[发明专利]一种基于三维波束的室内多用户定位方法

说明书

本发明提供一种基于三维波束的室内多用户定位方法，包括以下步骤：步骤一：节点端分别进行基于3D预编码的多波束轮询扫描，并发送扫描信息，该扫描信息包括节点的id和位置信息；步骤二：移动终端对接收到的节点信号进行检测；步骤三：移动终端进行三维空间位置估计。本发明基于多用户的波束分组扫描方法，可以同时为多个用户提供良好的定位服务，提高了室内定位系统的定位效率。

技术领域

本发明室内定位技术领域，具体涉及一种基于三维波束的室内多用户定位方法。

背景技术

随着数据业务和多媒体业务的快速增加，人们对定位的需求日益增大，尤其在复杂的室内环境，如机场大厅、超市、图书馆、地下停车场等环境中，常常需要确定移动终端或其持有者、设施与物品在室内的位置信息。当前的大多数定位算法只是针对无线二维网络展开研究的，然而在实际应用中无线网络节点也会经常处于三维环境中，这些场合下需要提供移动终端的三维位置信息，研究人员提出了许多基于射频识别的室内定位解决方案。

利用波束扫描实现定位，如申请号为201710697495.1的专利。该专利采用多天线标签，结合波束扫描，实现室内定位。但二维波束中垂直方向的天线下倾角是固定的，只是利用水平方向的空域资源，能量的汇聚度不够高，从而限制了覆盖范围。

多用户多输入多输出技术充分利用多天线提供的空间自由度，通过时频资源复用方式有效提高系统的平均吞吐量。当基站采用均匀线性阵列结构时，波束的下倾角固定，只能在水平的二维平面内进行波束赋型；它能够区分不同水平角度的用户，但是不能区分同一水平角度，不同距离的两个用户。

申请号为201711106986.0，发明名称为：一种基于三维波束的室内定位方法，公开了一种采用三维波束扫描来定位的方法，但是该方法其定位效率低。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种定位效率高的基于三维波束的室内多用户定位方法。

一种基于三维波束的室内多用户定位方法，包括以下步骤：

步骤一：节点端分别进行基于3D预编码的多波束轮询扫描，并发送扫描信息，该扫描信息包括节点的id和位置信息；

步骤二：移动终端对接收到的节点信号进行检测；

步骤三：移动终端进行三维空间位置估计；

其中，步骤一包括：

步骤a:构造3D预编码,3D预编码码本W_3D通过垂直维度码本与水平维度码本的Khatri-Rao积得到：

W_3D＝W_vΘW_h＝{c₀,c₁,…,c_i1,…,c_i2,…}

其中Θ表示Khatri-Rao积，W_h为水平维度码本，W_v为垂直维度码本；

步骤b:按照组间波束尽可能垂直，组内波束尽可能平行的原则对W_3D中的码字进行分组；

两波束之间的夹角等同为对应码字之间的夹角，即为：

c_i1∈W_3D，c_i2∈W_3D，且i1≠i2

步骤c:根据波束子组数，将波束覆盖球面平均分区

步骤d:针对两个用户，选择波束子组对，两个波束子组内的子波束分别垂直或具有一定的夹角；