[发明专利]一种基于方位角电平差值的定位方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基于方位角电平差值的定位方法及装置。

背景技术

无线信号广泛被利用来确定移动节点的地理位置，目前主要的定位方法有：基于接收信号场强的RSSI(ReceiveSignalStrengthIndicator)定位法，基于方位角AOA(AngleofArrived)定位法和基于电波传播时长的TOA(TimeofArrived)定位法。

基于接收信号场强RSSI定位法其基本原理是：移动终端接收到三个以上位于不同坐标点位置的无线基站发出的无线信号，根据每个无线基站信号的传播衰耗经验公式，可以由移动终端接收的电平推算出移动终端到基站的距离，移动终端同时接收到三个不同基站的信号，则移动终端就位于以三个基站为圆心、以各基站传播路径损耗折算出的传播距离为半径所画出的三个圆的公共交点位置。RSSI定位法需要多个基站的信号强度信息作为参考，成本高，并且无线信号传播过程中受到反射、折射、阻挡等干扰，造成测量不准确，误差大。

基于方位角的AOA定位法基于无线定向原理，如果可以测量到电波信号的方向，则移动终端在以基站坐标为原点，按所测方位角所画直线上，从两个以上位于不同地理坐标的基站，按接收方位角所画的两条直线的交点就是移动终端位置。因为没有一个简便有效的测量到达角度的方法，AOA定位法一般需要采用高方向性窄瓣天线搜索最大信号值的方法实现，常规移动终端不会配备此类设备，很难得到实用；而且由于存在反射、折射等现象，AOA误差也很大。

基于电波传播时长的TOA定位法假设从基站到移动节点接收地点的电波以直线传播，精确测量到从发射到接收点的传播时延来计算出传播距离，在有多个基站的情况下求出接收点的位置坐标。TOA定位法同样也存在成本高、误差大的问题。

已公开的专利文献申请号为CN200910205506.5，先确定移动节点相对于锚点的方位角和径向距离，再根据锚点的智能天线参考方向和锚点的位置信息，确定所述移动节点的位置，其不需要天线具有相位估计功能和时间检测装置，降低了天线的成本和复杂度。但是其根据接收信号强度信息来确定方位角和径向距离，由于信号强度在传播过程中容易受到反射、阻挡等诸多不确定因素影响，因此容易造成测量结果不准确。

以上现有的几种基本定位方法，在地形复杂的环境下，比如城市环境，由于建筑物等的影响，无线电波的传播过程中受到反射、折射、绕射、阻挡等影响等产生多径传播现象，无论是基于接收信号场强，基于方位角，还是基于电波传播时长的定位方法都会产生随机变化，造成位置估算的误差，尤其是在室内环境下，干扰大，上述方法都无法给出满意的定位精度。

针对以上问题，本发明专利目的在于设计一种基于方位角电平差值的定位方法及装置，利用移动网络的扇区基站的方向性，根据来源于同一基站的多个扇区信号的电平差值推算出方位角，再根据两个不同基站的方位角从而实现精确定位。本发明专利提供的基于方位角电平差值的定位方法及装置可以在各种复杂环境，尤其是城市室内环境下也普遍适用，具有干扰小，可有效精确的实现定位，误差小的优点。

发明内容

本发明提出了一种基于方位角电平差值的定位方法及装置，包括如下步骤：

(A)、在移动节点处获取从第一网络基站内两个不同扇区发出的信号之间的差值ΔL_i；

(B)、确定所述第一网络基站的地理坐标(x₁，y₁)，以及所述第一网络基站内两个不同扇区在方位角θ上的增益之差函数

(C)、根据所述增益之差函数及所述信号之间的差值ΔL_i确定所述第一网络基站相对于所述移动节点的方位角θ_BS1；

(D)、重复步骤(A)～(C)，获取第二网络基站的地理坐标(x₂，y₂)和所述第二网络基站相对于所述移动节点方位角θ_BS2；

(E)、根据所述第一网络基站和所述第二网络基站的地理坐标(x₁，y₁)、(x₂，y₂)及所述方位角θ_BS1和θ_BS2确定所述移动节点位置。

进一步，本发明所述第一网络基站和第二网络基站为方向性多扇区基站。