非视通场景下基于射线追踪技术的定位方法、装置及介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种非视通场景下基于射线追踪技术的定位方法、装置及介质。本发明专利技术涉及信息通信领域，尤其涉及非视通场景下利用射线追踪技术进行定位的方法。在一些非视通区域内，卫星导航和传统电磁波几何定位失效的情况下，为了解决非视通场景通信节点进行相互定位的问题，本发明专利技术以射线追踪技术为切入点，根据现有的地理信息为基础，反推出所关注的未知区域的信道特征，从而生成未知区域的信道特征模式库，实现多通信节点的无锚点定位。实现多通信节点的无锚点定位。实现多通信节点的无锚点定位。

【技术实现步骤摘要】
非视通场景下基于射线追踪技术的定位方法、装置及介质


[0001]本专利技术涉及到信息通信领域，具体涉及到非视通场景下基于射线追踪技术的定位方法、装置及介质。

技术介绍

[0002]基于卫星图像匹配的定位技术需要事先对定位区域进行图像采集，并且通信节点需要较强的计算能力进行图像匹配或较大的信道带宽进行信息回传。由于卫星分布在外层空间，卫星导航定位极易受到环境的影响。在城市、山丘、峡谷等非视通区域，卫星信号受到高大建筑物或高山的阻碍，用户将无法接收到进行定位的相关信号。在对抗环境和干扰条件下，卫星导航信号容易受到其他信号的干扰，导致定位出现误差。另一方面，传统的基于电磁波定位的几何测距定位方案不适应于城市、山区以及峡谷等非视通区域的定位。
[0003]基于射频指纹的指纹匹配的定位技术，需提前在位置的区域部署发射源(锚点)和接收节点，进行关注区域的指纹提取，并且发射源的位置固定。该方案的定位精度与发射源的位置精度成正相关。而发射源的精确位置如何确定也值得研究。如专利(CN201810326517.8)公开了一种射线追踪辅助的贝叶斯指纹定位方法及装置，根据待定位区域中各无线访问接入点AP的发射功率和预设的射线追踪算法，计算各AP在各参考点处的参考信号强度；针对每一AP，根据预先获取到的该AP在预设采集点处的高斯混合模型的组成参数、该AP的参考信号强度和预设概率分布模型计算公式，计算该AP的信号强度概率分布模型；当接收到终端发送的携带有所述各AP在待定位点处的检测信号强度的定位请求时，根据各AP的信号强度概率分布模型与各AP的检测信号强度，通过贝叶斯算法，确定待定位点位置。
[0004]以上两种方案均需要提前获取关注区域的图像信息或指纹信息，而在陌生的未知区域，无法获取一个已知准确位置的锚点。因此，面对所关注的未知区域，以上两种方案将不能应用。
[0005]随着遥感测绘技术的发展，地理信息系统得到了空前的发展，存储在地理信息系统上的各类地面信息的质量和数量得到了空前加强。在电磁波预测和分析领域，地理信息系统可以为电磁传播预测提供传播信道的地理信息数据，包括建筑物、植被等地物的位置分布和电磁参数属性。地理位置信息被广泛应用于辐射源识别领域中，在城市非视通场景实现用户的定位。射线跟踪模型是一种研究较为成熟的确定性电磁传播模型，被应用于准确预测电磁波传播。而地理信息与通信网络存在一定的内在联系。利用射线追踪技术，基于地理位置信息反推出关注区域的信道特征，为非视通场景下定位提供一条新的解决思路。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供非视通场景下基于射线追踪技术的定位方法、装置及介质，旨在解决卫星导航和传统电磁波几何定位失效的情况下，非视通场景通信节点进行相互定位的问题。
[0007]根据本专利技术说明书的一方面，提供一种非视通场景下基于射线追踪技术的定位方法，所述方法包括：
[0008]利用射线追踪模型生成未知区域的用于定位的信道特征模式库，该信道特征模式库用于唯一表征任意两点之间的信道特征信息；
[0009]在非视通情况下利用多个通信节点之间的信道特征信息实现定位。
[0010]上述技术方案以以射线追踪技术为切入点，以现有的地理信息为基础，反推出所关注的未知区域的信道特征。利用射线追踪模型生成未知区域的用于定位的信道特征模式库，该信道特征模式库用于唯一表征任意两点之间的信道特征信息。多个通信节点在无定位锚点的未知区域内，无法利用常用的电磁波几何定位技术知道其余通信节点的确定位置，但通信节点能够接收其余通信节点的电磁信号。利用接收到的信号提取信息特征向量，对通信节点的位置进行盲估计，在非视通情况下利用多个通信节点之间的信道特征信息实现定位。
[0011]作为进一步的技术方案，信道特征模式库的生成步骤包括：
[0012]利用遥感测绘得到的地理信息，构建关注区域的地理模型；
[0013]对所述关注区域进行分割，形成若干小区域；
[0014]采用射线追踪仿真模型仿真出任意两个小区域间的信道特征，并将信道特征储存生成信道特征模式库。
[0015]作为进一步的技术方案，形成的若干小区域的形状包括矩形或六边形。
[0016]作为进一步的技术方案，基于射线追踪技术，利用接收到的信号，提取信息特征向量，对通信节点的位置进行盲估计。
[0017]作为进一步的技术方案，在非视通情况下利用多个通信节点之间的信道特征信息实现定位，进一步包括：
[0018]任意通信节点收集其余通信节点定期发送的固定电磁信号，利用射线追踪技术生成该节点信道多径特征向量；
[0019]所有节点将收集到的信道特征向量传回计算节点，根据电磁信号信息生成通信节点间的信道特征向量组合矩阵；
[0020]将信道特征矩阵中的特征向量与未知区域的信道特征模式库通过穷举法进行匹配，得到各个通信节点相似概率最大的位置；
[0021]计算节点广播得到的相似概率最大位置，各节点得到所有节点的位置信息。
[0022]根据本专利技术说明书的一方面，提供一种非视通场景下基于射线追踪技术的定位装置，包括：
[0023]信道特征模式库生成模块，用于唯一表征任意两点之间的信道特征；
[0024]多通信节点无锚点定位模块，在非视通情况下，利用多个通信节点之间的信道特征信息实现无锚点定位。
[0025]根据本专利技术说明书的一方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的非视通场景下基于射线追踪技术的定位方法的步骤。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0027]本专利技术无需事先采集关注区域的实地信道特征。
[0028]并且在非视通情况下，通信节点不需要已知位置信息的锚点，仅需利用多个通信节点之间的信道特征信息实现定位。
附图说明
[0029]图1为根据本专利技术实施例的方法流程图；
[0030]图2为根据本专利技术实施例的本专利技术生成信道特性模式库的流程图；
[0031]图3为根据本专利技术实施例的多通信节点无锚点定位的流程图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]本专利技术旨在解决卫星导航和传统电磁波几何定位失效的情况下，非视通场景通信节点进行相互定位的问题。随着遥感测绘技术的发展，地理信息系统得到了空前的发展，存储在地理信息系统上的各类地面信息的质量和数量得到了空前加强。在电磁波预测和分析领域，地理信息系统可以为电磁传播预测提供传播信道的地理信息数据，包括建筑物、植被等地物的位置分布和电磁参数属性。地理位置信息被广泛应用于辐射源识别领域中，在城市非视通场景实现用户的定位。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.非视通场景下基于射线追踪技术的定位方法，其特征在于，所述方法包括：利用射线追踪模型生成未知区域的用于定位的信道特征模式库，该信道特征模式库用于唯一表征任意两点之间的信道特征信息；在非视通情况下，利用多个通信节点之间的信道特征信息实现定位。2.根据权利要求1所述非视通场景下基于射线追踪技术的定位方法，其特征在于，信道特征模式库的生成步骤包括：利用遥感测绘得到的地理信息，构建关注区域的地理模型；对所述关注区域进行分割，形成若干小区域；采用射线追踪仿真模型仿真出任意两个小区域间的信道特征，并将信道特征储存生成信道特征模式库。3.根据权利要求2所述的非视通场景下基于射线追踪技术的定位方法，其特征在于，形成的若干小区域的形状包括矩形或六边形。4.根据权利要求1所述的非视通场景下基于射线追踪技术的定位方法，其特征在于，基于射线追踪技术，利用接收到的信号提取信息特征向量，对通信节点的位置进行盲估计。5.根据权利要求1所述的非视通场景下基于射线追踪技术的定位...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘小飞，刘爱军，邵尉，林鑫，高志祥，续欣，童新海，龚超，刘贤，晋军，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：