一种基于制造技术

本发明专利技术公开了一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于Mworks的5G高精度定位系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种基于
Mworks
的
5G
高精度定位系统及方法，属于高精度定位模拟领域
。

技术介绍

[0002]近年来，通信技术和智能技术快速发展和普及，基于位置的服务
(Location
‑
Based Services
，
LBS)
已经成为一种必备基础功能
。
在室外环境中，基于卫星的定位技术可以为人们提供便捷的定位服务，支持车辆导航
、
货物跟踪等应用
。
但在室内和城市峡谷，由于遮挡严重
、
信号传播多径效应等因素，卫星定位技术精度下降，不能满足应用要求，
5G
被认为是一种有效的补充手段
。
[0003]由于
5G
基础环境构建成本较高，定位算法测试周期较长，建立仿真系统是一条常用的技术途径，可以有效压缩准备时间
、
降低成本
。
目前共有三项涉及本专利
的专利：
1)“一种
5G
定位方法及系统”(CN113534051A)
，该系统根据所述基站坐标
、
接收机坐标和时差构建观测方程，所述时差为基站与接收机之间的时差；对不同基站间的所述观测方程进行作差，得到线性化观测方程；根据设定个数的所述
TOA
观测值对所述线性化观测方程进行最小二乘参数估计，确定待测点的位置坐标，与本专利技术采用的技术路线不同
。2)“面向
5G
的融合
UWB
的一体化定位系统及定位方法”(CN111343571A)
，该专利技术提出了一种面向
5G
的融合
UWB
的一体化定位系统及方法，与本专利技术面向对象显著不同
。3)“一种基于
5G
定位和视频分析技术的交通管控系统”(CN110379174A)
，该专利技术提出一种基于
5G
定位和视频分析技术的交通管控系统，实现精准
、
连续跟踪违法车辆，系统及时发现道路拥堵
、
提供精准信息，与本专利技术不同
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出了一种基于
Mworks
的
5G
高精度定位系统及方法，通过基于
Mworks
的
5G
高精度定位模拟系统能够生成
5G
信号及定位
(
环境
)
空间，分析多径环境下信号传播，提取信号首径特征，供给定位算法模块，最终实现高精度定位模拟，从而解决现有技术中存在的问题
。
[0005]一种基于
Mworks
的
5G
高精度定位系统，基于
Mworks
的
5G
高精度定位系统包括基站模块
、
环境模拟模块和终端模块，基站模块
、
环境模拟模块和终端模块依次双向连接
。
[0006]进一步的，基站模块，用于生成
、
调制和模拟定位信号的发射，信号的发射采用现有的射线传播方法进行模拟；
[0007]环境模拟模块，用于构造三维虚拟空间，模拟环境和
5G
信号的交互，并绘制射线路径，计算
5G
信号的传播损耗；
[0008]终端模块，用于进行信号的解调
、
首径信息的提取
、
定位算法的计算以及定位结果的可视化，从而实现对定位过程的模拟和高精度位置定位的计算
。
[0009]进一步的，基站模块，用于利用
Mworks
的
5G
工具箱，生成
5G
信号，再利用
Mworks
在
生成的
5G
信号上添加
PRS
参考信号，
PRS
的添加方式如下：
[0010][0011]其中，伪随机码序列
c()
遵循
3GPP TS38.211
规范，接着利用
Mworks
对
c()
在
5G
信号的的每一个
OFDM
符号上进行初始化，
[0012][0013]其中，是唯一标识无线帧，是无线帧中时隙的数量，
l
代表一个时隙中
OFDM
符号的数量，
n
ID
是一个参数由应用层确定，
[0014]在此基础上，利用
Mworks
将
r(m)
映射到
5G
信号的资源块
RB
上去，映射过程完全遵循
3GPP TS38.211
标准
。
[0015]进一步的，环境模拟模块，用于从输入的数据模型或文件中提取环境信息，并将其转化为若干面，每个面都具有约束方程，构建三维虚拟空间模型，确定空间中每个面的建筑材质和介电系数，使用射线传播原理对
5G
信号进行传播模拟，计算每条路径上的信号损耗，并绘制传播路径，根据反向射线跟踪技术，计算终端坐标位置能够接收到信号的路径数目以及每条路径上的信号损耗和时延，考虑多径传播，包括反射
、
折射和衍射，对接收信号进行多径合成
。
[0016]进一步的，终端模块，包括解调子模块
、
首径提取子模块
、
定位算法子模块和定位结果可视化子模块，其中，
[0017]解调子模块，用于解调接收到的信号；
[0018]首径提取子模块，用于通过波峰前沿提取处理方法，确定首径信息，为后续的
TDOA
定位提供基础；
[0019]定位算法子模块，用于利用
Chan
算法原理对位置信息进行计算，得出定位结果；
[0020]定位结果可视化子模块，用于对定位结果进行可视化显示
。
[0021]一种基于
Mworks
的
5G
高精度定位方法，应用于上述的一种基于
Mworks
的
5G
高精度定位系统，基于
Mworks
的
5G
高精度定位方法包括以下步骤：
[0022]S100、
建立环境模型：使用环境模拟模块从输入的数据模型或文件中提取环境信息，并将环境信息转化为若干面，每个面都具有约束方程，确定空间中每个面的建筑材质和介电系数；
[0023]S200、
生成
5G
信号：使用基站模块利用
Mworks
的...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
Mworks
的
5G
高精度定位系统，其特征在于，所述基于
Mworks
的
5G
高精度定位系统包括基站模块
、
环境模拟模块和终端模块，所述基站模块
、
环境模拟模块和终端模块依次双向连接
。2.
根据权利要求1所述的一种基于
Mworks
的
5G
高精度定位系统，其特征在于，所述基站模块，用于生成
、
调制和模拟定位信号的发射，信号的发射采用现有的射线传播方法进行模拟；所述环境模拟模块，用于构造三维虚拟空间，模拟环境和
5G
信号的交互，并绘制射线路径，计算
5G
信号的传播损耗；所述终端模块，用于进行信号的解调
、
首径信息的提取
、
定位算法的计算以及定位结果的可视化，从而实现对定位过程的模拟和高精度位置定位的计算
。3.
根据权利要求2所述的一种基于
Mworks
的
5G
高精度定位系统，其特征在于，所述基站模块，用于利用
Mworks
的
5G
工具箱，生成
5G
信号，再利用
Mworks
在所述生成的
5G
信号上添加
PRS
参考信号，
PRS
的添加方式如下：其中，伪随机码序列
c()
遵循
3GPPTS38.211
规范，接着利用
Mworks
对
c()
在
5G
信号的的每一个
OFDM
符号上进行初始化，其中，是唯一标识无线帧，是无线帧中时隙的数量，
l
代表一个时隙中
OFDM
符号的数量，
n
ID
是一个参数由应用层确定，在此基础上，利用
Mworks
将
r(m)
映射到
5G
信号的资源块
RB
上去，映射过程完全遵循
3GPPTS38.211
标准
。4.
根据权利要求3所述的一种基于
Mworks
的
5G
高精度定位系统，其特征在于，所述环境模拟模块，用于从输入的数据模型或文件中提取环境信息，并将其转化为若干面，每个面都具有约束方程，构建三维虚拟空间模型，确定空间中每个面的建筑材质和介电系数，使用射线传播原理对
5G
信号进行传播模拟，计算每条路径上的信号损耗，并绘制传播路径，根据反向射线跟踪技术，计算终端坐标位置能够接收到信号的路径数目以及每条路径上的信号损耗和时延，考虑多径传播，包括反射
、
折射和衍射，对接收信号进行多径合成
。5.
根据权利要求4所述的一种基于
Mworks
的
5G
高精度定位系统，其特征在于，所述终端模块，包括解调子模块
、
首径提取子模块
、
定位算法子模块和定位结果可视化子模块，其中，所述解调子模块，用于解调接收到的信号；所述首径提取子模块，用于通过波峰前沿提取处理方法，确定首径信息，为后续的
TDOA
定位提供基础；所述定位算法子模块，用于利用
Chan
算法原理对位置信息进行计算，得出定位结果；定位结果可视化子模块，用于对定位结果进行可视化显示
。6.
一种基于
Mworks
的
5G
高精度定位方法，应用于权利要求1‑5任一项所述的一种基于
Mworks
的
5G
高精度定位系统，其特征在于，所述基于
Mworks
的
5G
高精度定位方法包括以下步骤：
S100、
建立环境模型：使用环境模拟模块从输入的数据模型或文件中提取环境信息，并将所述环境信息转化为若干面，每个面都具有约束方程，确定空间中每个面的建筑材质和介电系数；
S200、
生成
5G
信号：使用基站模块利用
Mworks
的
5G
工具箱生成
5G
信号，并在生成的信号上添加
PRS
参考信号，伪随机码序列
c()
遵循
3GPP TS38.211
规范，并在每个
OFDM
符号上进行初始化，将
PRS
映射到
5G

【专利技术属性】
技术研发人员：冯光升，王慧强，吕宏武，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：