技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)蜂窩網(wǎng)中消除NLOS以提高定位精度的方法，特別是涉及全球互操作的微波接入(Worldwide?Interoperability?for?MicrowaveAccess，如下簡(jiǎn)稱(chēng)為Wimax)網(wǎng)絡(luò)中消除NLOS影響從而提高定位精度的方法。

背景技術(shù)

國(guó)際上對(duì)無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)的研究與應(yīng)用始于20世紀(jì)60年代的自動(dòng)車(chē)輛定位(AVL)系統(tǒng)，隨后該項(xiàng)技術(shù)在公共交通管理、貨物運(yùn)輸、出租車(chē)管理、犯罪跟蹤和緊急醫(yī)療服務(wù)等有限的范圍內(nèi)得到了應(yīng)用。80年代以來(lái)，隨著人們對(duì)智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)(ITS)的需要及蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的出現(xiàn)，對(duì)無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)由了新的要求，吸引了更多研究者的興趣。美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)于1996年公布了E911(Emergency?call‘911’)定位需求，要求在2001年10月1日前，各種無(wú)線(xiàn)蜂窩網(wǎng)絡(luò)必須能對(duì)發(fā)出E-911緊急呼叫的移動(dòng)臺(tái)提供精度在125m內(nèi)的定位服務(wù)，而且滿(mǎn)足此定位精度的時(shí)間概率應(yīng)不低于67％；在2001年以后，系統(tǒng)必須提供更高的定位精度及三維位置信息。1999年12月，F(xiàn)CC?99—245對(duì)E-911需求進(jìn)一步細(xì)化，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和手機(jī)生產(chǎn)廠商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商等定位技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和手機(jī)中的實(shí)施和支持提出了明確的要求和日程安排。在定位精度要求方面規(guī)定：基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的定位方案(不改動(dòng)終端)，要求在67％概率下定位精度不低于150米，95％的概率下定位精度不低于300米；基于移動(dòng)臺(tái)的定位方案(可以改動(dòng)移動(dòng)臺(tái))，要求在67％的概率下定位精度不低于50米，95％的概率下定位精度不低于150米。

在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中為了提高對(duì)移動(dòng)臺(tái)的定位精度，除了研究對(duì)信號(hào)特征測(cè)量值誤差具有良好魯棒性的高精度定位算法外，還需研究造成測(cè)量誤差的主要原因。在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中由于非理想的信道環(huán)境，使得移動(dòng)臺(tái)和基站之間多徑傳播、非視距(NLOS)傳播普遍存在，這些因素都會(huì)使檢測(cè)到的各種信號(hào)特征測(cè)量值出現(xiàn)誤差，從而影響定位精度。如何采取適當(dāng)措施降低這些因素的影響，得到準(zhǔn)確的信號(hào)特征測(cè)量值，是提高定位精度的關(guān)鍵，也是移動(dòng)臺(tái)定位技術(shù)需要研究的重要課題。本發(fā)明主要針對(duì)蜂窩中基于移動(dòng)臺(tái)或基于網(wǎng)絡(luò)的TDOA定位中消除NLOS影響的方法。

無(wú)線(xiàn)定位系統(tǒng)中對(duì)移動(dòng)臺(tái)的定位是通過(guò)檢測(cè)移動(dòng)臺(tái)和多個(gè)固定位置收發(fā)信機(jī)之間傳播信號(hào)的特征參數(shù)(如電磁場(chǎng)強(qiáng)，傳播時(shí)間或時(shí)間差，入射角等)來(lái)估計(jì)出目標(biāo)移動(dòng)臺(tái)的幾何位置。在蜂窩網(wǎng)中，根據(jù)進(jìn)行定位估計(jì)的位置、定位主體及采用的設(shè)備的不同可將對(duì)移動(dòng)臺(tái)的無(wú)線(xiàn)定位方案分為三類(lèi)：基于移動(dòng)臺(tái)的定位方案，基于網(wǎng)絡(luò)的定位方案及GPS輔助定位方案。根據(jù)定位方法的不同，主要分為：信號(hào)到達(dá)時(shí)間(TOA)定位方法、信道到達(dá)時(shí)間差(TDOA)定位方法、信號(hào)到達(dá)角度(AOA)定位方法、基于Cell—ID定位和基于時(shí)間提起量(TA)定位方法。

LOS傳播是得到準(zhǔn)確的信號(hào)特征測(cè)量值的必要條件。但是蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)一般是城市和近郊，MS和多個(gè)BS之間實(shí)現(xiàn)LOS傳播通常是很困難的，即使在無(wú)多徑和采用了高精度定時(shí)技術(shù)的情況下，NLOS傳播也會(huì)引起測(cè)量誤差。因此，NLOS傳播是影響各種蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位精度的主要原因，如何降低NLOS傳播的影響是提高定位精度的關(guān)鍵。目前降低NLOS傳播的影響通常有一下幾種方法。一種是通過(guò)TOA測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)LOS和NLOS傳播進(jìn)行區(qū)別，NLOS傳播的測(cè)距標(biāo)準(zhǔn)差比LOS傳播高得多，利用測(cè)距誤差統(tǒng)計(jì)先驗(yàn)信息就可將一段時(shí)間內(nèi)的NLOS測(cè)量值調(diào)節(jié)到接近LOS的測(cè)量值。另一種方法是降低非線(xiàn)性最小二乘算法中NLOS測(cè)量值的權(quán)重，這種方法也需要首先判斷哪些基站得到的是NLOS測(cè)量值。還有一種方法是對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)，利用NLOS傳播條件下距離測(cè)量值總是大于實(shí)際距離這一特點(diǎn)在非線(xiàn)性最小二乘算法中增加一約束項(xiàng)，從而提高定位精度。

近年來(lái)，對(duì)TDOA/TOA測(cè)量值中NLOS誤差的抑制和消除，在各種文獻(xiàn)資料中已提出了多種處理方法。這些方法主要從抑制測(cè)量值中的NLOS誤差，使測(cè)量值盡量接近有LOS路徑時(shí)的測(cè)量值和改進(jìn)定位算法，增加算法對(duì)于含NLOS誤差測(cè)量值的魯棒性等方面進(jìn)行考慮，這里主要介紹其中具有代表性的幾種方法。

(1)Wylie方法