本发明专利技术公开了一种异构网络中用户道路感知定位方法，提出了一种基于道路和子路段两个尺度特征匹配的异构网络道路感知定位方法。该方法主要包括双尺度信号特征提取过程和分段道路感知定位过程。在双尺度信号特征提取过程中，对来自异构基站的接收信号参考功率值进行分割，分别提取道路序列和子段序列的接收信号参考功率值特征。此外，应用曲线拟合技术将接收信号参考功率值映射到每个子段的位置。在分段道路感知定位过程中，通过特征匹配确定道路序列和子段序列的UE指标。最后，通过对拟合曲线在子段内的回归得到UE的位置。线在子段内的回归得到UE的位置。线在子段内的回归得到UE的位置。
【技术实现步骤摘要】
一种异构网络中用户道路感知定位方法及系统
[0001]本专利技术属于基于基站信号定位领域，尤其涉及一种在异构基站系统下通过多基站接收信号参考功率值分析的用户道路感知定位方法。
技术介绍
[0002]在公共安全防护、商业经济运营、网络服务建设等各行各业中很多应用的功能设计都依赖于用户的位置。虽然GPS等卫星导航系统在室外开阔空间具有较高的定位精度，但由于卫星与终端设备之间传播距离较长、障碍物遮挡等原因，使得在道路隧道、立交桥、拥挤的城市道路和室内区域无法实现基于GPS的定位，这就使得不依赖于GPS的定位机制变得越来越重要。随着5G时代的到来，为满足用户高数据率、低延迟、低丢包率等网络服务需求，异构网络基站系统可以为用户终端设备提供无缝的网线覆盖。并且用户终端设备随时随地的网络连接需求正日益增长。这些为通过移动终端接收信号进行用户定位的研究提供有利条件。
[0003]目前已有的基于基站信号定位方法主要分为基于指纹的定位、基于ID的定位和基于距离的定位。基于指纹的定位方法可以在室内网格尺寸较小的情况下，通过将终端信号与预定义的数据库进行比较，准确获取终端的位置。然而，该方法的定位精度受到匹配精度和指纹粒度的限制。在指纹定位中的相似性匹配准确性过度依赖于可用户检测到的基站或WiFi接入点的数量，而细粒度指纹可以提高计算复杂度却导致定位时间长。基于ID的定位技术可以通过服务基站的位置来定位用户设备的位置，计算复杂度低，定位时间短。然而，该方法的定位精度受到基站覆盖半径的限制。为了提高定位精度，通过基于至少3个基站之间距离估计的测距定位方法获得终端的位置。这种距离估计可以通过测量接收信号强度、到达角(AOA)或到达时间(ToA)来实现。但是这种定位方法的性能通常依赖于基站和用户设备之间的视距链路(LoS)。这使得基于距离的定位无法在终端脱离多基站重叠区域时对其进行持续定位。在现实生活中，移动终端的位置主要是在室外环境中的道路上或在室内环境中的走廊上。在拥挤的城市环境中，现有的定位方法无法同时满足高定位精度和低时延两个性能，而这两个性能对如车辆导航等应用是十分重要的，这使得迫切需要开发一种快速有效的定位机制，以完成高可靠低时延的道路感知任务。
[0004]为解决室外用户在道路上的高移动性定位问题，本专利技术公开一种异构网络中用户道路感知定位方法。该方法通过多粒度道路分段信号特征匹配快速得到用户所处的道路及道路内子段的位置，并且在定位到子段位置后可以通过曲线回归得到用户在子段内位置点经纬度坐标。运用该方法可有效提升室外用户的道路定位速度，无需构建网格指纹，降低指纹建设成本与维护成本，该方法从用户向基站提供的信号质量报告中提取接收信号强度信息，定位机制不需要复杂的硬件设备支持，实现简单且可以高效实现多个数据点的同时定位。
技术实现思路
[0005]本专利技术针对现有技术的不足，提供一种在道路定位场景下基于用户终端接收信号分段特征的移动用户定位方法。
[0006]本专利技术所设计的异构网络中用户道路感知定位方法具体如下：
[0007]步骤1，双尺度数据分段。利用每条道路地理位置的起点和终点，从初始参考信号接收功率采样序列中得到分割的道路尺度序列。对来自异构网络多基站的路测信号数据进行梯度特征分段，从每个道路序列中分离出子段序列。道路段和道路内子段序列的分割点称为道路分割点和子段分割点；
[0008]步骤2，分段特征提取。对步骤1生成的道路尺度与子段尺度的信号序列进行差异性特征提取。对每个被表征的信号序列先计算与序列数据相关的统计特征与趋势特征组成特征集，然后从特征集中选择差异性特征对序列进行独特性表征。这种特征表征方法可以突出有效特征，抑制无用特征。差异性特征选择通过信息增益特征选择方法实现；
[0009]步骤3，建立双尺度特征列表。将子段序列中的参考信号接收功率通过曲线拟合映射到位置上，并将拟合系数存储在特征表中。建立双尺度特征表，特征表中的信息顺序为步骤2提取的道路尺度中信号特征、子段尺度中信号特征和拟合系数；
[0010]步骤4，用户信号分段特征提取。通过相等的时间窗对终端上报的参考信号接收功率进行抽样得到终端的待定位参考信号接收功率序列。由于一个时间窗内的用户设备的参考信号接收功率序列可能存在多个道路或子路段序列，因此用户设备的参考信号接收功率序列将先根据步骤1得到的道路分割点和子路段分割点划分为多个子段序列。对每个子段序列进行特征集提取；
[0011]步骤5：双尺度道路特征匹配。特征表内不同道路，不同子段间的表征特征各不相同，并且这些差异性特征都是从特征集向量中选取。根据步骤4得到的待定位信号段特征计算与特征表内的道路、子段相对应差异性特征进行选择，然后匹配用户设备的特征与数据表内特征找到最相似的道路段与子段特征。
[0012]步骤6：步骤5得到的最相似道路匹配特征与子段匹配特征在特征表内对应的索引位置即用户道路位置与子段位置。然后通过子段内的拟合曲线进行信号点经纬度坐标的回归得到用户每个信号采样点对应的经纬度坐标。
[0013]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种异构网络中用户道路感知定位系统，其特殊之处在于，包括以下模块：
[0014]双尺度数据分段模块，利用每条道路地理位置的起点和终点，从初始参考信号接收功率采样序列中得到分割的道路尺度序列，对来自异构网络多基站的路测信号数据进行梯度特征分段，该梯度特征分段得到子段尺度序列，道路段和道路内子段序列的分割点称为道路分割点和子段分割点；
[0015]分段特征提取模块，对生成的道路尺度与子段尺度的信号序列进行差异性特征提取；
[0016]双尺度特征列表模块，将子段尺度序列中的参考信号接收功率通过曲线拟合映射到位置上，并将拟合系数存储在特征表中，特征表中的信息包括提取的道路尺度中信号特征、子段尺度中信号特征和拟合系数；
[0017]用户信号分段特征提取模块，通过相等的时间窗对终端上报的参考信号接收功率
进行抽样得到终端的待定位参考信号接收功率序列，并按双尺度数据分段模块和分段特征提取模块进行分段和特征提取；
[0018]双尺度道路特征匹配模块，根据双尺度特征列表模块中待定位信号段特征计算与特征表内的道路、子段相对应差异性特征进行选择，然后匹配用户设备的特征与数据表内特征找到最相似的道路段与子段特；
[0019]用户定位模块，双尺度道路特征匹配模块得到的最相似道路匹配特征与子段匹配特征在特征表内对应的索引位置即用户道路位置与子段位置，然后通过子段内的拟合曲线进行信号点经纬度坐标的回归得到用户每个信号采样点对应的经纬度坐标。
[0020]基于同一专利技术构思，本专利技术还设计了一种电子设备，其特征在于，包括：
[0021]一个或多个处理器；
[0022]存储装置，用于存储一个或多个程序；
[0023]当一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现所述的一种异构网络中用户道路感知定位方法所执行的操作。
[0024]基于同一专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种异构网络中用户道路感知定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，双尺度数据分段，利用每条道路地理位置的起点和终点，从初始参考信号接收功率采样序列中得到分割的道路尺度序列，对来自异构网络多基站的路测信号数据进行梯度特征分段，该梯度特征分段得到子段尺度序列，道路段和道路内子段序列的分割点称为道路分割点和子段分割点；步骤2，分段特征提取，对步骤1生成的道路尺度与子段尺度的信号序列进行差异性特征提取；步骤3，建立双尺度特征列表，将子段尺度序列中的参考信号接收功率通过曲线拟合映射到位置上，并将拟合系数存储在特征表中，特征表中的信息顺序为步骤2提取的道路尺度中信号特征、子段尺度中信号特征和拟合系数；步骤4，用户信号分段特征提取，通过相等的时间窗对终端上报的参考信号接收功率进行抽样得到终端的待定位参考信号接收功率序列，并按步骤1和步骤2进行分段和特征提取；步骤5：双尺度道路特征匹配，根据步骤4得到的待定位信号段特征计算与特征表内的道路、子段相对应差异性特征进行选择，然后匹配用户设备的特征与数据表内特征找到最相似的道路段与子段特；步骤6：步骤5得到的最相似道路匹配特征与子段匹配特征在特征表内对应的索引位置即用户道路位置与子段位置，然后通过子段内的拟合曲线进行信号点经纬度坐标的回归得到用户每个信号采样点对应的经纬度坐标。2.根据权利要求1所述一种异构网络中用户道路感知定位方法，其特征在于：步骤2中差异性特征提取采用信息增益提取差异性特征。3.根据权利要求1所述一种异构网络中用户道路感知定位方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：对每个被表征的信号序列先计算与序列数据相关的统计特征与趋势特征组成特征集，然后从特征集中选择差异性特征对序列进行独特性表征。4.根据权利要求1所述一种异构网络中用户道路感知定位方法，其特征在于：步骤3中将子段序列中的参考信号接收功率值通过最小二乘法进行曲线拟合。5.根据权利要求1所述一种异构网络中用户道路感知定位方法，其特征在于：所述步骤5中采用欧几里得距离计算从而得到对应的匹配概率找到最相似的道路段与子段特征。6.一种异构网络中用户道路感知定位系统，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：丛乐乐，李德识，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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