终端在当前时刻的初始终端信息，包括：
根据所述目标终端在上一时刻的第一终端信息，得到所述初始终端信息。


3.根据权利要求2所述的终端定位方法，其特征在于，所述根据所述目标终端在上一时刻的第一终端信息，得到所述初始终端信息，包括：
根据所述第一终端信息包括的第一终端位置数据和第一终端速度数据，以及所述当前时刻与上一时刻之间的时间间隔，得到所述初始终端位置数据；
将所述第一终端速度数据确定为所述初始终端速度数据。


4.根据权利要求1所述的终端定位方法，其特征在于，获取目标终端在上一时刻的第一扩展卡尔曼滤波器EKF状态向量，包括：
确定所述第一EKF状态向量中的第一终端位置误差数据和第一终端速度误差数据为零；
当所述上一时刻为初始时刻时，根据下述公式，计算得到所述第一EKF状态向量中的第一单差分整数模糊度数据：




表示所述初始时刻的单差分整数模糊度，表示基于参考终端a、目标终端b和基站i得到的初始时刻的载波相位单差分测量值，表示基于参考终端a、目标终端b和非参考基站i得到的初始时刻的TOA单差分测量值，λ表示与载波频率对应的波长。


5.根据权利要求1所述的终端定位方法，其特征在于，所述根据所述初始终端信息和所述第二终端位置误差数据、第二终端速度误差数据和第二单差分整数模糊度数据，得到所述目标终端在当前时刻的目标终端信息，包括：
根据所述初始终端信息以及所述第二终端位置误差数据和第二终端速度误差数据，得到当前时刻的第二终端信息；
根据所述第二终端信息以及所述第二单差分整数模糊度数据，得到所述目标终端信息。


6.根据权利要求5所述的终端定位方法，其特征在于，所述根据所述初始终端信息以及所述第二终端位置误差数据和第二终端速度误差数据，得到当前时刻的第二终端信息，包括：
计算所述初始终端位置数据与所述第二终端位置误差数据的第一和值，并将所述第一和值确定为当前时刻的第二终端位置数据；
计算所述初始终端速度数据与所述第二终端速度误差数据的第二和值，并将所述第二和值确定为当前时刻的第二终端速度数据；
其中，所述第二终端信息包括所述第二终端位置数据和第二终端速度数据。


7.根据权利要求6所述的终端定位方法，其特征在于，
所述计算所述初始终端位置数据与所述第二终端位置误差数据的第一和值，并将所述第一和值确定为当前时刻的第二终端位置数据，包括：
根据所述初始终端位置数据和所述第二终端位置误差数据，通过下述公式，计算得到所述第二终端位置数据：



其中，表示所述第二终端位置数据，表示所述初始终端位置数据，表示所述第二终端位置误差数据，表示所述目标终端在三维坐标x轴方向上的位置误差数据；表示所述目标终端在三维坐标y轴方向上的位置误差数据；表示所述目标终端在三维坐标z轴方向上的位置误差数据；
所述计算所述初始终端速度数据与所述第二终端速度误差数据的第二和值，并将所述第二和值确定为当前时刻的第二终端速度数据，包括：
根据所述初始终端速度数据和所述第二终端速度误差数据，通过下述公式，计算得到所述第二终端速度数据：



其中，表示所述第二终端速度数据，表示所述初始终端速度数据，表示所述第二终端速度误差数据；表示所述目标终端在三维坐标x轴方向上的速度误差数据；表示所述目标终端在三维坐标y轴方向上的速度误差数据；表示所述目标终端在三维坐标z轴方向上的速度误差数据。


8.根据权利要求5所述的终端定位方法，其特征在于，所述根据所述第二终端信息以及所述第二单差分整数模糊度数据，得到所述目标终端信息，包括：
根据预先得到的当前时刻的载波相位测量值和所述第二单差分整数模糊度数据，对所述第二终端信息进行修正，得到所述目标终端信息。


9.根据权利要求1所述的终端定位方法，其特征在于，所述根据所述初始终端信息和所述第二终端位置误差数据、第二终端速度误差数据和第二单差分整数模糊度数据，得到所述目标终端在当前时刻的目标终端信息之后，还包括：
将所述第二终端位置误差数据和第二终端速度误差数据重置为0，并将所述第二单差分整数模糊度数据确定为下一时刻的单差分整数模糊度数据。


10.根据权利要求1所述的终端定位方法，其特征在于，所述获取目标终端在上一时刻的第一扩展卡尔曼滤波器EKF状态向量，以及所述目标终端在当前时刻的初始终端信息和当前时刻的双差分测量值之后，且在基于预先设置的EKF，根据第一EKF状态向量和所述双差分测量值，得到所述目标终端在当前时刻的第二EKF状态向量之前，还包括：
根据所述第一EKF状态向量，得到当前时刻用于载波相位定位的EKF离散状态转移方程；
根据所述双差分测量值，得到当前时刻的EKF测量方程；
根据所述EKF离散状态转移方程和EKF测量方程，构建所述EKF。


11.根据权利要求10所述的终端定位方法，其特征在于，所述根据所述第一EKF状态向量，得到当前时刻用于载波相位定位的EKF离散状态转移方程，包括：
基于所述第一EKF状态向量，通过下述公式，对所述EKF离散状态转移方程进行表示：
x(k+1)＝F(k)x(k)+wx(k)；
其中，






E[wx]＝0；
其中，x(k+1)表示所述第二EKF状态向量，x(k)表示所述第一EKF状态向量，F表示状态转移矩阵，wx表示测量噪声，I表示单位矩阵，0表示零矩阵，ΔT表示所述当前时刻与上一时刻之间的时间间隔，m为发送测量参考信号的基站的数量，E[wx]表示所述测量噪声的均值。


12.根据权利要求10所述的终端定位方法，其特征在于，所述根据所述双差分测量值，得到当前时刻的EKF测量方程，包括：
根据所述双差分测量值，通过下述公式，对所述EKF测量方程进行表示:
y(k+1)＝h(x(k+1))+wy(k+1)；
其中，
























E[wy]＝0；
其中，y(k+1)表示所述双差分测量值，yP(k+1)表示当前时刻所有的TDOA双差分测量值，yL(k+1)表示当前时刻所有的载波相位双差分测量值；表示基于参考终端a、目标终端b、非参考基站i和参考基站j得到的当前时刻的TDOA双差分测量值，表示基于参考终端a、目标终端b、非参考基站i和参考基站j得到的当前时刻的载波相位双差分测量值，其中m为所有基站的总数量，i不等于j；
x(k+1)表示所述第二EKF状态向量，h(x(k+1))表示所述双差分测量值与所述第二EKF状态向量之间的非线性函数关系，hP(x(k+1))表示所述TDOA双差分测量值与所述第二EKF状态向量之间的非线性函数关系，hL(x(k+1))表示所述载波相位双差分测量值与所述第二EKF状态向量之间的非线性函数关系，表示基于参考终端a、目标终端b、非参考基站i和参考基站j得到的距离的双差分值，表示基于参考终端a、目标终端b、非参考基站i和参考基站j得到的双差分整数模糊度，λ表示与载波频率对应的波长；
wy(k+1)表示测量噪声，wP(k+1)表示当前时刻所有的TDOA双差分测量值的测量噪声，wL(k+1)表示当前时刻所有的载波相位双差分测量值的测量噪声，表示基于参考终端a、目标终端b、非参考基站i和参考基站j得到的当前时刻的TDOA双差分测量值的测量噪声，表示基于参考终端a、目标终端b、非参考基站i和参考基站j得到的当前时刻的载波相位双差分测量值的测量噪声；
E[wy]表示所述测量噪声的均值。


13.根据权利要求12所述的终端定位方法，其特征在于，所述根据所述双差分测量值，得到当前时刻的EKF测量方程之后，还包括：
根据所述目标终端的初始终端位置数据，对所述EKF测量方程进行线性化处理。


14.根据权利要求13所述的终端定位方法，其特征在于，所述根据所述目标终端的初始终端位置数据，对所述EKF测量方程进行线性化处理，包括：
根据所述目标终端的初始终端位置数据，通过下述公式，对所述EKF测量方程进行线性化处理：















(i＝1,…,m；i≠j)；
其中，表示参考终端a分别与非参考基站i和参考基站j之间的真实距离的差值，表示目标终端b与非参考基站i之间的预测距离，表示目标终端b与参考基站j之间的预测距离；

表示从非参考基站i指向目标终端b的初始终端位置数据所对应初始位置的归一化视线LOS矢量，表示从参考基站j指向目标终端b的初始终端位置数据所对应初始位置的LOS矢量，δr表示所述目标终端的终端位置误差数据；

表示基于参考终端a、目标终端b、非参考基站i和参考基站j得到的双差分整数模糊度，λ表示与载波频率对应的波长；

表示目标终端b到第l个基站的真实距离，l表示所有基站中的任一基站；和分别表示所述初始终端位置数据映射在三维坐标x轴、y轴和z轴上的位置分量数据，xl、yl和zl分别表示基站l在三维坐标x轴、y轴和z轴上的位置分量数据。


15.一种终端定位装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取目标终端在上一时刻的第一扩展卡尔曼滤波器EKF状态向量，以及所述目标终端在当前时刻的初始终端信息和当前时刻的双差分测量值；所述初始终端信息包括初始终端位置数据和初始终端速度数据；
第二获取模块，用于基于预先设置的EKF，根据第一EKF状态向量和所述双差分测量值，得到所述目标终端在当前时刻的第二EKF状态向量；所述第二EKF状态向量包括第二终端位置误差数据、第二终端速度误差数据和第二单差分整数模糊度数据；
第三获取模块，用于根据所述初始终端信息和所述第二终端位...

【专利技术属性】
技术研发人员：达人，张振宇，任斌，李刚，于大飞，郑占旗，孙韶辉，
申请(专利权)人：大唐移动通信设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11