本发明专利技术提供一种网络定位方法、装置、电子设备和存储介质，包括：预设网络定位系统每一个锚节点与用户之间相互发送测量帧；测量帧中包括当前发送方的发送时间戳以及之前交互的历史测量帧的历史估计接收时间；最终接收方基于最终的测量帧估计接收时间、最终的测量帧估计入射角度、本地存储的历史测量帧的发送时间和最终的测量帧中的历史估计接收时间以对应于预设网络定位系统的定位规则计算用户的位置；估计接收时间为基于低秩张量分解对接收的多径信号进行分离后确定的直达径信号到达时间，估计入射角度为直达径信号的入射角度。本发明专利技术提供的方法、装置、电子设备和存储介质，通过高精度多径信号分辨，高效实现复杂传播环境下的高精度网络定位。下的高精度网络定位。下的高精度网络定位。
【技术实现步骤摘要】
网络定位方法、装置、电子设备和存储介质
[0001]本专利技术涉及无线网络定位
，尤其涉及一种网络定位方法、装置、电子设备和存储介质。
技术介绍
[0002]高精度的用户位置信息在军民领域发挥着至关重要的作用，典型应用包括导航追踪、环境探测、无人机编队控制、车联网、工业互联网等。目前最广为使用的定位系统是基于卫星的定位导航系统，如美国GPS、欧洲的伽利略和中国的北斗系统，其定位精度在米级到亚米量级。然而在复杂传播环境下，如室内、建筑物密集区域，受到遮挡、电磁干扰、多径等因素影响，上述卫星导航系统性能迅速恶化，无法满足高精度定位的需求；另外，卫星导航系统亚米量级的性能极限无法满足车联网等新型应用的厘米级定位需求。由此，发展新型定位技术以弥补上述无限定位网络系统的不足，成为工业界和学术界关注的重点。
[0003]基于无线网络的定位系统凭借着覆盖范围广、硬件成本低等优点，被认为是实现无逢覆盖的一项重要技术。然而在复杂无线传播环境下，受到多径信号的相关干扰，其定位精度尚无法达到厘米级需求，存在巨大的提升优化空间。因此，如何消除多径干扰，从而从接收信号中获取高精度用户位置成为了关键点。然而，现有的多径分辨算法有效性不高，计算复杂度高，成为了提升无线网络定位精度的瓶颈。
[0004]因此，如何解决现有的无线网络定位领域中由于多径接收信号的多径分离处理的有效性低且计算复杂度高导致的无线网络定位精度尚无法达到厘米级需求情况的持续存在，仍然是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术提供一种网络定位方法、装置、电子设备和存储介质，用以解决现有的无线网络定位中由于多径信号分离效果差且计算复杂度高导致的无线网络定位精度尚无法达到厘米级需求的问题，通过在预设网络定位系统中的每一对锚节点和待定位用户之间互相发送测量帧进行交互，测量帧中携带了历史交互的时间戳信息用于消除节点间的时钟误差。交互过程中每一条测量帧的接收方采用了基于低秩张量分解方法对多径信号进行分离，从而估计直达径信号的接收时间和信号入射角度。所提的基于低秩张量分解的多径信号分辨算法联合考虑了不同到达路径信号在各个维度上的差异，利用低秩张量分解的唯一性条件弱实现多径信号的有效分离，同时算法的计算复杂度也大幅度降低。相比于传统方法，此方法适用于更具一般性，对系统和信号模型没有过多的假设。通过高精度多径信号分辨，本专利技术提供的基于张量分解的定位方法高效实现了复杂传播环境下的高精度网络定位。
[0006]本专利技术提供一种网络定位方法，包括：
[0007]预设网络定位系统中的每一个锚节点与待定位用户之间相互发送测量帧；
[0008]其中，所述测量帧中包括当前发送方的发送时间戳以及之前交互的历史测量帧的
历史估计接收时间；
[0009]最终接收方基于最终的测量帧估计接收时间、最终的测量帧估计入射角度、本地存储的历史测量帧的发送时间和最终的测量帧中的历史估计接收时间以对应于所述预设网络定位系统的定位规则计算所述用户的位置；
[0010]其中，所述估计接收时间为对应接收方基于低秩张量分解对接收的多径信号进行分离后确定的直达径信号到达时间，所述估计入射角度为所述估计接收时间对应的直达径信号的入射角度。根据本专利技术提供的一种网络定位方法，
[0011]若所述预设网络定位系统中的N1个锚节点之间时间同步，则对应于所述预设网络定位系统的定位规则为基于所述用户与所述N1个锚节点各自之间单向上行通信每个锚节点接收的所述用户发送的测量帧的发送时间戳和估计接收时间和信号入射角度计算所述用户的位置，其中，N1≥3且为整数；
[0012]若所述预设网络定位系统中的N2个锚节点之间时间不同步，则对应于所述预设网络定位系统的定位规则为基于所述用户与所述N2个锚节点各自之间双向上下行通信用户接收的测量帧最终测量帧中包括的上行发送时间戳、下行发送时间戳、上行估计接收时间和下行估计接收时间和信号入射角度计算所述用户的位置，其中，N2≥1且为整数。
[0013]根据本专利技术提供的一种网络定位方法，所述估计接收时间为对应接收方基于低秩张量分解对接收的多径信号进行分离后确定的直达径信号到达时间，所述估计入射角度为所述估计接收时间对应的直达径信号的入射角度，具体包括：
[0014]基于预设接收方天线阵列确定接收信号相对于所述天线阵列的相对带宽；
[0015]基于所述相对带宽确定所述预设网络定位系统观测的目标带宽系统，所述目标带宽系统为窄带系统或宽带系统；
[0016]将所述目标带宽系统的阵列观测转换成目标高阶张量，其中，若所述目标带宽系统为窄带系统，则所述目标高阶张量为基于第一预设规则转换得到的窄带高阶张量，若所述目标带宽系统为宽带系统，则所述目标高阶张量为基于第二预设规则转换得到的宽带高阶张量；
[0017]对所述目标高阶张量采用低秩张量分解优化模型进行多径信号分离，并估计每条多径信号的传输时延和入射角度；
[0018]确定所述传输时延中最小值对应的多径信号为直达径信号；
[0019]确定所述最小值为所述估计接收时间，确定所述直达径信号的入射角度为所述估计入射角度。
[0020]根据本专利技术提供的一种网络定位方法，所述基于所述相对带宽确定所述预设网络定位系统观测的目标带宽系统，具体包括：
[0021]若所述预设网络定位系统中仅有一个锚节点，且对应于所述预设网络定位系统的定位规则为基于所述一个锚节点的双边测距法，而且所述信号波形为单载波调制，则以一个锚节点接收的所述信号相对于所述天线阵列的相对带宽确定所述预设网络定位系统观测的目标带宽系统；
[0022]若所述预设网络定位系统中仅有一个锚节点，且对应于所述预设网络定位系统的定位规则为双向同步机制的单锚点定位法，而且所述信号波形为多载波调制，则以一个锚节点接收的多个载波对应的各个信号相对于所述天线阵列的相对带宽确定所述预设网络
定位系统观测的目标带宽系统；
[0023]若所述预设网络定位系统为时钟同步的多锚节点组成且所述信号波形为多载波调制，则以所述多锚节点中所有锚节点各自接收的多个载波对应的各个信号相对于所述天线阵列的相对带宽确定所述预设网络定位系统观测的目标带宽系统；
[0024]若所述预设网络定位系统为时钟同步的多锚节点组成且所述信号波形为单载波调制，则以所述多锚节点中所有锚节点各自接收的单载波信号相对于所述天线阵列的相对带宽确定所述预设网络定位系统观测的目标带宽系统。
[0025]根据本专利技术提供的一种网络定位方法，若所述目标带宽系统为窄带系统，则所述目标高阶张量为基于第一预设规则转换得到的窄带高阶张量，若所述目标带宽系统为宽带系统，则所述目标高阶张量为基于第二预设规则转换得到的宽带高阶张量，具体包括：
[0026]若所述目标带宽系统为窄带系统，
[0027]对所述窄带系统的阵列观测在时域进行互相关操作，得到在接收方任一根接收天线的信号时域相关结果；
[0028]基于所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种网络定位方法，其特征在于，包括：预设网络定位系统中的每一个锚节点与待定位用户之间相互发送测量帧；其中，所述测量帧中包括当前发送方的发送时间戳以及之前交互的历史测量帧的历史估计接收时间；最终接收方基于最终的测量帧估计接收时间、最终的测量帧估计入射角度、本地存储的历史测量帧的发送时间和最终的测量帧中包含的历史估计接收时间以对应于所述预设网络定位系统的定位规则计算所述用户的位置；其中，所述估计接收时间为对应接收方基于低秩张量分解对接收的多径信号进行分离后确定的直达径信号到达时间，所述估计入射角度为所述估计接收时间对应的直达径信号的入射角度。2.根据权利要求1所述的网络定位方法，其特征在于，若所述预设网络定位系统中的N1个锚节点之间时间同步，则对应于所述预设网络定位系统的定位规则为基于所述用户与所述N1个锚节点各自之间单向上行通信，每个锚节点接收的所述用户发送的测量帧的发送时间戳，估计接收时间以及信号入射角度，计算所述用户的位置，其中，N1≥3且为整数；若所述预设网络定位系统中的N2个锚节点之间时间不同步，则对应于所述预设网络定位系统的定位规则为基于所述用户与所述N2个锚节点各自之间双向上下行通信用户接收的测量帧最终测量帧中包括的上行发送时间戳、下行发送时间戳、上行估计接收时间，估计下行接收时间和入射角度，计算所述用户的位置，其中，N2≥1且为整数。3.根据权利要求1或2所述的网络定位方法，其特征在于，所述估计接收时间为对应接收方基于低秩张量分解对接收的多径信号进行分离后确定的直达径信号到达时间，所述估计入射角度为所述估计接收时间对应的直达径信号的入射角度，具体包括：基于预设接收方天线阵列确定接收信号相对于所述天线阵列的相对带宽；基于所述相对带宽确定所述预设网络定位系统观测的目标带宽系统，所述目标带宽系统为窄带系统或宽带系统；将所述目标带宽系统的阵列观测转换成目标高阶张量，其中，若所述目标带宽系统为窄带系统，则所述目标高阶张量为基于第一预设规则转换得到的窄带高阶张量，若所述目标带宽系统为宽带系统，则所述目标高阶张量为基于第二预设规则转换得到的宽带高阶张量；对所述目标高阶张量采用低秩张量分解优化模型进行多径信号分离，并估计每条多径信号的传输时延和入射角度；确定所述传输时延中最小值对应的多径信号为直达径信号；确定所述最小值为所述估计接收时间，确定所述直达径信号的入射角度为所述估计入射角度。4.根据权利要求3所述的网络定位方法，其特征在于，所述基于所述相对带宽确定所述预设网络定位系统观测的目标带宽系统，具体包括：若所述预设网络定位系统中仅有一个锚节点，且对应于所述预设网络定位系统的定位规则为基于所述一个锚节点的双边测距法，而且所述信号波形为单载波调制，则以一个锚节点接收的所述信号相对于所述天线阵列的相对带宽确定所述预设网络定位系统观测的
目标带宽系统；若所述预设网络定位系统中仅有一个锚节点，且对应于所述预设网络定位系统的定位规则为双向同步机制的单锚点定位法，而且所述信号波形为多载波调制，则以一个锚节点接收的多个载波对应的各个信号相对于所述天线阵列的相对带宽确定所述预设网络定位系统观测的目标带宽系统；若所述预设网络定位系统为时钟同步的多锚节点组成且所述信号波形为多载波调制，则以所述多锚节点...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈渊，赵涵颖，黄铭涛，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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