本发明属于定位导航领域,尤其涉及一种基于最大似然估计及伪距残差补偿的定位方法。
背景技术:
1、不同于室外空旷环境下的全球导航定位系统,室内会存在障碍物遮挡的非视距环境中,导致到达信号沿非视距传播。由于建筑物、地形以及其他障碍物的存在,无线电信号在传播过程中可能会经历反射、折射或散射,导致信号强度的衰减和传播路径的偏移。这种现象在城市峡谷、室内环境以及其他复杂地形中尤为明显,严重影响了通信质量和定位精度,非视距传播会导致信号强度在时间和空间上的变化更为剧烈,这使得信号强度不稳定,造成信号功率损失和通信质量下降等问题,尤其在定位导航领域,非视距现象将导致计算位置的准确性和可靠性大大降低,因此需要采用合适的方法估计信道参数,以保持整体定位性能。
2、在5g中,由于其传输性能的提升,使得基于5g的定位是可实现的。但是,受非视距传播效应的影响,尤其在室内环境中,非视距现象成为限制5g定位能力的重要瓶颈,大部分情景中非视距现象导致的测距误差远远大于测距能力本身的误差。基于以上,本申请提供了解决以上技术问题的技术方案。
技术实现思路
1、针对现有技术中5g情景中非视距现象导致的伪距残差影响定位精度及准确性的场景,本发明提供了一种基于最大似然估计及伪距残差补偿的定位方法,包括以下步骤:
2、步骤s1、获取信道状态信息csi;
3、步骤s2、基于最大似然测量方法和最小描述长度准则,根据所述csi确定多径个数及对应的多径参数;
4、步骤s3、根据所述多径个数和所述多径参数确定初始定位坐标,再计算伪距残差;
5、步骤s4、根据所述初始定位坐标和所述伪距残差计算终端定位坐标。
6、在本发明的一个具体实施方式中,步骤s2包括:
7、步骤s2.1、循环分解期望后,计算每条完备数据集和参数估计值;
8、步骤s2.2、基于所述完备数据集构造最大似然函数,并令完备数据集中信号强度最强的到达路径为第l条径,l为正整数且l∈[1,l];
9、步骤s2.3、基于最小描述长度准则检测多径个数l和多径参数。
10、在本发明的一个具体实施方式中,步骤s2.1包括:接收到的叠加信号y(f)中减去第l条路径之前的所有路径,得到第l条路径的完备参数其中,表示第l条路径的参数估计值,为第l'条路径的参数估计值,表示第l条路径的完备数据集估计值。
11、在本发明的一个具体实施方式中,步骤s2.2包括:根据完备数据集构造最大似然函数并使函数最大化,
12、
13、其中,θl为第l条路径的参数集,为第l条路径的完备数据集,为关于伪距参数的似然函数,y为信道状态信息,l为多径个数,σ为加性高斯白噪声的标准差。
14、在本发明的一个具体实施方式中,步骤s2.3包括:最小描述长度准则检测模型包括:
15、
16、其中,x(f;θl)为第l条路径的完备数据集,l为多径个数,是使最小描述长度准则检测模型达到最小值时对应的多径个数,k为限制的最大多径个数,ασll为罚函数,α为罚函数系数,σl为噪声标准差。
17、在本发明的一个具体实施方式中,计算使mdl达到最小值时的多径个数l具体包括:
18、若l-1时最小描述长度准则检测模型达到最小值,则输出当前多径个数l,停止迭代;
19、否则,令l=l+1,重复步骤s2.1与步骤s2.2。
20、在本发明的一个具体实施方式中,步骤s3包括:采用加权最小二乘法获取初始位置后,带入高斯牛顿的最大似然阶段获得估计坐标:
21、其中,b为远端射频单元rru的个数,σb为第b个rru测量伪距的标准差,x为估计终端坐标,xb为第b个rru的坐标,为第i次迭代的伪距残差,为最大似然函数,ρb为第b个rru收到相对终端的第一条径的伪距,b为正整数且为第b个基站bs的伪距残差。
22、在本发明的一个具体实施方式中,步骤s4包括:
23、步骤s4.1、计算伪距残差:其中,是第i次迭代的终端ue估计位置;
24、步骤s4.2、判断所述ue估计位置是否收敛,若所述ue估计位置收敛,则所述ue估计位置为终端定位坐标,输出所述终端定位,若所述ue估计位置不收敛,则返回步骤s3,迭代至所述ue估计位置收敛。
25、在本发明的一个具体实施方式中,在循环分解期望前还包括:
26、利用连续干扰消除方法对所述多径参数进行初始化。
27、在本发明的一个具体实施方式中,步骤s1包括:定位服务器要求5g分布式基站的基带处理单元bbu开放数据接口,经由所述数据接口获取每个远端射频单元rru对应的信道探测参考信号srs的csi,并在rru射频合路前将所述srs的csi透传至定位服务器。
28、本发明能够带来以下至少一种有益效果:本发明提出了一种基于最大似然估计及伪距残差补偿的定位方法,基于最大似然测量方法和最小描述长度准则,通过信道状态信息csi计算多径个数及参数,再计算初始定位坐标和伪距残差,并补偿该伪距残差结果以确定终端定位坐标,解决了现有技术中室内场景下因非视距现象的伪距残差导致定位或测距结果出现误差的缺陷,本发明提出的一种基于最大似然估计及伪距残差补偿的定位方法不需要预训练模型,计算复杂度更低,能够广泛应用于5g的非视距场景,适用性更强,终端定位计算更加准确、定位精度高。
1.一种基于最大似然估计及伪距残差补偿的定位方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的基于最大似然估计及伪距残差补偿的定位方法,其特征在于,步骤s2包括:
3.根据权利要求2所述的基于最大似然估计及伪距残差补偿的定位方法,其特征在于,步骤s2.1包括:接收到的叠加信号y(f)中减去第l条路径之前的所有路径,得到第l条路径的完备参数其中,表示第l条路径的参数估计值,为第l'条路径的参数估计值,表示第l条路径的完备数据集估计值。
4.根据权利要求3所述的基于最大似然估计及伪距残差补偿的定位方法,其特征在于,步骤s2.2包括:根据完备数据集构造似然函数并使函数最大化:
5.根据权利要求4所述的基于最大似然估计及伪距残差补偿的定位方法,其特征在于,步骤s2.3包括:最小描述长度准则检测模型包括:
6.根据权利要求5所述的基于最大似然估计及伪距残差补偿的定位方法,其特征在于,计算使mdl达到最小值时的多径个数l具体包括:
7.根据权利要求6所述的基于最大似然估计及伪距残差补偿的定位方法,其特征在于,步骤s3包括:采用加权最小二乘法获取初始位置后,带入高斯牛顿的最大似然阶段获得估计坐标:其中,b为远端射频单元rru的个数,σb为第b个rru测量伪距的标准差,x为估计终端坐标,xb为第b个rru的坐标,为第i次迭代的伪距残差,为最大似然函数,ρb为第b个rru收到相对终端的第一条径的伪距,b为正整数且b∈[1,b],为第b个基站bs的伪距残差。
8.根据权利要求7所述的基于最大似然估计及伪距残差补偿的定位方法,其特征在于,步骤s4包括:
9.根据权利要求2-6中任一项所述的基于最大似然估计及伪距残差补偿的定位方法,其特征在于,在循环分解期望前还包括:
10.根据权利要求1所述的基于最大似然估计及伪距残差补偿的定位方法,其特征在于,步骤s1包括:定位服务器要求5g分布式基站的基带处理单元bbu开放数据接口,经由所述数据接口获取每个远端射频单元rru对应的信道探测参考信号srs的csi,并在rru射频合路前将所述srs的csi透传至定位服务器。