[发明专利]面向5G超密网多基站定位的拓扑布站约束方法

说明书

本发明公开了一种面向5G超密网多基站定位的拓扑布站约束方法，包括以下步骤：1)最小二乘法奇异解分析；2)几何拓扑约束关系；所述最小二乘法奇异解分析是基于最小二乘方法推导在给定若干基站时进行用户位置估计的理论解，并分析理论解的奇异条件；所述几何拓扑约束关系是指将最小二乘法理论解的奇异条件与5G超密网多基站定位的拓扑布站约束关系联系在一起，分别得到基于到达时间、到达时间差、到达角的最小二乘法多基站位置估计所对应的几何拓扑关系。所提出的方法弥补了定位结果奇异与基站间拓扑约束关系相互作用的理论空白，更好地指导了5G超密网拓扑布站，具有较大的理论研究价值和工程实践意义。

技术领域

本发明属于微波、毫米波多基站通信与定位技术领域，具体涉及一种面向5G超密网多基站定位的拓扑布站约束方法。

背景技术

终端用户(User Equipment，UE)可与多个基站(Base Station，BS)进行通信，获得时间、距离或角度相关信息，进而可通过几何定位方法，常见的有TOA(到达时间)、TDOA(到达时间差)、AOA(到达角)等进行定位。针对一组超定方程的求解，最小二乘法(LeastSquareMethod，LSM)是最常见的，然而LSM在进行位置估计时涉及到矩阵求逆运算，会出现定位解奇异的情况。针对LSM定位解奇异，如何在多基站拓扑布站中消除这种情况，目前暂无报道。

发明内容

为了解决上述背景技术中所提出的技术问题，本发明的目的在于提供一种面向5G超密网多基站定位的拓扑布站约束方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：面向5G超密网多基站定位的拓扑布站约束方法，包括以下步骤：

1)最小二乘法奇异解分析；

2)几何拓扑约束关系；

所述最小二乘法奇异解分析是基于最小二乘方法推导在给定若干基站时进行用户位置估计的理论解，并分析理论解的奇异条件；

所述几何拓扑约束关系是指将最小二乘法(LSM)理论解的奇异条件与5G超密网多基站定位的拓扑布站约束关系联系在一起，分别得到基于到达时间(TOA)、到达时间差(TDOA)、到达角(AOA)的最小二乘法(LSM)多基站位置估计所对应的几何拓扑关系。

进一步地，所述基于最小二乘方法推导在给定若干基站时进行用户位置估计的理论解，具体如下：

定义系数矩阵A如式(1)所示，

R(A)＝{Ax|x∈Rⁿ},A∈R^n×n (1)

则最小二乘的矩阵约束形式为式(2)所示，

由于2-范数与2-范数的平方对状态量x的约束等价，式(2)可以改为式(3)，

对式(3)关于状态量x求偏导，最优解在导数为零时取得，得式(4)，

/

进一步得状态量x如式(5)所示，

x＝(A^TA)^-1A^Tb (5)

其中x为状态量，A为系数矩阵，b为偏置量；·^T表示对·取转置、·^-1表示对·求逆。

进一步地，所述分析理论解的奇异条件，具体如下：

从式(5)和系数矩阵A的定义可以看出，状态量x有解的条件如式(6)所示，

tr(A^TA)＝n (6)