[发明专利]一种基于LOS识别的单站点室内混合定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于LOS识别的单站点室内混合定位方法及系统，对存在LOS径的数据，利用基于距离的定位方法通过使用信号的传播时间和传播角度实现位置估计，对传播时间和传播角度进行校正，将校正后的传播时间和传播角度与发射机的固定位置结合后估计出移动设备的位置；对不存在LOS径的数据，使用基于指纹的定位方法估计测试环境中测试样本的位置；将存在LOS径数据的位置估计结果和不存在LOS径数据的位置估计结果与步骤S1的LOS识别结果结合进行区域校正，得到最终的定位结果。本发明利用不同定位方法在不同环境中的定位性能优势实现稳定的高精度定位。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于LOS识别的单站点室内混合定位方法及系统。

背景技术

随着智能无线终端和无线通信技术的快速发展，基于位置的服务在生活中发挥越来越重要的作用，受到了广大消费者高度的赞赏。然而，在室内或者城市街区这类复杂的环境中，基于位置的服务由于定位精度的急剧下降造成服务质量降低。人们在室内或城市街区的活动时间较长，在这一类区域对高精度，低时延，高可靠性的定位技术的需求非常强烈。

当前定位系统主要采用基于距离的方法，基于距离的方法有一个基本要求是无线信号在传播过程中存在直射径。由于无线信号在室内或城市街区受到多种干扰以至于不存在直射径信号，因此定位存在较大误差，精度较低。在室内或城市街区等复杂场景中，无线信号存在多径干扰和不存在直射径的情况，此时，基于距离的方法不适合直接应用于定位系统。基于指纹的定位方法由于其不受多径干扰且能够取得较高的定位精度而受到广大研究者的关注，基于指纹的定位方法利用了多径给无线信号带来的关于位置的唯一性构建出与位置强相关的指纹库，然后利用相似性匹配的原则对在线接收到的无线信号进行位置估计。该方法利用了复杂环境带来的无线信号关于位置唯一性的优点，使得定位的误差较小，精度较高。同时，基于指纹的定位系统也存在离线训练时间较长，对设备储存成本要求较高的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于LOS识别的单站点室内混合定位方法及系统，由LOS识别，基于距离的定位和基于指纹的定位三个部分组成，用于实现复杂室内环境中低成本高精度的定位。

本发明采用以下技术方案：

一种基于LOS识别的单站点室内混合定位方法，包括以下步骤：

S1、基于CSI数据构造新特征NF作为LOS识别的输入，使用线性判别和联合投票相结合的方法对CSI数据进行分类，得到存在LOS径的数据和不存在LOS径的数据；

S2、对步骤S1得到的存在LOS径的数据，利用基于距离的定位方法通过使用信号的传播时间和传播角度实现位置估计，使用MUSIC空间谱估计算法估计无线信号的传播时间和传播角度，根据测试环境的范围边界和固定发射机的位置，对传播时间和传播角度进行校正，将校正后的传播时间和传播角度与发射机的固定位置结合后估计出移动设备的位置；

S3、对步骤S1识别结果为不存在LOS径的数据，使用基于指纹的定位方法估计测试环境中测试样本的位置；

S4、将步骤S2中存在LOS径数据的位置估计结果和步骤S3中不存在LOS径数据的位置估计结果与步骤S1的LOS识别结果结合进行区域校正，得到最终的定位结果。

具体的，步骤S1具体为：

提取关于载频和空间分布的特征CSI数据，在实验环境中每个位置采样并计算样本的统计量用于构造新特征；采用线性判别法结合联合投票对CSI数据进行判别，将数据分为训练样本数据集和测试样本数据集；利用测试样本数据集验证系统的性能，利用训练样本数据集依次对每个新特征进行判别学习，保留判别概率最大的奇数个新特征并记录对应的判别阈值，最后奇数个阈值进行投票判别数据是否存在LOS径，当特征的判别指标g(x)＞0时，判为存在LOS径或不存在LOS径；g(x)＝x+ε，x为输入特征，ε为判别阈值。