【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线定位领域，涉及一种联合载波相位和到达时间(time ofarrival，toa)的定位方法。
技术介绍
1、基于位置的服务为日常生活提供了极大的便利，如共享单车、智能工厂、护理服务等等。因此准确地获取终端位置信息的需求变得日益强烈。在rel-17(release 17)中明确了5g增强定位服务的性能需求，工业互联网终端定位精度要求90％的终端水平定位精度小于0.2m,垂直定位精度小于1m，对于这样高性能的定位需求，传统定位方法的精度有局限性。rel-18(release 18)定位研究项目中提出在无线蜂窝网络中引入载波相位定位技术以提高定位精度。载波相位定位技术是指利用测量的载波相位及估计的整周模糊度进行定位。该技术在全球导航卫星系统中已经被广泛地应用，但室内和建筑物密集的地带，终端难以接收卫星信号。而无线蜂窝网络覆盖广、不受电离层、对流层时延等气候因素的干扰，可对参考信号进行更加灵活的配置。因此将载波相位定位技术应用于无线蜂窝网络中有可能取得更高的定位精度。
2、在无线蜂窝网络定位中，参考信号的配置和选取对定位性能有重要的影响。5g标准中规定的定位参考信号(positioning reference signal，prs)的调制方式是正交频分复用调制，这种调制方式能够有效地抵抗多径干扰和频率选择性衰落，因此prs被广泛应用于具有定位功能和导航功能的无线通信系统。同时，prs资源可以灵活配置以适应不同的通信场景和需求。prs作为导频可以用来进行信道估计，在复杂的无线信道环境下，估计信道存在估计误差，
3、但是现有的载波相位的确定方法在估计信道时仍存在较大的估计误差，而载波相位定位技术对于精度的需求又比较高，现有的载波相位定位技术的精度问题有待提高。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种联合载波相位和到达时间的定位方法。本专利技术将原子范数算法应用于载波相位定位技术中，可进一步提高定位精度。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种联合载波相位和到达时间的定位方法，该定位方法包括以下步骤：
4、步骤s1、在矩形空间内构建系统模型，其包括终端、m个接收发送节点(transmit-receive point，trp)和定位服务器；m个收发节点trp发送下行定位参考信号(downlinkpositioning reference signal，dl-prs)，经过多径传输，终端根据接收到的各trp发送信号与本地定位参考信号(local positioning reference signal，local-prs)进行信道估计；
5、步骤s2、终端测量视距路径(line of sight，los)的时延和载波相位；具体包括：
6、s21：终端采用原子范数对估计信道进行重构，得到具有toeplitz结构的类协方差矩阵；
7、s22：终端对所述协方差矩阵进行特征值分解，通过特征矢量获得视距路径los时延；
8、s23：终端对包含los时延的子载波矢量和经过原子范数重构的矢量化信道采用最小二乘法进行处理，以确定los载波相位；
9、步骤s3、终端将各收发节点trp的los时延和los载波相位上传至定位服务器，定位服务器进行终端位置解算；具体包括：
10、s31：定位服务器根据m个trp与终端的位置关系以及测量的los时延，采用牛顿迭代法估计终端的初始位置；
11、s32：定位服务器通过终端的初始位置和每个tpr的位置进而获得初始整周模糊度，并以初始整周模糊度为中心设定整周模糊度搜索范围；
12、s33：建立载波相位差分方程，将不同trp的整周模糊度组合起，结合los载波相位计算终端的候选位置，建立测距误差代价函数，进而通过猎人猎物优化算法求解终端位置。
13、进一步地，在步骤s1中，所述系统模型进行如下配置：
14、第m个trp的第n个ofdm符号对应的基带prs信号为：
15、
16、其中sm,n(t)表示第m个trp的第n个ofdm符号的t时刻的基带prs信号；k表示prs时频资源网格中子载波的总数，k表示子载波的索引值，表示第零项至第k-1项的和；n表示ofdm符号的索引值，cm(k,n)表示第m个trp的第n个ofdm符号的第k个子载波上调制的prs符号；j表示虚数，π表示圆周率，t表示连续时间点，t表示采样间隔；kcp-ofdm＝k+kcp，kcp表示循环前缀的子载波个数，kcp-ofdm表示包含循环前缀的子载波总数；u(t)表示门函数，其中，
17、
18、复ofdm基带信号上变频后，发送信号表示为：
19、
20、其中re{·}表示取复数的实部，fc表示调制的载波频率；
21、发送信号经过多径信道，信道脉冲响应为：
22、
23、其中表示第m个trp的第n个ofdm符号的信道冲激响应；l表示从trp到终端传输过程中存在的路径个数，第1条对应视距路径，剩余的l-1条代表由反射散射或其他因素造成的其他路径，l表示第l条路径；表示第m个trp的第n个ofdm的第l条路径的复路径增益，τm,l,n表示第m个trp的第n个ofdm符号的第l条路径的传输时延；δ(·)表示狄拉克δ函数；
24、在τm,l,n≈τm,l，的情况下，终端的接收信号为：
25、
26、其中表示终端接收到的第m个trp的第n个ofdm符号内的prs信号，*表示卷积，wn(t):表示加性高斯白噪声，～表示分布为，cn表示服从高斯分布，表示噪声的方差；
27、终端的接收信号经过下变频后，与local-prs定时同步，移除循环前缀，设理想状态下初始载波相位偏移为0，基带信号rn(t)表示为：
28、
29、其中ωn(t)表示终端的基带信号中的噪声分量，rn(t)的有效信息部分：
30、
31、限定max{τm,l}＜kcpt，max{·}表示取最大值；
32、对基带信号进行傅里叶变换，接收端的基带信号频域表示为：
33、
34、其中rm,n(k)表示第m个trp的第n个ofdm符号的第k个子载波本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种联合载波相位和到达时间的定位方法，其特征在于：所述定位方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的联合载波相位和到达时间的定位方法，其特征在于：在步骤S1中，所述系统模型进行如下配置：
3.根据权利要求2所述的联合载波相位和到达时间的定位方法，其特征在于：在步骤S21中，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的联合载波相位和到达时间的定位方法，其特征在于：在步骤S22，具体包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的联合载波相位和到达时间的定位方法，其特征在于：在步骤S23中，包括如下过程：
6.根据权利要求5所述的联合载波相位和到达时间的定位方法，其特征在于：在步骤S31中，终端与TRP之间的几何位置关系为：
7.根据权利要求6所述的联合载波相位和到达时间的定位方法，其特征在于：在步骤S32中，结合各TRP的位置和终端的初始位置来估算初始整周模糊度
8.根据权利要求7所述的联合载波相位和到达时间的定位方法，其特征在于：在步骤S33中，第m个TRP与终端之间的距离表示为：
【技术特征摘要】
1.一种联合载波相位和到达时间的定位方法，其特征在于：所述定位方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的联合载波相位和到达时间的定位方法，其特征在于：在步骤s1中，所述系统模型进行如下配置：
3.根据权利要求2所述的联合载波相位和到达时间的定位方法，其特征在于：在步骤s21中，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的联合载波相位和到达时间的定位方法，其特征在于：在步骤s22，具体包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的联合载波相位和...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。