[发明专利]稀疏直接定位方法

摘要

本发明公开了一种稀疏直接定位方法。该方法由移动终端向参考基站发出定位请求，各参考基站分别接收移动终端发出的信号，并将信号汇集到定位中心；定位中心首先对定位区域进行格点划分，并将格点坐标组成集合；然后根据已知的基站和格点坐标预先建立过完备原子库，并建立稀疏定位模型；最后根据压缩感知原理对稀疏信号进行重构，所得稀疏向量中非零块所对应格点位置即为所求移动终端位置。本发明的方法由于不需要进行信号时延、角度、强度等特征参数估计，可以比两步定位方法获得更高的定位精度；同时该方法利用定位问题的稀疏性特征，依据接收信号判断稀疏向量中非零值所在位置，从而得出移动终端位置，可以大大降低计算复杂度。

主权项

1.稀疏直接定位方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)移动终端向参考基站发出定位请求，各参考基站分别接收移动终端发出的信号，并将信号汇集到定位中心；2)定位中心对参考基站所围成的定位区域采用均匀或非均匀划分方法划分为N_Ω个格点，，并将格点坐标组成集合3)利用基站和格点坐标，依据确定的几何关系建立过完备原子库，并建立稀疏定位模型；在第k个采样时刻第n个基站上第m个阵元接收到格点处发出信号可以表示为：rn(k)(m)=αnθn(m)s(tk-τn(piG))+vn(k)=Δαnφn(k)(m)+vn(k),]]>m＝0，1…，M-1；n＝1，2，…，L (1)其中表示第m个阵元上的接收信号，表示信号波形，α_n表示移动终端与第n个基站之间的信道衰减，θ_n(m)是第n个基站上第m个阵元接收到信号的天线阵列响应，表示电磁波从格点到第n个基站所经历的时延，L为参考基站的个数，每个基站均装有含M阵元的阵列天线；对于集合Ω中任意一个格点定位中心将L个基站的所有阵元接收信号排成列矢量：r(k)=Φ(piG)α+v(k)---(2)]]>此处r^(k)＝[r(0)^T，…，r(M-1)^T]^T是一个LM×1的矢量，其中第m项r(m)=[r1(k)(m),···,rL(k)(m)]T;]]>是一个LM×L矩阵，而其中diag(·)表示对角矩阵；α＝[α₀，α₁…，α_L-1]^T是一个L×1矢量，表示信道衰减系数；v^(k)是一个LM×1矢量，包括噪声和模型误差；因此对于所有N_Ω个格点，过完备原子库可以建立如下：Φ~=[Φ(p1G),···,Φ(pNΩG)]---(3)]]>从而稀疏直接定位模型可以表示为：r(k)=Φ~α~+v(k)---(4)]]>其中是一个LN_Ω×1的块稀疏矢量，即可以分成N_Ω个长度为L×1的子块，其中只有第i块的L个系数非零，而其余系数均为零；4)进行稀疏重构；利用压缩感知理论中的算法求解下述方程：α~^=argmin||α~||1]]>(5)s.t.||r(k)-Φ~α~||2≤ϵ]]>其中表示的估计值，ε表示误差容限；计算出就可以得到稀疏向量中非零块位置，其所对应的格点位置即为待确定的移动终端位置。