專利名稱：一種獲取環(huán)境數(shù)據的裝置及其實現(xiàn)的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無線電通信和無線電定位領域，尤其涉及一種獲取環(huán)境數(shù)據的裝置及其實現(xiàn)的方法。
背景技術：
NLOS(Non-Line-Of-Sight)誤差(一種由非可視傳播路徑引入的、相對于視線傳播路徑時延的額外時延)的存在顯著降低了基于蜂窩的移動臺定位系統(tǒng)和A-GPS(網絡輔助的GPS)系統(tǒng)的定位精度。目前，在基于蜂窩的移動臺定位系統(tǒng)中尚無簡單實用的用于NLOS誤差抑制的環(huán)境數(shù)據采集方法；在A-GPS系統(tǒng)中，為了提高A-GPS接收機在NLOS環(huán)境下的定位精度，美國專利US 6313786B1提出了環(huán)境數(shù)據采集的方法。
為了對A-GPS(或GPS)接收機所處環(huán)境進行識別和對NLOS誤差大小進行估計，美國專利US 6313786B1對A-GPS(或GPS)接收機可能處于的環(huán)境劃分為室內、室外兩大類，室外環(huán)境又劃分為郊區(qū)、市區(qū)、無遮擋的開闊區(qū)域等子類，市區(qū)又根據建筑的高度和密集程度進一步細分為若干小類；為了對GPS(或A-GPS)接收機所處位置的環(huán)境類型進行識別，美國專利US 6313786B1確定了一組衛(wèi)星信號特征參數(shù)作為A-GPS的環(huán)境數(shù)據(如，接收到的衛(wèi)星信號的信噪比，接收到的首徑時延，相關器輸出的峰值信號寬度，信號的多普勒頻移，衛(wèi)星信號的接收仰角、方位角等)，比如，如果接收到的若干個衛(wèi)星信號的信噪比與經驗數(shù)據相比較都高于某個特定值，就認為A-GPS接收機處于無遮擋的開闊區(qū)域；如果接收到的若干個衛(wèi)星信號的信噪比與經驗數(shù)據相比較都低于某個特定值，就認為A-GPS處于室內。專利US 6313786B1估計NLOS誤差大小的方法是，首先根據先驗數(shù)據確定出A-GPS所處的地理環(huán)境種類，然后在根據不同地理環(huán)境下NLOS誤差的經驗數(shù)據和當時的信號特征，如相關器峰值的方差、接收到的衛(wèi)星信號的仰角，來估計NLOS誤差的大小。該專利利用環(huán)境信號提高GPS定位精度的方法是1)根據請求定位的GPS接收機上報的環(huán)境數(shù)據，結合經驗數(shù)據庫中的數(shù)據，判斷A-GPS接收機所處的地理環(huán)境類型并對衛(wèi)星信號進行挑選；2)在對接收到的衛(wèi)星信號進行挑選的過程中，剔除那些信號質量比較差的衛(wèi)星信號，譬如信號仰角比較低的那些衛(wèi)星信號，在剩下的衛(wèi)星信號中，再根據衛(wèi)星信號的特征參數(shù)取值，如相關器峰值的方差，來估計修正量的大小；3)根據信號環(huán)境參數(shù)確定不同衛(wèi)星信號的加權值，根據權值的不同，在進行位置估計中確定合適的權值矩陣。
上述美國專利US 6313786B1通過對環(huán)境的仔細分類和不同環(huán)境下偽距測量中包含的NLOS誤差大小的估計，對抑制NLOS誤差會產生一定的效果，但是，該環(huán)境數(shù)據采集方法也有如下缺點1)需要根據不同的地理環(huán)境和先驗數(shù)據預先設置NLOS誤差的大小，這是一個煩瑣的建庫過程，而且其準確性難以保證；2)沒有給出TDOA(Time-Differnce-Of-Arrival)測量系統(tǒng)中NLOS誤差的估計方法，因此現(xiàn)有NLOS誤差估計方法只適用于采用偽距測量的GPS系統(tǒng)中NLOS誤差的抑制，不適用于TDOA定位系統(tǒng)中NLOS誤差的抑制；3)雖然地理環(huán)境和NLOS誤差之間有密切的聯(lián)系，但是專利US 6313786B1利用地理環(huán)境特征對定位誤差進行估計的思路并不能體現(xiàn)對NLOS誤差統(tǒng)計本質的把握，因此無法實現(xiàn)位置估計性能在理論上的優(yōu)化。
發(fā)明內容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有的對接收機所處環(huán)境進行識別和對NLOS誤差大小進行估計的缺陷，而提供的一種既適用于TOA(Time-Of-Arrival)定位系統(tǒng)(如A-GPS)中NLOS誤差的抑制，也適用于TDOA(Time-Difference-Of-Arrival)定位系統(tǒng)中NLOS誤差的抑制的環(huán)境數(shù)據采集方法，并且，該方法無須知道移動臺的真實位置，可以在移動臺定位過程中實時地完成抑制NLOS誤差所需要的環(huán)境參數(shù)的采集。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術方案是一種獲取環(huán)境數(shù)據的裝置，其特點是，與移動臺/或基站/或移動臺定位中心配合使用，包括與蜂窩移動臺接收機/或基站/或移動臺定位中心輸出的基帶信號相連接的功率時延分布采集單元、與功率時延分布采集單元的輸出連接的功率時延分布預處理單元、與功率時延分布預處理單元的輸出連接的環(huán)境數(shù)據提取單元、以及與環(huán)境數(shù)據提取單元的輸出連接的管理單元，該管理單元輸出控制信息至功率時延分布采集單元；
其中功率時延分布采集單元接收管理單元發(fā)來的控制信息，根據這些控制信息，功率時延分布采集單元從所接收的基帶信號中，采集一組環(huán)境數(shù)據提取單元所需要的功率時延分布數(shù)據，該組功率時延分布數(shù)據經功率時延分布預處理單元預處理后送到環(huán)境數(shù)據提取單元；環(huán)境數(shù)據提取單元提取環(huán)境數(shù)據后，將該環(huán)境數(shù)據送到管理單元；綜合單元對環(huán)境數(shù)據進行綜合處理，同時對功率時延分布采集單元進行控制。
上述獲取環(huán)境數(shù)據的裝置中，所述的功率時延分布采集單元由相關器組或匹配濾波器組構成。
上述獲取環(huán)境數(shù)據的裝置中，所述的功率時延分布預處理單元由背景噪聲提取單元、徑檢測門限確定單元和徑判決單元組成。
上述獲取環(huán)境數(shù)據的裝置中，所述的環(huán)境數(shù)據提取單元由運動識別參數(shù)估計單元、樣本離散系數(shù)估計單元、徑間功率差估計單元和分布參數(shù)估計單元組成；運動識別參數(shù)估計單元、樣本離散系數(shù)估計單元、徑間功率差估計單元和分布參數(shù)估計單元分別接收從功率時延分布預處理單元送來的功率時延分布上徑的位置、幅度/或功率數(shù)據；同時分布參數(shù)估計單元還接收從功率時延分布預處理單元送來的功率時延分布數(shù)據和徑/散射體的檢測門限，各估計單元把估計得到的運動識別參數(shù)、樣本離散系數(shù)、徑間功率差和分布參數(shù)輸出到管理單元。
上述獲取環(huán)境數(shù)據的裝置中，所述的管理單元由環(huán)境數(shù)據采集控制單元、TOA模式下NLOS誤差估計單元、TDOA模式下NLOS誤差估計單元、NLOS識別單元組成；所述的環(huán)境數(shù)據采集控制單元根據移動臺定位中心下發(fā)的定位模式信號、位置估計模式信號和服務質量信號輸出控制信息到功率時延分布采集單元，同時輸出控制信息到TOA模式下NLOS誤差估計單元或者/和TDOA模式下NLOS誤差估計單元；所述TOA模式下NLOS誤差估計單元或者/和TDOA模式下NLOS誤差估計單元也同時接收由環(huán)境數(shù)據提取單元輸出的分布參數(shù)，并得到TOA模式下NLOS誤差的均值和方差或者和TDOA模式下NLOS誤差的均值和方差；該管理單元中的NLOS識別單元分別接收從環(huán)境數(shù)據提取單元輸出的運動識別參數(shù)、徑間功率差和樣本離散系數(shù)并進行綜合處理，得到NLOS識別結果。
一種環(huán)境數(shù)據采集的方法，其特點是，包括以下步驟
a、根據移動臺定位采用的定位模式，確定環(huán)境數(shù)據采集需要輸入的信號種類；b、從蜂窩移動臺接收機輸出的基帶信號中，或者從GPS接收機輸出的基帶信號中，或者同時從這兩種基帶信號中，根據控制信息采集一組功率時延分布數(shù)據；c、對步驟b所述的功率時延分布數(shù)據進行背景噪聲提取、徑檢測門限確定和徑判決，完成環(huán)境數(shù)據提取所需要的預處理；d、利用步驟c所述預處理過程中得到的結果，根據定位模式和位置估計模式從功率時延分布數(shù)據中提取環(huán)境數(shù)據；e、對步驟d所提取環(huán)境數(shù)據進行綜合處理。
上述方法中，所述的移動臺定位采用的定位模式包括1)基于蜂窩網絡的定位模式；2)基于A-GPS的定位模式；3)綜合利用蜂窩網絡信號與GPS信號進行時延估計的定位模式。
上述方法中，所述根據移動臺定位采用的定位模式確定環(huán)境數(shù)據采集需要輸入的信號種類，是指如果基于蜂窩網絡的定位，則只對蜂窩網的導頻信號進行多徑搜索采集處理；如果是綜合利用蜂窩網絡信號與GPS信號進行時延估計的定位，則需要同時對蜂窩網的導頻信號和GPS信號進行采集處理。
上述方法中，對于基于蜂窩網絡的定位模式，采用基于TDOA模式進行位置估計；對于基于A-GPS的定位模式，則采用基于TOA模式進行位置估計；對于綜合利用蜂窩網絡信號與GPS信號的定位模式，則同時采用基于TOA模式和TDOA模式進行位置估計。
上述方法中，步驟b還包括根據要求的定位質量來確定相應的控制信息，該控制信息包括需要同時采集其功率時延分布的偽隨機碼的個數(shù)、需要采集的同一種功率時延分布的個數(shù)、對各種功率時延分布的采集頻率、以及采集功率時延分布時采用的相干長度和非相干累加次數(shù)。
上述方法中，所述的對步驟b獲取的功率時延分布進行預處理包括三個子步驟c1、提取背景噪聲NP；c2、確定徑的檢測門限THR；
c3、確定首徑位置、首徑幅度/或功率、最強徑位置、最強徑功率/或幅度、局部最強徑位置、局部最強徑的幅度/或功率。
上述方法中，步驟d所述的提取環(huán)境數(shù)據包括運動識別參數(shù)計算子步驟、樣本離散系數(shù)計算子步驟、徑間功率差計算子步驟和分布參數(shù)估計子步驟；其中d1、運動識別參數(shù)計算的方法是第一步，根據功率時延分布預處理過程獲取的某個偽隨機碼對應的N個功率時延分布的徑的位置、幅度/或功率信息，在首徑之后的某個區(qū)間內挑選一個用于運動識別的徑；第二步，計算從N個功率時延分布中挑選出的N個NLOS徑的幅度/或功率樣本離散系數(shù)；第三步，把第二步得到的樣本離散系數(shù)與從經驗數(shù)據中獲取的判決門限THR-MOVE進行比較，如果樣本離散系數(shù)大于THR-MOVE，就判為移動臺運動，否則，判為移動臺靜止.
d2、樣本離散系數(shù)計算方法是，根據功率時延分布預處理過程獲取的某個偽隨機碼對應的N個功率時延分布的徑的位置、和幅度/或功率信息，從N個功率時延分布中挑選出N個最強竟徑的幅度/或功率值，對這N個最強競徑的幅度/或功率值計算樣本離散系數(shù)；d3、徑間功率差計算的計算方法是，根據功率時延分布預處理過程獲取的某個偽隨機碼對應的N個功率時延分布的徑的位置、和幅度或功率信息，作如下處理1)對N個功率時延分布中的每一個選出最強竟徑和局部最強徑的幅度/或功率，計算比值；2)對N個功率時延分布中的每一個計算首徑的到達時間和最強徑的到達時間的差值；d4、NLOS誤差分布參數(shù)估計分為離散形式的分布參數(shù)的估計和連續(xù)形式的分布參數(shù)的估計。
上述方法中，步驟d所述位置估計模式采用在移動臺定位中心進行位置估計，則提取環(huán)境數(shù)據包括NLOS誤差分布參數(shù)的估計。
上述方法中，所述步驟e的環(huán)境數(shù)據的綜合處理包括TOA模式下NLOS誤差均值和方差的估計子步驟e11、TDOA模式下NLOS誤差均值和方差的估計子步驟e12、以及NLOS識別子步驟e13其中e11、利用TOA模式下NLOS誤差的概率密度函數(shù)和分布參數(shù)進行NLOS誤差均值和方差的估計；e12、利用TDOA模式下NLOS誤差的概率密度函數(shù)和分布參數(shù)進行NLOS誤差均值和方差的估計；e13、通過對步驟d獲取的運動識別參數(shù)、樣本離散系數(shù)、徑間功率差進行綜合，得到NLOS識別結果。
上述方法中，進行NLOS識別的具體方法是首先判斷運動識別參數(shù)是否大于某個門限，如果運動識別參數(shù)大于某個門限，就表明蜂窩移動臺或A-GPS處于運動中，在這種移動臺運動的情況下，再根據樣本離散系數(shù)來確定相應的偽隨機碼對應的信道是否為NLOS信道，大于某個門限，就是NLOS信道，否則，就是LOS信道；如果明蜂窩移動臺或A-GPS處于靜止狀態(tài)，就采用樣本徑間功率差來判斷是否為NLOS信道。
上述方法中，采用樣本徑間功率差來判斷是否為NLOS信道具體方法是1)判斷功率時延分布上的最強徑和局部最強徑的比值K是否大于某個門限；2)首徑和最強徑的時延間隔T是否小于某個門限；如果上述兩個條件同時成立，就判為LOS，否則，判為NLOS。
上述方法中，所述的局部最強徑是指從最強徑之后的某個位置開始一直到搜索窗末尾這樣一個區(qū)間內搜索出的最強徑或者是指從最強徑之后的某個位置開始，一直到搜索窗末尾這樣一個區(qū)間內搜索出的最強徑。
上述方法中，所述的首徑和最強徑的時延間隔T是否小于某個門限是指T小于一個碼片寬度。
本發(fā)明所述的環(huán)境數(shù)據采集裝置和方法，可以實時、準確地獲取抑制NLOS誤差所需要的環(huán)境數(shù)據，對這些環(huán)境數(shù)據的運用，可以有效地抑制NLOS誤差對基于蜂窩的移動臺定位系統(tǒng)和A-GPS(網絡輔助的GPS)系統(tǒng)定位精度的影響，提高定位精度。
本發(fā)明的具體特征、性能和優(yōu)點可從以下的實施例和附圖的描述中進一步看出。
圖1是本發(fā)明蜂窩移動臺和A-GPS采集環(huán)境數(shù)據的裝置的結構圖2是圖1中環(huán)境數(shù)據提取單元的結構圖3是圖1中管理單元的結構圖4是圖1中NLOS誤差分布參數(shù)和徑間功率差統(tǒng)計方法示意5是本發(fā)明環(huán)境數(shù)據采集方法流程示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明所述環(huán)境數(shù)據是指用于NLOS信道識別的運動參數(shù)M、樣本離散系數(shù)σ/μ徑間功率差R和用于估計NLOS誤差的分布參數(shù)Pi。本發(fā)明所述環(huán)境數(shù)據采集裝置的結構、工作原理和環(huán)境數(shù)據采集方法如下。
請參閱圖1，本發(fā)明一種獲取環(huán)境數(shù)據的裝置，包括與蜂窩移動臺和A-GPA的基帶輸出相連的功率時延分布采集單元105、功率時延分布預處理單元106、環(huán)境數(shù)據提取單元107和管理單元108；其中功率時延分布采集單元接收管理單元發(fā)來的控制信息，根據這些控制信息，功率時延分布采集單元通過該單元與蜂窩移動臺接收機輸出的基帶信號之間的接口，或者該單元通過與GPS接收機輸出的基帶信號之間的接口，該單元分別或同時從這兩種基帶信號中，采集一組環(huán)境數(shù)據提取單元所需要的功率時延分布數(shù)據，該組功率時延分布數(shù)據經功率時延分布預處理單元預處理后送到環(huán)境數(shù)據提取單元；環(huán)境數(shù)據提取單元提取環(huán)境數(shù)據后，將該環(huán)境數(shù)據送到管理單元；該管理單元輸出控制信息至功率時延分布采集單元；綜合單元對環(huán)境數(shù)據進行綜合處理，同時對功率時延分布采集單元進行控制。
功率時延分布采集單元105由相關器組(或匹配濾波器組)構成，該相關器組有多種實現(xiàn)方法可以是為環(huán)境數(shù)據采集裝置單獨設計的，也可以是借用蜂窩移動臺中多徑搜索單元中的相關器組或者是借用A-GPA接收機中的相關器組來實現(xiàn)。功率時延分布采集單元105接收管理單元108發(fā)來的控制信息，如，需要同時采集其功率時延分布的偽隨機碼的個數(shù)(每個偽隨機碼對應一種功率時延分布)；需要采集的同一種功率時延分布(對應同一個偽隨機碼)的個數(shù)；對各種功率時延分布的采集頻率；采集功率時延分布時采用的相干長度和非相干累加次數(shù)，根據這些控制信息，功率時延分布采集單元105從蜂窩移動臺接收機射頻前端101輸出的、經過A/D轉換器之一103量化的基帶信號中，或者從GPS接收機射頻前端102輸出的、經過A/D轉換器之二104量化的基帶信號中，或者同時從這兩種基帶信號中，采集一組環(huán)境數(shù)據提取單元107所需要的功率時延分布數(shù)據。該功率時延分布數(shù)據經功率時延分布預處理單元106預處理后送到環(huán)境數(shù)據提取單元107；環(huán)境數(shù)據提取單元107提取環(huán)境數(shù)據后，將該環(huán)境數(shù)據送到管理單元108；綜合單元108對環(huán)境數(shù)據進行綜合處理，同時對功率時延分布采集單元105進行控制。
功率時延分布預處理單元106由背景噪聲提取單元、徑檢測門限確定單元和徑判決單元組成。其中，背景噪聲提取單元提取徑檢測門限確定單元所需要的背景噪聲的分布參數(shù)(如，均值和標準差)，背景噪聲提取單元分兩個步驟提取背景噪聲第一步，粗略提取，可以通過在功率時延分布中剔除若干個最強徑的方法實現(xiàn)背景噪聲的粗略提取，也可以通過使用空閑偽隨機碼(空閑偽隨機碼可以是蜂窩移動臺附近基站沒有使用的擾碼，也可以是GPS衛(wèi)星星歷中推算出的處于地平線以下的衛(wèi)星發(fā)射的定位信號碼)；第二步，精確提取，在粗略提取背景噪聲之后，對粗略提取的背景噪聲NC進行參數(shù)估計，如，估計粗略均值和標準差，根據估計出的均值、標準差、背景噪聲的分布形式(近似認為是x2分布或正態(tài)分布)以及特定的檢測概率，確定一個粗略的徑檢測門限THR_C，利用THR_C從相應的功率時延分布中檢測出一個首徑PATH1_C，在該功率時延分布上，從PATH1_C之前若干個碼片開始到搜索窗啟始位置這樣一個區(qū)間內，提取出精確的背景噪聲NP。徑檢測門限確定單元根據背景噪聲提取單元提供的精確背景噪聲NP進行背景噪聲的參數(shù)估計，獲取NP的均值和標準差，然后根據估計出的均值、標準差、背景噪聲NP的分布形式(x2分布或正態(tài)分布)以及特定的檢測概率，確定最終的徑檢測門限THR。當背景噪聲NP為正態(tài)分布時，THR＝Mu+k*Sigma，其中，Mu表示背景噪聲的均值，Sigma表示背景噪聲的標準差，k為加權系數(shù)，k的取值由徑檢測要求的虛警率決定。對于用同一種偽隨機碼獲取的多個功率時延分布，有多個THR。徑判決單元根據每個功率時延分布對應的徑檢測門限THR，在相應的功率時延分布上通過檢測峰值點的方法實現(xiàn)徑判決，功率時延分布上凡是大于THR的峰值點的位置就是徑的位置。徑判決單元在進行徑判決的基礎上，進一步完成環(huán)境數(shù)據提取單元107所需要的預處理，如，確定出首徑位置、首徑幅度(或功率)、最強徑位置、最強徑功率(或幅度)、局部最強徑(局部最強徑是指從最強徑之后的某個位置開始一直到搜索窗末尾這樣一個區(qū)間內搜索出的最強徑)位置、局部最強徑的幅度(或功率)。如果根據徑的(或散射體的)檢測門限確定出某種功率時延分布上不存在有效徑，就不對這種功率時延分布進行環(huán)境數(shù)據的提取。
環(huán)境數(shù)據提取單元107從功率時延分布預處理單元106送來的功率時延分布數(shù)據中提取環(huán)境數(shù)據。該單元根據106送來的輔助信息，如，不同種類的功率時延分布上徑的(或散射體的)檢測門限、首徑位置、首徑幅度(或功率)、最強徑位置、最強徑功率(或幅度)、局部最強徑位置、局部最強徑的幅度(或功率)，對各種功率時延分布攜帶的環(huán)境數(shù)據信息進行提取，獲取用于NLOS信道識別的運動識別參數(shù)M、樣本離散系數(shù)σ/μ徑間功率差R和用于估計NLOS誤差的分布參數(shù)Pi。
請參閱圖2。環(huán)境數(shù)據提取單元由運動識別參數(shù)估計單元204、樣本離散系數(shù)估計單元205、徑間功率差估計單元206和分布參數(shù)估計單元組成207。201是指從106送來的功率時延分布數(shù)據；202是指從106送來的徑的(或散射體的)檢測門限，不同的功率時延分布具有不同的檢測門限。203是指從106送來的功率時延分布上徑的位置、幅度(或功率)數(shù)據(如，不同種類的功率時延分布上徑的(或散射體的)檢測門限、首徑位置、首徑幅度(或功率)、最強徑位置、最強徑功率(或幅度)、局部最強徑位置、局部最強徑的幅度(或功率))。
其中，運動識別參數(shù)M計算單元204由三個步驟組成第一步，根據功率時延分布預處理單元106輸出的某個偽隨機碼，(該偽隨機碼可以是服務小區(qū)的導頻采用的擾碼，也可以是鄰小區(qū)導頻采用的擾碼)對應的N個功率時延分布(一般地，N的取值范圍是4～20)的徑的位置、和幅度(或功率)信息，在首徑之后的某個區(qū)間內挑選一個用于運動識別的徑(該徑必為NLOS徑)；第二步，計算從N個功率時延分布中挑選出的N個NLOS徑的幅度(或功率)樣本離散系數(shù)；第三步，把第二步得到的樣本離散系數(shù)與從經驗數(shù)據中獲取的判決門限THR-MOVE進行比較，THR-MOVE通常取0.1左右，如果樣本離散系數(shù)大于THR-MOVE，就判為移動臺運動，否則，判為移動臺靜止；樣本離散系數(shù)σ/μ(表示標準差除以均值)計算單元205根據功率時延分布預處理單元106輸出的某個偽隨機碼(可以是服務小區(qū)的導頻采用的擾碼，也可以是鄰小區(qū)導頻采用的擾碼)對應的N個功率時延分布(一般地，N的取值范圍是4～20)的徑的位置、和幅度(或功率)信息，從N個功率時延分布中挑選出N個最強竟徑的幅度(或功率)值，對這N個最強競徑的幅度(或功率)值計算樣本離散系數(shù)σ/μ；徑間功率差估計單元206根據功率時延分布預處理單元106輸出的某個偽隨機碼(可以是服務小區(qū)的導頻采用的擾碼，也可以是鄰小區(qū)導頻采用的擾碼，也可以是GPS衛(wèi)星發(fā)射的P碼(精碼)或摯謹碼)對應的N個功率時延分布(一般地，N的取值范圍是4～20)的徑的位置、和幅度(或功率)信息，作如下處理1)對N個功率時延分布中的每一個選出最強竟徑(如圖4中的404)Max_Path和局部最強徑Local_Max_Path(如圖4中的409，圖4中的408和410是局部最強徑搜索窗的起點和終點，起點408位于最強徑的后面若干個碼片處)的幅度(或功率)，計算比值Max_Path/Local_Max_Path；2)對N個功率時延分布中的每一個計算首徑的到達時間Time_Of_First_Path_Arrival和最強徑Max_Path的到達時間Time_Of_Max_Path_Arrival的差值；分布參數(shù)估計單元207進行NLOS誤差分布參數(shù)Pi的估計的本質是對移動臺，或A-GPS接收機，附近散射體密度的估計，這個估計是通過對功率時延分布采集單元105(即多徑搜索單元)獲得的功率時延分布的處理來實現(xiàn)的，圖4是對NLOS誤差分布參數(shù)Pi進行估計的原理示意圖。圖4中的406為功率時延分布采集單元105送來的某個偽隨機碼的功率時延分布，405為徑判決門限THR，401為根據徑判決門限THR判決出的首徑，402為散射體統(tǒng)計窗的起始位置，403為散射體統(tǒng)計窗的結束位置，首徑位置401與散射體統(tǒng)計窗的起始位置402間隔若干個(如1個)碼片的寬度(在NLOS信道下，散射體統(tǒng)計窗也可以包含首徑)，散射體統(tǒng)計窗的起始位置402與散射體統(tǒng)計窗的結束位置403之間間隔(即散射體統(tǒng)計窗的寬度)為若干個碼片，如1～10個碼片。404為散射體統(tǒng)計窗內檢測到的一個徑，該徑對應一個在空間上可分辨的散射體。Dnlos407是NLOS傳播路徑引入的相對時延(相對于LOS傳播路徑)誤差，即NLOS誤差，NLOS誤差具有非負的特性。通過計算散射體統(tǒng)計窗內超過徑判決門限THR的徑的個數(shù)與散射體統(tǒng)計窗的寬度的比值，就可以得到NLOS誤差分布參數(shù)Pi的最大似然估計值。具體實現(xiàn)時，既可以采用公式(1)，也可以采用公式(2)來完成NLOS誤差分布參數(shù)Pi的估計。
P=m1+m2+...mN)×aW×N--------(1)]]>式中Pi為NLOS誤差分布參數(shù)；mk是第k(k＝1，2......n)個散射體統(tǒng)計窗(從第k個功率時延分布上截取)內檢測到的徑的個數(shù)；W是散射體統(tǒng)計窗的寬度，單位為碼片，通常，W的取值在1～10個碼片之間；N是為獲取一個Pi的估計值所采用的功率時延分布的個數(shù)，通常，N的取值在1～10之間，所用的N個功率時延分布是在一定的時間區(qū)間內進行N次多徑搜索來得到；α是一個碼片內進行的采樣次數(shù)，通常，α在1～32之間取值，α值就是一個徑包含的樣點數(shù)。
Pi=s1+s2+...sNW×N-------(2)]]>式中P1為NLOS誤差分布參數(shù)；sk是第k(k＝1，2......N)個散射體統(tǒng)計窗(從第k個功率時延分布上截取)內檢測到的超過檢測門限的樣點的個數(shù)；W是散射體統(tǒng)計窗的寬度，單位為樣點，通常，W的取值在40個樣點之內，典型值為20個樣點；N是為獲取一個Pi的估計值所采用的功率時延分布的個數(shù)，通常，N的取值在1～10之間，所用的N個功率時延分布是在一定的時間區(qū)間內進行N次多徑搜索來得到。
根據公式(3)，可以由ρi得到δi的分布參數(shù)θi。
θi=T-1ln(1-pi)--------(3)]]>式中，T為系統(tǒng)采樣樣點間隔時間，單位為微秒。
利用公式(1)或公式(2)求出第i，j個輻射源間的分布參數(shù)Pi和Pj之后，就獲得了離散形式的TDOA系統(tǒng)中NLOS誤差δ(s)ij的分布參數(shù)；利用分布參數(shù)Pi、Pj和公式(3)，就獲得了連續(xù)形式的TDOA系統(tǒng)中NLOS誤差δij的分布參數(shù)θi和θj。
環(huán)境數(shù)據提取單元107提取的環(huán)境數(shù)據，如，用于NLOS信道識別的運動識別參數(shù)M、樣本離散系數(shù)σ/μ、徑間功率差R和用于估計NLOS誤差的分布參數(shù)Pi，送到管理單元做綜合處理。
請參閱圖3，管理單元108由環(huán)境數(shù)據采集控制單元301、TOA模式下NLOS誤差估計單元302、TDOA模式下NLOS誤差估計單元303、NLOS識別單元304組成。管理單元108完成兩個主要功能，一是對功率時延分布采集單元105進行控制，由圖3所示的環(huán)境數(shù)據采集控制單元301向功率時延分布采集單元105發(fā)送控制信息，如，需要采集那些偽隨機碼的功率時延分布、對一個偽隨機碼需要采集多少個功率時延分布；二是對環(huán)境數(shù)據提取單元107提取的環(huán)境數(shù)據進行綜合，獲取用于NLOS誤差矯正的數(shù)據。
所述的環(huán)境數(shù)據采集控制單元根據移動臺定位中心下發(fā)的定位模式信號、位置估計模式信號和服務質量(QOSquality of service)信號輸出控制信息到功率時延分布采集單元，同時輸出控制信息到TOA模式下NLOS誤差估計單元或者/和TDOA模式下NLOS誤差估計單元；TOA模式下NLOS誤差估計單元或者/和TDOA模式下NLOS誤差估計單元也同時接收由環(huán)境數(shù)據提取單元輸出的分布參數(shù)，并得到TOA模式下NLOS誤差的均值和方差或者和TDOA模式下NLOS誤差的均值和方差；該管理單元中的NLOS識別單元分別接收從環(huán)境數(shù)據提取單元輸出的運動識別參數(shù)、徑間功率差和樣本離散系數(shù)并進行綜合處理，得到NLOS識別結果。
其中，TOA模式下NLOS誤差估計單元302用于獲取TOA(或偽距)測量中的NLOS誤差的均值和方差。如，為了獲取連續(xù)分布的TOA(或偽距)測量中的NLOS誤差δi的均值和方差，首先利用公式(3)，從第i個偽隨機碼對應的一組功率時延分布上提取的NLOS誤差的分布參數(shù)Pi，求出連續(xù)分布的TOA(或偽距)測量中的NLOS誤差的分布參數(shù)θi。再利用公式(4)、(5)就可以計算出TOA(或偽距)測量中的NLOS誤差的均值和方差；E[δi]＝θi(4)D[δi]=θi2-----(5)]]>式中，δi是連續(xù)分布的第i偽隨機碼的TOA(或偽距)傳播時延中的NLOS誤差；TDOA模式下NLOS誤差估計單元303計算TDOA測量系統(tǒng)中的NLOS誤差的均值和方差。如，為了獲取第i和第j個偽隨機碼之間的、連續(xù)分布的TDOA測量中的NLOS誤差的均值和方差δij，首先利用公式(3)和從第i和第j個偽隨機碼對應的一組功率時延分布上分別提取的NLOS誤差的分布參數(shù)Pi、Pj，求出連續(xù)分布的TOA(或偽距)測量中的NLOS誤差的分布參數(shù)θi和θj，然后按照公式(6)計算δij的均值，利用公式(7)計算δij的方差。
E[δij]＝θj-θi(6)D[δij]=θi2+θj2----(7)]]>NLOS識別單元304對某種偽隨機碼對應的一組功率時延分布上提取的運動識別參數(shù)M、樣本離散系數(shù)σ/μ和徑間功率差R進行綜合，確定該偽隨機碼對應的信道是否為NLOS信道，具體方法是首先判斷運動識別參數(shù)M是否大于某個門限，如，是否大于0.2，如果運動識別參數(shù)M大于某個門限，就表明蜂窩移動臺或A-GPS處于運動中，在這種移動臺運動的情況下，再根據樣本離散系數(shù)σ/μ來確定相應的偽隨機碼對應的信道是否為NLOS信道，σ/μ大于某個門限，如0.1，就是NLOS信道，否則，就是LOS(Line-Of-Sight)信道；如果明蜂窩移動臺或A-GPS處于靜止狀態(tài)，就采用樣本徑間功率差R來判斷是否為NLOS信道，具體方法是判斷公式(8)、(9)是否同時成立。
R＝Max_Path/Local_Max_Pat ＞K(8)Time_Of_First_Path_Arrival-Time_Of_Max_Path_Arrival＜T(9)如果同時成立，就判為LOS，否則，判為NLOS。K值的選取需要考慮到識別率和誤判率的折中，一般K的取值在2～8之間選??；T的取值范圍大約為一個碼片的寬度。
在管理單元108通過對環(huán)境數(shù)據的綜合獲取了NLOS識別結果、NLOS誤差的均值和方差之后，移動臺定位系統(tǒng)就可以通過如下步驟實現(xiàn)對NLOS誤差的抑制1)使用NLOS誤差的均值把非負的NLOS誤差矯正為零均值的隨機變量；2)使用NLOS識別結果和NLOS誤差的方差構造加權最小二乘估計中的加權矩陣來初步抑制NLOS誤差(均值已經為零)對位置估計的影響；3)根據矯正后的NLOS誤差的零均值特性，通過對位置估計結果的多次平均，進一步抑制NLOS誤差。
本發(fā)明所述的環(huán)境數(shù)據采集裝置既可以采用軟件實現(xiàn)，也可以采用硬件實現(xiàn)；既可以在移動終端內實現(xiàn)，也可以在移動臺定位中心實現(xiàn)。當在移動臺側實現(xiàn)本發(fā)明所述的環(huán)境數(shù)據采集裝置時，如果位置估計是在移動臺側完成，管理模塊就把經過綜合的環(huán)境數(shù)據傳送給移動臺內的位置估計單元；如果位置估計在移動臺定位中心完成，管理單元108就把環(huán)境數(shù)據提取單元107提取的環(huán)境數(shù)據通過空中接口傳送給網絡側的移動臺定位中心；當在移動臺定位中心實現(xiàn)本發(fā)明所述裝置時，需要首先由需要定位的移動臺(蜂窩移動臺或A-GPS)采集接收到的基帶信號，可以是移動臺接收到的基站的導頻信號的基帶信號，也可以是A-GPS終端接收到的衛(wèi)星定位信號的基帶信號，然后通過無線網絡把采集到的基帶信號發(fā)送到移動臺定位中心。在移動臺定位中心首先對這些基帶信號進行某種預處理，如對消一部分干擾以提高所需信號的信干比，然后再把這些經過預處理后的基帶信號送到功率時延分布采集單元105，經過105以及后續(xù)單元的處理后，就可以獲取抑制NLOS誤差的環(huán)境數(shù)據。
請參閱圖5。本發(fā)明所述方法環(huán)境數(shù)據采集方法包括如下步驟a、根據移動臺定位采用的定位模式，確定環(huán)境數(shù)據采集需要輸入的信號種類；b、從蜂窩移動臺接收機輸出的基帶信號中，或者從GPS接收機輸出的基帶信號中，或者同時從這兩種基帶信號中，根據控制信息采集一組功率時延分布數(shù)據；c、對步驟b所述的功率時延分布數(shù)據進行背景噪聲提取、徑檢測門限確定和徑判決，完成環(huán)境數(shù)據提取所需要的預處理；d、利用步驟c所述預處理過程中得到的結果，根據定位模式和位置估計模式從功率時延分布數(shù)據中提取環(huán)境數(shù)據；e、對步驟d所提取環(huán)境數(shù)據進行綜合處理。
具體方法為步驟a，確定輸入數(shù)據的種類501。根據移動臺定位采用的定位模式，有三種基本定位模式1)基于蜂窩網絡的定位；2)基于A-GPS的定位；3)綜合利用蜂窩網絡信號與GPS信號進行時延估計的定位。步驟a根據采用的具體定位模式，來確定環(huán)境數(shù)據采集單元105需要輸入的信號類別，如果基于蜂窩網絡的定位，環(huán)境數(shù)據采集單元105就只對蜂窩網的導頻信號進行采集處理(即進行多徑搜索)；如果是綜合利用蜂窩網絡信號與GPS信號進行時延估計的定位，環(huán)境數(shù)據采集單元105就需要同時對蜂窩網的導頻信號和GPS信號進行采集處理。此外，步驟a還根據要求的定位質量(如精度、響應時間)來確定相應的控制信息，如，需要同時采集其功率時延分布的偽隨機碼的個數(shù)(一個偽隨機碼對應一種功率時延分布)；需要采集的同一種功率時延分布(對應同一個偽隨機碼)的個數(shù)；對各種功率時延分布的采集頻率；采集功率時延分布時采用的相干長度和非相干累加次數(shù)；步驟b，采集功率時延分布502。步驟b根據步驟a確定的環(huán)境數(shù)據采集種類和控制參量，如，需要同時采集其功率時延分布的偽隨機碼的個數(shù)(一個偽隨機碼對應一種功率時延分布)；需要采集的同一種功率時延分布(對應同一個偽隨機碼)的個數(shù)；對各種功率時延分布的采集頻率；采集功率時延分布時采用的相干長度和非相干累加次數(shù)，通過多徑搜索(由一組相關器或匹配濾波器實現(xiàn))來獲取蜂窩網絡的特定的導頻信號的功率時延分布或衛(wèi)星定位信號的功率時延分布；步驟c，功率時延分布預處理503。該步驟對步驟b獲取的功率時延分布進行預處理，目的在于獲取環(huán)境數(shù)據提取所需要的一些參數(shù)，如，徑檢測門限THR、首徑位置、首徑幅度(或功率)、最強徑位置、最強徑功率(或幅度)、局部最強徑(局部最強徑是指從最強徑之后的某個位置開始一直到搜索窗末尾這樣一個區(qū)間內搜索出的最強徑)位置、局部最強徑的幅度(或功率)。這一步由三個子步驟組成子步驟c1，提取背景噪聲NP，其原理和106單元相應的部分相同；子步驟c2、確定徑的檢測門限THR，其原理和106單元相應的部分相同；子步驟c3、確定首徑位置、首徑幅度(或功率)、最強徑位置、最強徑功率(或幅度)、局部最強徑(局部最強徑是指從最強徑之后的某個位置開始一直到搜索窗末尾這樣一個區(qū)間內搜索出的最強徑)位置、局部最強徑的幅度(或功率)，其原理和106單元相應的部分相同；步驟d，提取環(huán)境數(shù)據504。利用步驟c所述預處理過程中得到的結果，根據定位模式和位置估計模式從功率時延分布數(shù)據中提取環(huán)境數(shù)據；所述位置估計模式采用在移動臺定位中心進行位置估計，則環(huán)境數(shù)據采集單元直接上報NLOS誤差分布參數(shù)。該步驟完成運動識別參數(shù)計算、樣本離散系數(shù)計算、徑間功率差計算和分布參數(shù)估計。
運動識別參數(shù)計算的方法是，第一步，根據功率時延分布預處理過程獲取的某個偽隨機碼(可以是服務小區(qū)的導頻采用的擾碼，也可以是鄰小區(qū)導頻采用的擾碼)對應的N個功率時延分布(一般地，N的取值范圍是4～20)的徑的位置、和幅度(或功率)信息，在首徑之后的某個區(qū)間內挑選一個用于運動識別的徑(該徑必為NLOS徑)；第二步，計算從N個功率時延分布中挑選出的N個NLOS徑的幅度(或功率)樣本離散系數(shù)σ/μ；第三步，把第二步得到的樣本離散系數(shù)與從經驗數(shù)據中獲取的判決門限THR-MOVE進行比較，THR-MOVE通常取0.1左右，如果樣本離散系數(shù)σ/μ大于THR-MOVE，就判為移動臺運動，否則，判為移動臺靜止；樣本離散系數(shù)(即標準差除以均值σ/μ，σ表示標準差，μ表示均值)計算方法是，根據功率時延分布預處理過程獲取的某個偽隨機碼(可以是服務小區(qū)的導頻采用的擾碼，也可以是鄰小區(qū)導頻采用的擾碼)對應的N個功率時延分布(一般地，N的取值范圍是4～20)的徑的位置、和幅度(或功率)信息，從N個功率時延分布中挑選出N個最強競徑的幅度(或功率)值，對這N個最強竟徑的幅度(或功率)值計算樣本離散系數(shù)σ/μ，即表示標準差除以均值)；徑間功率差計算的計算方法是，根據功率時延分布預處理過程獲取的某個偽隨機碼(可以是服務小區(qū)的導頻采用的擾碼，也可以是鄰小區(qū)導頻采用的擾碼，也可以是GPS衛(wèi)星發(fā)射的P碼(精碼或粗碼)對應的N個功率時延分布(一般地，N的取值范圍是4～20)的徑的位置、和幅度(或功率)信息，作如下處理1)對N個功率時延分布中的每一個選出最強竟徑(如圖4中的404)Max_Path和局部最強徑Local_Max_Path(如圖4中的409，圖4中的408和410是局部最強徑搜索窗的起點和終點，起點408位于最強徑的后面若干個碼片處)的幅度(或功率)，計算比值Max_Path/Local_Max_Path；2)對N個功率時延分布中的每一個計算首徑的到達時間Time_Of_First_Path_Arrival和最強徑Max_Path的到達時間Time_Of_Max_Path_Arrival的差值；NLOS誤差分布參數(shù)估計分為離散形式的分布參數(shù)Pi的估計和連續(xù)形式的分布參數(shù)θi的估計，Pi可以采用公式(1)或公式(2)獲得，θi可以通過Pi和公式(3)獲得。
步驟e，環(huán)境數(shù)據的綜合505。該步驟由TOA模式下NLOS誤差均值和方差的估計、TDOA模式下NLOS誤差均值和方差的估計、NLOS識別三個子步驟組成子步驟e1，TOA模式下NLOS誤差均值和方差的估計?？梢岳肗LOS誤差的概率密度函數(shù)，如TOA模式下離散形式的NLOS誤差為幾何分布，又通過步驟四獲取了分布參數(shù)為Pi；TOA模式下連續(xù)形式的NLOS誤差為單邊指數(shù)分布，又通過步驟四獲取了分布參數(shù)θi，這樣就可以按照均值和標準差的定義計算出均值和標準差。為了簡便，也可以直接使用已有的結論，如，利用公式(4)、(5)就可以計算出TOA(或偽距)測量中的NLOS誤差的均值和方差；子步驟e2，TDOA模式下NLOS誤差均值和方差的估計。可以利用NLOS誤差的概率密度函數(shù)，如TDOA模式下離散形式的NLOS誤差為雙邊幾何分布，又通過步驟四獲取了分布參數(shù)為Pi、Pj；TDOA模式下連續(xù)形式的NLOS誤差為雙邊指數(shù)分布，又通過步驟四獲取了分布參數(shù)θi、θj，這樣就可以按照均值和標準差的定義計算出均值和標準差。為了簡便，也可以直接使用已有的結論，如，利用公式(6)、(7)就可以計算出TDOA測量中的NLOS誤差的均值和方差；子步驟e3，進行NLOS識別，即對步驟504獲取的運動識別參數(shù)、樣本離散系數(shù)、徑間功率差進行綜合，得到可靠的NLOS識別結果。具體方法是首先判斷運動識別參數(shù)M是否大于某個門限，如，是否大于0.2，如果運動識別參數(shù)M大于某個門限，就表明蜂窩移動臺或A-GPS處于運動中，在這種移動臺運動的情況下，再根據樣本離散系數(shù)σ/μ來確定相應的偽隨機碼對應的信道是否為NLOS信道，σ/μ大于某個門限，如0.1，就是NLOS信道，否則，就是LOS(Line-Of-Sight)信道；如果明蜂窩移動臺或A-GPS處于靜止狀態(tài)，就采用樣本徑間功率差R來判斷是否為NLOS信道，具體方法是判斷公式(8)、(9)是否同時成立。
如果同時成立，就判為LOS，否則，判為NLOS。K值的選取需要考慮到識別率和誤判率的折中，一般K的取值在2～8之間選??；T的取值范圍大約為一個碼片的寬度。
本發(fā)明所述的環(huán)境數(shù)據采集裝置和方法同樣適用于其他無線系統(tǒng)，如無線局域網，中對NLOS誤差的抑制。
權利要求
1.一種獲取環(huán)境數(shù)據的裝置，其特征在于，與移動臺/或基站/或移動臺定位中心配合使用，包括與蜂窩移動臺接收機/或基站/或移動臺定位中心輸出的基帶信號相連接的功率時延分布采集單元、與功率時延分布采集單元的輸出連接的功率時延分布預處理單元、與功率時延分布預處理單元的輸出連接的環(huán)境數(shù)據提取單元、以及與環(huán)境數(shù)據提取單元的輸出連接的管理單元，該管理單元輸出控制信息至功率時延分布采集單元；其中功率時延分布采集單元接收管理單元發(fā)來的控制信息，根據這些控制信息，功率時延分布采集單元從所接收的基帶信號中，采集一組環(huán)境數(shù)據提取單元所需要的功率時延分布數(shù)據，該組功率時延分布數(shù)據經功率時延分布預處理單元預處理后送到環(huán)境數(shù)據提取單元；環(huán)境數(shù)據提取單元提取環(huán)境數(shù)據后，將該環(huán)境數(shù)據送到管理單元；綜合單元對環(huán)境數(shù)據進行綜合處理，同時對功率時延分布采集單元進行控制。
2.根據權利要求1所述的獲取環(huán)境數(shù)據的裝置，其特征在于，所述的功率時延分布采集單元由相關器組或匹配濾波器組構成。
3.根據權利要求1所述的獲取環(huán)境數(shù)據的裝置，其特征在于，所述的功率時延分布預處理單元由背景噪聲提取單元、徑檢測門限確定單元和徑判決單元組成。
4.根據權利要求1所述的獲取環(huán)境數(shù)據的裝置，其特征在于，所述的環(huán)境數(shù)據提取單元由運動識別參數(shù)估計單元、樣本離散系數(shù)估計單元、徑間功率差估計單元和分布參數(shù)估計單元組成；運動識別參數(shù)估計單元、樣本離散系數(shù)估計單元、徑間功率差估計單元和分布參數(shù)估計單元分別接收從功率時延分布預處理單元送來的功率時延分布上徑的位置、幅度/或功率數(shù)據；同時分布參數(shù)估計單元還接收從功率時延分布預處理單元送來的功率時延分布數(shù)據和徑/散射體的檢測門限，各估計單元把估計得到的運動識別參數(shù)、樣本離散系數(shù)、徑間功率差和分布參數(shù)輸出到管理單元。
5.根據權利要求1所述的獲取環(huán)境數(shù)據的裝置，其特征在于，所述的管理單元由環(huán)境數(shù)據采集控制單元、TOA模式下NLOS誤差估計單元、TDOA模式下NLOS誤差估計單元、NLOS識別單元組成；所述的環(huán)境數(shù)據采集控制單元根據移動臺定位中心下發(fā)的定位模式信號、位置估計模式信號和服務質量信號輸出控制信息到功率時延分布采集單元，同時輸出控制信息到TOA模式下NLOS誤差估計單元或者/和TDOA模式下NLOS誤差估計單元；所述TOA模式下NLOS誤差估計單元或者/和TDOA模式下NLOS誤差估計單元也同時接收由環(huán)境數(shù)據提取單元輸出的分布參數(shù)，并得到TOA模式下NLOS誤差的均值和方差或者和TDOA模式下NLOS誤差的均值和方差；該管理單元中的NLOS識別單元分別接收從環(huán)境數(shù)據提取單元輸出的運動識別參數(shù)、徑間功率差和樣本離散系數(shù)并進行綜合處理，得到NLOS識別結果。
6.一種環(huán)境數(shù)據采集的方法，其特征在于，包括以下步驟a、根據移動臺定位采用的定位模式，確定環(huán)境數(shù)據采集需要輸入的信號種類；b、從蜂窩移動臺接收機輸出的基帶信號中，或者從GPS接收機輸出的基帶信號中，或者同時從這兩種基帶信號中，根據控制信息采集一組功率時延分布數(shù)據；c、對步驟b所述的功率時延分布數(shù)據進行背景噪聲提取、徑檢測門限確定和徑判決，完成環(huán)境數(shù)據提取所需要的預處理；d、利用步驟c所述預處理過程中得到的結果，根據定位模式和位置估計模式從功率時延分布數(shù)據中提取環(huán)境數(shù)據；e、對步驟d所提取環(huán)境數(shù)據進行綜合處理。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述的移動臺定位采用的定位模式包括1)基于蜂窩網絡的定位模式；2)基于A-GPS的定位模式；3)綜合利用蜂窩網絡信號與GPS信號進行時延估計的定位模式。
8.根據權利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述根據移動臺定位采用的定位模式確定環(huán)境數(shù)據采集需要輸入的信號種類，是指如果基于蜂窩網絡的定位，則只對蜂窩網的導頻信號進行多徑搜索采集處理；如果是綜合利用蜂窩網絡信號與GPS信號進行時延估計的定位，則需要同時對蜂窩網的導頻信號和GPS信號進行采集處理。
9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，對于基于蜂窩網絡的定位模式，采用基于TDOA模式進行位置估計；對于基于A-GPS的定位模式，則采用基于TOA模式進行位置估計；對于綜合利用蜂窩網絡信號與GPS信號的定位模式，則同時采用基于TOA模式和TDOA模式進行位置估計。
10.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟b還包括根據要求的定位質量來確定相應的控制信息，該控制信息包括需要同時采集其功率時延分布的偽隨機碼的個數(shù)、需要采集的同一種功率時延分布的個數(shù)、對各種功率時延分布的采集頻率、以及采集功率時延分布時采用的相干長度和非相干累加次數(shù)。
11.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述的對步驟b獲取的功率時延分布進行預處理包括三個子步驟c1、提取背景噪聲NP；c2、確定徑的檢測門限THR；c3、確定首徑位置、首徑幅度/或功率、最強徑位置、最強徑功率/或幅度、局部最強徑位置、局部最強徑的幅度/或功率。
12.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟d所述的提取環(huán)境數(shù)據包括運動識別參數(shù)計算子步驟、樣本離散系數(shù)計算子步驟、徑間功率差計算子步驟和分布參數(shù)估計子步驟；其中d1、運動識別參數(shù)計算的方法是第一步，根據功率時延分布預處理過程獲取的某個偽隨機碼對應的N個功率時延分布的徑的位置、幅度/或功率信息，在首徑之后的某個區(qū)間內挑選一個用于運動識別的徑；第二步，計算從N個功率時延分布中挑選出的N個NLOS徑的幅度/或功率樣本離散系數(shù)；第三步，把第二步得到的樣本離散系數(shù)與從經驗數(shù)據中獲取的判決門限THR-MOVE進行比較，如果樣本離散系數(shù)大于THR-MOVE，就判為移動臺運動，否則，判為移動臺靜止。d2、樣本離散系數(shù)計算方法是，根據功率時延分布預處理過程獲取的某個偽隨機碼對應的N個功率時延分布的徑的位置、和幅度/或功率信息，從N個功率時延分布中挑選出N個最強竟徑的幅度/或功率值，對這N個最強竟徑的幅度/或功率值計算樣本離散系數(shù)；d3、徑間功率差計算的計算方法是，根據功率時延分布預處理過程獲取的某個偽隨機碼對應的N個功率時延分布的徑的位置、和幅度或功率信息，作如下處理1)對N個功率時延分布中的每一個選出最強竟徑和局部最強徑的幅度/或功率，計算比值；2)對N個功率時延分布中的每一個計算首徑的到達時間和最強徑的到達時間的差值；d4、NLOS誤差分布參數(shù)估計分為離散形式的分布參數(shù)的估計和連續(xù)形式的分布參數(shù)的估計。
13.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟d所述位置估計模式采用在移動臺定位中心進行位置估計，則提取環(huán)境數(shù)據包括NLOS誤差分布參數(shù)的估計。
14.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟e的環(huán)境數(shù)據的綜合處理包括TOA模式下NLOS誤差均值和方差的估計子步驟e11、TDOA模式下NLOS誤差均值和方差的估計子步驟e12、以及NLOS識別子步驟e13其中e11、利用TOA模式下NLOS誤差的概率密度函數(shù)和分布參數(shù)進行NLOS誤差均值和方差的估計；e12、利用TDOA模式下NLOS誤差的概率密度函數(shù)和分布參數(shù)進行NLOS誤差均值和方差的估計；e13、通過對步驟d獲取的運動識別參數(shù)、樣本離散系數(shù)、徑間功率差進行綜合，得到NLOS識別結果。
15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，進行NLOS識別的具體方法是首先判斷運動識別參數(shù)是否大于某個門限，如果運動識別參數(shù)大于某個門限，就表明蜂窩移動臺或A-GPS處于運動中，在這種移動臺運動的情況下，再根據樣本離散系數(shù)來確定相應的偽隨機碼對應的信道是否為NLOS信道，大于某個門限，就是NLOS信道，否則，就是LOS信道；如果明蜂窩移動臺或A-GPS處于靜止狀態(tài)，就采用樣本徑間功率差來判斷是否為NLOS信道。
16.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，采用樣本徑間功率差來判斷是否為NLOS信道具體方法是1)判斷功率時延分布上的最強徑和局部最強徑的比值K是否大于某個門限；2)首徑和最強徑的時延間隔T是否小于某個門限；如果上述兩個條件同時成立，就判為LOS，否則，判為NLOS。
17.根據權利要求11或者16所述的方法，其特征在于，所述的局部最強徑是指從最強徑之后的某個位置開始一直到搜索窗末尾這樣一個區(qū)間內搜索出的最強徑或者是指從最強徑之后的某個位置開始，一直到搜索窗末尾這樣一個區(qū)間內搜索出的最強徑。
18.根據權利要求17所述的方法，其特征在于，所述的首徑和最強徑的時延間隔T是否小于某個門限是指T小于一個碼片寬度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于蜂窩移動臺定位系統(tǒng)和GPS、A－GPS系統(tǒng)的獲取環(huán)境數(shù)據的裝置和方法，該環(huán)境數(shù)據采集裝置包括與蜂窩移動臺接收機和GPS接收機相連的功率時延分布采集單元、功率時延分布預處理單元、環(huán)境數(shù)據提取單元和管理單元；本發(fā)明所述環(huán)境數(shù)據采集方法包括確定輸入數(shù)據的種類、采集功率時延分布、功率時延分布預處理、環(huán)境數(shù)據提取和環(huán)境數(shù)據綜合。本發(fā)明所述的環(huán)境數(shù)據采集裝置和方法，可以有效地抑制NLOS誤差對蜂窩移動臺定位系統(tǒng)和GPS、A－GPS(網絡輔助的GPS)系統(tǒng)定位精度的影響。
文檔編號G01S5/02GK1508561SQ0215516
公開日2004年6月30日 申請日期2002年12月16日 優(yōu)先權日2002年12月16日
發(fā)明者刁心璽, 葉環(huán)球 申請人:華為技術有限公司
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