一種單頻網(wǎng)定位系統(tǒng)中的基站識別方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種單頻網(wǎng)定位系統(tǒng)中的基站識別方法。所述方法從定位系統(tǒng)本身出發(fā)，將基站識別問題轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)分類問題，通過最小距離分類器實現(xiàn)基站識別；利用狀態(tài)預測模型估計移動臺的運動參數(shù)，進而降低了系統(tǒng)的硬件需求；為了在非視距環(huán)境下得到更好的基站識別效果，使用交互多模型方法來減輕非視距效應(yīng)，從而得到更為準確的移動臺目標信息。本發(fā)明將位置估計和基站識別兩個不同定位系統(tǒng)功能緊密聯(lián)系起來，經(jīng)濟、有效、適用于所有的數(shù)字電視標準。
【專利說明】一種單頻網(wǎng)定位系統(tǒng)中的基站識別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信定位【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種單頻網(wǎng)定位系統(tǒng)中的基站識別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字電視地面廣播(DTTB)作為一種全新的信息傳輸技術(shù)已經(jīng)于2007年8月在我國開始廣泛使用。用戶除了能夠接收到有效的視頻音頻信號外，還可以利用地面數(shù)字電視信號的載波和數(shù)字碼流測定從發(fā)射塔到接收端的距離等空間參數(shù)，實現(xiàn)無線定位。由于數(shù)字電視信號在定位上的巨大優(yōu)勢，越來越多的人開始關(guān)注該定位新技術(shù)。
[0003]數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)為節(jié)約頻譜采用了單頻網(wǎng)技術(shù)，即處在不同地點的同步狀態(tài)下的發(fā)射臺，在同一時間以同一頻率發(fā)射同一信號。該技術(shù)可以大大節(jié)約寶貴的頻率資源，提高頻譜利用率；但是對定位功能開發(fā)而言，意味著一個難以回避的體制性難題，即移動臺本身無法像全球定位系統(tǒng)GPS接收機和蜂窩網(wǎng)定位系統(tǒng)那樣識別來自不同基站的信號。因此，單頻網(wǎng)定位系統(tǒng)的基站識別問題將是一個具有挑戰(zhàn)性的課題。
[0004]目前單頻網(wǎng)絡(luò)基站識別的方法有:
[0005](1)基于偽隨機序列注入的基站識別方法
[0006]該方法解決了美國高級電視系統(tǒng)委員會ATSC標準的數(shù)字電視地面廣播信號的基站識別問題。在發(fā)射端，一個16位的Kasami序列，也叫做射頻水印(RFWM)信號注入到ATSC標準信號中，同時要保證注入的信號對數(shù)字電視接收不產(chǎn)生任何影響。在接收端，將接收信號與本地Kasami序列發(fā)生器產(chǎn)生的序列進行相關(guān)運算。如果本地序列就是注入到第i臺發(fā)射機的RFWM信號，那么自相關(guān)運算就會會出現(xiàn)相關(guān)峰值，不同的發(fā)射基站就可區(qū)分。
[0007](2)基于傳輸參數(shù)信令TPS時分復用的基站識別方法
[0008]該方法的主要原理是在發(fā)射端對TPS采用時分復用TDM方式。對某一信號幀而言，規(guī)定只有一個發(fā)射基站發(fā)送TPS信號，其它的發(fā)射基站均在此信號幀的TPS對應(yīng)位置發(fā)送0;在下一信號幀中，另一發(fā)射基站發(fā)送TPS，其余基站的對應(yīng)位置均發(fā)送0。以此類推。因此，在發(fā)射端，多個發(fā)射基站同時發(fā)送同序列的信號幀，按約定只有一個發(fā)射基站發(fā)送TPS;在接收端，對來自多個發(fā)射基站的疊加在一起的相同序號的信號幀中，接收機只檢測到來自某一特定發(fā)射基站的TPS信號。當接收機知道發(fā)射基站和發(fā)送TPS信號幀結(jié)構(gòu)序號的參考表時，就可以識別出發(fā)射基站。
[0009](3)基于移動終端速度的基站識別算法
[0010]該方法從移動終端提供的速度信息出發(fā)，將基站識別問題轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)互聯(lián)問題，利用速度信息對基站時延的限制關(guān)系，從而得到基站與時延之間的配對關(guān)系，完成基站識別。
[0011](4)基于模糊邏輯的基站識別方法
[0012]該方法同樣建立在卡爾曼(Kalman)定位方法的基礎(chǔ)之上。其算法的基本思路分為4個部分:基站-時延配對安排；隸屬度計算和比較；位置估計；位置驗證和反饋。[0013](5)基于視距LOS/非視距NL0S下的基站識別方法
[0014]該方法利用非視距統(tǒng)計特性服從高斯分布，且后續(xù)的位置估計算法能夠提供環(huán)境信息的條件下，利用特定的位置估計算法提供信道環(huán)境信息，構(gòu)建基站識別算法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種單頻網(wǎng)定位系統(tǒng)中的基站識別方法。
[0016]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種單頻網(wǎng)定位系統(tǒng)中的基站識別方法，包括步驟如下:
[0017]步驟A，接收機從接收信號中估計出第i個基站信號的到達時間測量值定義為Xi ；將N個基站信號的到達時間測量值組成集合X，X={Xi, i=l, 2...N};根據(jù)集合X構(gòu)建基站到達時間測量值子集；
[0018]步驟B，首先將集合X中的測量值個數(shù)與本地基站測量值集合個數(shù)進行比較，本地基站測量值集合存儲于接收機中；然后從本地基站測量值集合中選取參與定位的候選基站子集；
[0019]步驟C，分別計算候選基站子集中的基站到移動目標的距離，把該距離作為基站的基準值；
[0020]步驟D，候選基站子集大小與測量值子集大小保持一致，對每一個候選基站子集，計算測量子集中每個測量值與候選基站子集中對應(yīng)位置的基站基準值的歐氏距離之和；查找歐氏距離和最小的基站子集，作為基站識別結(jié)果；
`[0021]步驟E，對上述的基站識別結(jié)果進行測量值平滑；
[0022]步驟F，將平滑的測量值`用于移動目標的位置估計和狀態(tài)預測。
[0023]步驟C中，所述基站到移`動目標的距離為歐氏距離。
[0024]步驟D中，所述歐氏距離求和過程如下:
[0025]步驟D-1，從所述測量值子集集合和候選基站子集集合中依次選取子集；
[0026]步驟D-2，根據(jù)子集中元素的對應(yīng)順序，依次計算各自對應(yīng)位置上元素的歐氏距離；
[0027]步驟D-3，將上述計算的歐氏距離進行求和計算，求和所得的結(jié)果就是該測量子集和候選子集的歐氏距離和。
[0028]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提出了一種單頻網(wǎng)定位系統(tǒng)中的基站識別方法。所述方法從定位系統(tǒng)本身出發(fā)，將基站識別問題轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)分類問題，通過最小距離分類器實現(xiàn)基站識別；利用狀態(tài)預測模型估計移動臺的運動參數(shù)，進而降低了系統(tǒng)的硬件需求?’為了在非視距環(huán)境下得到更好的基站識別效果，使用交互多模型方法來減輕非視距效應(yīng)，從而得到更為準確的移動臺目標信息。本發(fā)明將位置估計和基站識別兩個不同定位系統(tǒng)功能緊密聯(lián)系起來，經(jīng)濟、有效、適用于所有的數(shù)字電視標準。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明的基站識別方法的總體框圖。
[0030]圖2是本發(fā)明中最小距離分類器用于基站識別的流程圖。[0031]圖3是本發(fā)明在不固定的基站集合下的基站識別分析。
[0032]圖4是本發(fā)明在不同條件下的累積分布函數(shù)⑶F。
[0033]圖5是本發(fā)明在不同駕駛噪聲下的累積分布函數(shù)。
[0034]圖6是本發(fā)明在不同移動臺速度下的累積分布函數(shù)。
[0035]圖7是第p個測量子集和第q個候選基站子集的歐氏距離之和的計算過程。
【具體實施方式】
[0036]以下結(jié)合附圖，詳細說明本發(fā)明一種單頻網(wǎng)定位系統(tǒng)中的基站識別方法。
[0037]如圖1所示，本發(fā)明一種單頻網(wǎng)定位系統(tǒng)中的基站識別方法，由于非視距NL0S減輕算法位置估計算法是常見的算法，狀態(tài)預測模型也是雷達信號處理中的常規(guī)技術(shù)。下面將具體描述最小距離分類器用于基站識別。
[0038]最小距離分類器用于基站識別的流程圖如圖2所示。假設(shè)得到的Τ0Α測量值和接收機中存儲的先驗的DTV基站數(shù)目分別為N和M，具體的實施步驟如下:(1)根據(jù)得到的Τ0Α測量值數(shù)目，獲得所有可能的測量值子集。N個Τ0Α測量值，可以得到N!個測量子集。
[0039](2)如果N=M，終止基站集合選擇，轉(zhuǎn)(3)。對于基站集合選擇，我們需要從Μ個基站中選出Ν個基站。，將其排成與測量子集相同維數(shù)的向量，向量內(nèi)各元素的排序方法不同不會影響識別性能。根據(jù)排列組合原理，得到C卜候選的基站子集。本步驟用于解決由于定位目標移動造成的基站不確定性。
[0040](3)對于每一個候選的基站子集，計算子集中每一個基站的預測測量值。對第j候選基站集合中的第i基站而言，預測測量值為
【權(quán)利要求】
1.一種單頻網(wǎng)定位系統(tǒng)中的基站識別方法，其特征在于，包括步驟如下:步驟A，接收機從接收信號中估計出第i個基站信號的到達時間測量值定義為Xi dfN個基站信號的到達時間測量值組成集合X，X={xi, i=l, 2...N};根據(jù)集合X構(gòu)建基站到達時間測量值子集；步驟B，首先將集合X中的測量值個數(shù)與本地基站測量值集合個數(shù)進行比較，本地基站測量值集合存儲于接收機中；然后從本地基站測量值集合中選取參與定位的候選基站子集;步驟C，分別計算候選基站子集中的基站到移動目標的距離，把該距離作為基站的基準值；步驟D，候選基站子集大小與測量值子集大小保持一致，對每一個候選基站子集，計算測量子集中每個測量值與候選基站子集中對應(yīng)位置的基站基準值的歐氏距離之和；查找歐氏距離和最小的基站子集，作為基站識別結(jié)果；步驟E，對上述的基站識別結(jié)果進行測量值平滑；步驟F，將平滑的測量值用于移動目標的位置估計和狀態(tài)預測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單頻網(wǎng)定位系統(tǒng)中的基站識別方法，其特征在于，步驟C中，所述基站到移動目標的距離為歐氏距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單頻網(wǎng)定位系統(tǒng)中的基站識別方法，其特征在于，步驟D中，所述歐氏距離求和過程如下:步驟D-1，從所述測量值子集集合和候選基站子集集合中依次選取子集；步驟D-2，根據(jù)子集中元素的對應(yīng)順序，依次計算各自對應(yīng)位置上元素的歐氏距離；步驟D-3，將上述計算的歐氏距離進行求和計算，求和所得的結(jié)果就是該測量子集和候選子集的歐氏距離和。
【文檔編號】G01S5/02GK103744051SQ201310672142
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】顏俊, 朱衛(wèi)平, 葉新榮, 康彬 申請人:南京郵電大學