[发明专利]基于凸组合的目标测角定位方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种测角定位方法，用于对目标进行高精度和高效率定位。

背景技术

在无线通信技术领域，定位技术以及相关的增值业务如今已成为研究热点，其中基于无线测量的定位技术在手机通信、移动互联网、航空航天等领域凸显重要的应用价值。

定位技术的主要思想是测量目标定位点与已知物理基准点之间的距离，根据空间几何关系建立目标方程以及约束关系，再结合已知物理基准点的坐标信息，求出目标定位点的实际坐标，此过程中可以选取信号传播的往返时间或信号到达方向角作为信息度量。但在现实情况中，由于信号的传输过程中存在不同程度的噪声干扰，导致目标定位点与物理基准点之间的信息测量值会存在相应的误差。为了减少噪声对定位结果的影响，通常会在目标定位点周围选取尽量多的物理基准点，以便获得更多的距离测量信息，进而对目标定位点坐标做出更准确的估计。

联咏科技股份有限公司所提出的专利申请“无线通信定位方法”（申请号：201210013775.3，公开号：CN103207382A）中，公开了一种无线通信定位方法，虽然该方法采用的距离权重法相比于已知技术的泰勒级数法，计算复杂度以及精度都有较优表现。但该方法仍然存在的不足是，对附加信息的要求较高，当附加约束的测量可靠性不高时对定位结果的影响较大。此外，该方法不能达到对测距噪声的完全抑制，当测距信息噪声较大时，造成定位精度大幅下降。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出了一种基于凸组合的目标测角定位方法,以提高定位的精确度和定位效率。

实现本发明的基本思路是，检测目标定位点周围的物理基准点，通过物理基准点与角度置信参数获取待定位目标位置可行域，并将可行域的顶点作为虚拟基准点。通过构造的虚拟基准点，将目标定位点表示为虚拟基准点的凸组合。利用空间约束关系和优化求解方法可以求得此凸组合系数，利用凸组合系数和虚拟基准点坐标即可计算得到目标定位点的实际坐标。由于虚拟基准点是由物理基准点通过数学计算得到，不存在测量过程中的噪声干扰，因此虚拟基准点与物理基准点之间的角度计算值是精确的，提高了定位的精度。

本发明的技术方案包括如下步骤：

（1）初始化参数：用户根据实际定位环境，设定到达角的置信参数β和测角噪声系数τ；

（2）通信测量：测量目标定位点与物理基准点之间进行通信的到达角度θ，并统计物理基准点的个数，记录物理基准点的坐标a；

（3）判断是否满足定位条件：若物理基准点个数大于等于物理基准点的坐标维数，则执行步骤(4)，否则，结束定位；

（4）根据物理基准点的坐标a和测量出的目标定位点与物理基准点之间的到达角θ，结合初始化参数β和τ，计算目标定位点的可行域，并将可行域的顶点作为虚拟基准点，得到虚拟基准点坐标值的集和V；

（5）根据虚拟基准点和物理基准点的坐标值，构建到达角度矩阵Φ：

Φ＝[φ_ij]_p×q，φ_ij＝φ(a_i,v_j)

其中p表示物理基准点的个数,q表示虚拟基准点的个数,φ_ij表示第i个物理基准点到第j个虚拟基准点的到达角度，a_i表示第i个物理基准点对应的坐标值，v_j表示第j个虚拟基准点对应的坐标值，φ(·,·)表示虚拟基准点与物理基准点之间到达角的计算函数；

（6）按下式优化求解最优凸组合系数：