[发明专利]基于多载频的单基站阵列定位方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于多载频的单基站阵列定位方法和装置，其中，方法包括：部署用户设备和基站，基站采用天线阵列，在可允许通信频段内的多个频点上发送和接收信号，基站通过开关切换方式控制各阵元轮流接收信号；经过预处理后，将多频点，多天线的一维时域信号组合成为具有时域频域空域三维特性的信号，依据组合信号模型建立目标函数，使用似然方法和学习方法优化求解，加权得到角度、距离等位置参数；结合历史位置信息和当前位置参数进行融合滤波，得到最终定位结果。该方法可以降低成本，提高定位精度，定位效率。

技术领域

本发明涉及位置定位技术领域，特别涉及一种基于多载频的单基站阵列定位方法和装置。

背景技术

随着GNSS(Global Navigation Satellite System，自全球卫星导航系统)的出现和普及，室外定位技术已经基本成熟，但室内定位技术还有许多亟待解决的问题，例如由于室内环境复杂，多径，非视距，信号衰落，同频段干扰等情况总是存在，信号中包含大量噪声，位置信息难以正确解算。

多频点传输可以降低多种类型的干扰，如同信道干扰，互调干扰等，系统可以工作在较恶劣的电波条件下；即使有部分频点被干扰，仍能在其他未被干扰的频点上正常通信；多频点传输可以降低瑞利衰落对信号强度的影响，另外，多频点传输也有助于提高系统安全性。因此，多频点传输相较单频传输，信号可靠性更好，位置解算结果更可靠，环境变化对位置估计结果影响大大减小。

目前，许多室内定位方法都基于多基站，利用不同基站获取的本地信息对节点位置进行估算，其中，基站数越多相对信息量越大，定位也越准确，然而设置成本也随之提高；另外，虽然通过单基站定位可以解决基站布署成本过高问题，但是其定位精度完全取决于基站本身测量到达角(AOA)及测距的精度，有待解决。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于多频点的单基站阵列定位方法，该方法可以提高定位精度，定位效率，简单易实现。

本发明的另一个目的在于提出一种基于多频点的单基站阵列定位装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于多频点的单基站阵列定位方法，包括以下步骤：部署用户设备和基站，所述基站采用天线阵列，在可允许通信频段内的多个频点上发送和接收信号，基站通过开关切换方式控制各天线轮流接收信号；基站接收信号后，对信号预处理以修正波形，然后将多频点、多天线的一维信号组合成为时域频域空域分布的三维张量；依据组合信号模型建立目标函数，使用似然方法和学习方法优化求解，加权得到多个位置参数的估计，其中，所述多个位置参数包括角度和距离；结合历史位置信息和当前位置参数估计进行融合滤波，得到最终定位结果。

本发明实施例的基于多载频的单基站阵列定位方法，考虑到由于环境影响和硬件精度限制，实际接收数据与理想情况差异较大，因此首先进行数据预处理，平滑去除野值，频偏校正克服相位偏差；考虑到原本位置信息是分散的，即时延信息存在于不同频率载波相位差，需通过多频点数据解算；角度信息存在于不同阵元空间位置差，需通过多阵元数据解算；将多频点，多阵元信号组合成为具备时域频域空域特性的三维信号，将原本分散的位置参数信息囊括到每一个高维信号中，如原本时延信息存在频域，角度信息存在空域，组合信号每个样本都包含所有参数信息，利用位置参数间相互联系制约，较传统单载波信号测向技术精度有很大提高，采用最大似然算法可解析相干信号，因此识别多径的能力较高；采用神经网络进行距离估计及辅助角度估计，有助于克服硬件差异性；融合滤波则使得定位结果更可靠。

另外，根据本发明上述实施例的基于多载频的单基站阵列定位方法还可以具有以下附加的技术特征：