CN109696655A - 一种多发射频率定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种多发射频率定位方法及装置，方法包括：接收多个基站发射的在至少两个发射频率的定位信号；针对每个基站，对接收的该基站的多个定位信号进行多频线性组合，得到该基站的组合定位信号；基于每个基站的组合定位信号进行定位。可见，本发明实施例中，基站中设置了多个发射频率的定位信号，基于多个发射频率的定位信号进行定位，提高了抗干扰性，提高了定位的准确性，进而提高定位系统的安全性和鲁棒性。

Description

一种多发射频率定位方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种多发射频率定位方法及装置。

背景技术

近年来，人们对定位服务的需求日益提高。现有的GPS等卫星定位系统能够提供精准的室外定位服务。然而，对于室内环境，由于建筑物遮挡造成卫星信号大幅衰减，导致定位精度不高。

针对卫星定位在室内环境定位精度不高的问题，现有的解决方案是采用共频带定位方法。共频带定位方法中，将定位信号叠加到基站发射的通信信号之上，与通信信号占据相同的频带，通过功率控制使得共频带定位信号与通信信号不会相互干扰。从而，用户终端可以接收多个基站发送的共频带定位信号，进行定位解算，即可得到定位结果。

然而，现有的共频带定位方法中，仅仅设置了单个发射频率的定位信号，单个发射频率的定位信号易受干扰。若该发射频率出现信号干扰，用户终端基于该发射频率的定位信号将无法准确地定位，这导致定位系统的安全性和鲁棒性差。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种多发射频率定位方法及装置，以实现提高定位的抗干扰性，提高定位系统的安全性和鲁棒性。具体技术方案如下：

为了达到上述目的，本发明实施例提供了一种多发射频率定位方法，方法包括：

接收多个基站发射的在至少两个发射频率的定位信号；

针对每个基站，对接收的该基站的多个定位信号进行多频线性组合，得到该基站的组合定位信号；

基于每个基站的组合定位信号进行定位。

可选的，所述针对每个基站，对接收的该基站的多个定位信号进行多频线性组合，得到该基站的组合定位信号的步骤，包括：

针对每个基站，基于如下公式进行多频线性组合，得到该基站的组合定位信号的观测值φ_*：

其中，φ_i为第i发射频率下的定位信号的观测值，a₁，a₂和a_i均为组合系数，i为所述发射频率的个数。

可选的，所述方法还包括：

根据每个基站发射的定位信号的频率，以及预设系数，确定所述组合定位信号的组合频率；

根据每个基站发射的定位信号的频率，以及预设系数，确定所述组合定位信号的噪声放大因子；

根据所述组合频率和所述噪声放大因子，确定所述组合系数。

可选的，所述根据每个基站发射的定位信号的频率，以及预设系数，确定所述组合定位信号的组合频率，包括：

基于如下公式确定所述组合定位信号的组合频率f_*：

f_*＝a′₁f₁+a′₂f₂+...+a′_if_i；

其中f_i表示第i发射频率，a′₁，a′₂和a′_i均为预设系数，i为所述发射频率的个数。

可选的，所述根据每个基站发射的定位信号的频率，以及预设系数，确定所述组合定位信号的噪声放大因子，包括：

基于如下公式确定所述组合定位信号的噪声放大因子

其中，f_i表示第i发射频率，a′₁，a′₂和a′_i均为预设系数，i为所述发射频率的个数。

可选的，所述根据所述组合频率和所述噪声放大因子，确定所述组合系数，包括：

调整所述预设系数，以使所述组合频率小于预设第一阈值，且所述噪声放大因子小于预设第二阈值；

将调整后的预设系数确定为所述组合系数。

可选的，所述基于每个基站的组合定位信号进行定位，包括：

根据每个基站的组合定位信号，进行整周模糊度解算；

基于所述整周模糊度的解算结果，以及每个基站的定位信号的观测值，进行定位。

本发明实施例还提供了一种多发射频率定位装置，装置包括：

接收模块，用于接收多个基站发射的在至少两个发射频率的定位信号；

组合模块，用于针对每个基站，对接收的该基站的多个定位信号进行多频线性组合，得到该基站的组合定位信号；

定位模块，用于基于每个基站的组合定位信号进行定位。

可选的，组合模块，具体用于：针对每个基站，基于如下公式进行多频线性组合，得到该基站的组合定位信号的观测值φ_*：

其中，φ_i为第i发射频率下的定位信号的观测值，a₁，a₂和a_i均为组合系数，i为所述发射频率的个数。

可选的，所述装置还包括：确定模块，所述确定模块，具体用于：

根据每个基站发射的定位信号的频率，以及预设系数，确定所述组合定位信号的组合频率；

根据每个基站发射的定位信号的频率，以及预设系数，确定所述组合定位信号的噪声放大因子；

根据所述组合频率和所述噪声放大因子，确定所述组合系数。

可选的，所述确定模块，具体用于：基于如下公式确定所述组合定位信号的组合频率f_*：

f_*＝a′₁f₁+a′₂f₂+...+a′_if_i；

其中f_i表示第i发射频率，a′₁，a′₂和a′_i均为预设系数，i为所述发射频率的个数。

可选的，所述确定模块，具体用于：

基于如下公式确定所述组合定位信号的噪声放大因子

其中，f_i表示第i发射频率，a′₁，a′₂和a′_i均为预设系数，i为所述发射频率的个数。

可选的，所述确定模块，具体用于：

调整所述预设系数，以使所述组合频率小于预设第一阈值，且所述噪声放大因子小于预设第二阈值；

将调整后的预设系数确定为所述组合系数。

可选的，所述定位模块，具体用于：

根据每个基站的组合定位信号，进行整周模糊度解算；

基于所述整周模糊度的解算结果，以及每个基站的定位信号的观测值，进行定位。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述任一方法步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一方法步骤。

本发明实施例提供的多发射频率定位方法及装置，可以接收多个基站发射的在至少两个发射频率的定位信号；针对每个基站，对接收的该基站的多个定位信号进行多频线性组合，得到该基站的组合定位信号；基于每个基站的组合定位信号进行定位。可见，本发明实施例中，基站中设置了多个发射频率的定位信号，基于多个发射频率的定位信号进行定位，提高了抗干扰性，提高了定位的准确性，进而提高定位系统的安全性和鲁棒性。

当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的多发射频率定位方法的一种流程图；

图2为本发明实施例提供的多发射频率定位装置的一种结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电子设备的一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有的共频带定位方法中，用户终端接收至少三个基站在相同的频率点发送的定位信号，并根据这些定位信号进行定位。然而，若该发射频率点受到强干扰影响，若该发射频率出现信号干扰，用户终端基于该发射频率的定位信号将无法准确地定位，这导致定位系统的安全性和鲁棒性差。此外，在这种定位方法的过程中，进行整周模糊度解算的耗时较多，且精确性低，从而使得整个定位结果的精确度不高。

为了解决现有的单发射频率的共频定位技术的上述技术问题，本发明实施例提供了一种多发射频率定位方法。

参见图1，图1为本发明实施例提供的多发射频率定位方法的一种流程图，该方法包括以下步骤：

S101：接收多个基站发射的在至少两个发射频率的定位信号。

本发明实施例中，用户终端要进行定位时，至少接收三个基站发射的定位信号，其中，每个基站都在至少两个发射频率发射定位信号。

作为一个示例，当基站的数目为3，分别为基站1，基站2以及基站3。每个基站设置的定位信号的发射频率的数目为3时，分别为频率f₁，频率f₂以及频率f₃。则基站1发射频率f₁的定位信号，频率f₂的定位信号以及频率f₃的定位信号，基站2发射频率f₁的定位信号，频率f₂的定位信号以及频率f₃的定位信号，基站3发射频率f₁的定位信号，频率f₂的定位信号以及频率f₃的定位信号。用户终端接收上述基站1，基站2以及基站3发射的定位信号，进行定位。

本发明实施例中，发射频率可以表示一个频段。例如，发射频率f₁可以表示以f₁为中心频点，具有一定带宽的频段。

当存在多个发射频率时，也即存在多个频段时，不同频段不应有重叠。举例来讲，发射频率f₁和发射频率f₂表示的频段的带宽均为2MHz，则发射频率f₁和发射频率f₂的中心频点至少要相差2MHz，从而保证二者的频段不相重合，降低干扰。

S102：针对每个基站，对接收的该基站的多个定位信号进行多频线性组合，得到该基站的组合定位信号。

本发明的一种实施方式中，针对每个基站，用户终端对接收的该基站的多个定位信号进行多频线性组合，得到组合后的定位信号，以及组合定位信号的相位观测值。其中，根据基站多个定位信号进行组合，得到组合定位信号的过程可以参见现有技术。

本发明的一种实施方式中，针对每个基站，基于如下公式进行多频线性组合，得到该基站的组合定位信号的观测值φ_*：

其中，φ₁为第一发射频率下的定位信号的观测值，φ₂为第二发射频率下的定位信号的观测值，φ_i为第i发射频率下的定位信号的观测值，a₁，a₂和a_i均为组合系数，i为发射频率的数目。

作为一个示例，发射频率的数目为3，则可以基于如下公式得到多频线性组合后的组合定位信号的观测值φ_*：

其中，φ₁为第一发射频率下的定位信号的相位的观测值，φ₂为第二发射频率下的定位信号的相位的观测值，φ₃为第三发射频率下的定位信号的相位的观测值，a₁，a₂和a₃均为组合系数。

本发明一种实施方式中，针对其他基站在不同发射频率下发射的定位信号，可以基于相同的组合系数进行组合。可见，针对每个基站，可以得到一个组合定位信号，且每一个组合定位信号的相位观测值可以计算得到。

S103：基于每个基站的组合定位信号进行定位。

本发明实施例中，针对每个基站可以得到一个组合定位信号，进而基于多个基站的组合定位信号，实现对用户终端进行定位。

一个实施例中，为了提高定位精确度，用户终端根据每个基站的组合定位信号，进行整周模糊度解算；基于整周模糊度的解算结果，以及每个基站的定位信号的观测值，进行定位。

其中，整周模糊度解算可以采用现有的卡尔曼滤波法，多普勒法、模糊度搜索等算法。

进一步的，可以基于整周模糊度的解算结果，以及每个基站的定位信号的观测值，进行定位。基于整周模糊度的解算结果，可以采用现有的多种定位方法进行定位。

本发明实施例提供的多发射频率定位方法及装置，可以接收多个基站发射的在至少两个发射频率的定位信号；针对每个基站，对接收的该基站的多个定位信号进行多频线性组合，得到该基站的组合定位信号；基于每个基站的组合定位信号进行定位。可见，本发明实施例中，基站中设置了多个发射频率的定位信号，基于多个发射频率的定位信号进行定位，提高了抗干扰性，提高了定位的准确性，进而提高定位系统的安全性和鲁棒性。

在本发明一种实施例中，在对多个频率的定位信号进行线性组合时，可以调整组合系数，从而对组合定位信号的频率进行调整。

在本发明一种实施例中，可以根据每个基站发射的定位信号的频率，以及预设系数，确定组合定位信号的组合频率；根据每个基站发射的定位信号的频率，以及预设系数，确定组合定位信号的噪声放大因子；根据组合频率和噪声放大因子，确定组合系数。

一个实施例中，可以基于如下公式确定组合定位信号的组合频率f_*：

f_*＝a′₁f₁+a′₂f₂+...+a′_if_i……………(2)

另一个实施例中，基于如下公式确定组合定位信号的噪声放大因子

其中，f_i表示第i发射频率，a′₁，a′₂…a′_i均为预设系数。

下面以每个基站发射的定位信号的数目是3为例，给出上述噪声放大因子的计算过程。

针对每个基站，用户终端在对多个定位信号进行组合时，多个定位信号的噪声也会被组合。在三个频率的原始相位观测值噪声相同且独立情况下，定义噪声放大因子为且其中，λ_*为组合定位信号的波长，且λ₁为组合定位信号的波长，且c为光速，f_*为组合频率，f₁为第一发射频率。

结合即可得到

本发明实施例中，可以调整预设系数，从而对组合定位信号的频率，以及组合定位信号的噪声放大因子均进行调整。

本发明一种实施例中，可以调整预设系数，以使组合频率小于预设第一阈值，且噪声放大因子小于预设第二阈值；将调整后的预设系数确定为组合系数。

一种实施例中，可以确定使噪声放大因子取最小值的多组组合系数，再从该多组组合系数中确定出一组组合系数，使得组合频率取最小值。另一种实施例中，可以确定使组合频率取最小值的多组组合系数，再从该多组组合系数中确定出一组组合系数，使得噪声放大因子取最小值。

再一种实施例中，可以根据实际需求，联合考虑噪声放大因子和组合频率，确定组合系数，使得噪声放大因子和组合频率均取得较小值，即组合频率小于预设第一阈值，噪声放大因子小于预设第二阈值，其中，第一阈值和第二阈值可以根据实际需求进行设置。

结合上述公式(1)，(2)，(3)进行说明，即可以调整公式(2)，(3)中a_i′的值，使得组合频率f_*和噪声放大因子均取得较小值。将调整后的预设系数确定为组合系数a₁，a₂…a_i，将其代入公式(1)，即可得到组合定位信号的观测值。

可见，本发明实施例中，在f₁，f₂以及f₃均确定时，可以调节组合系数的值，使得噪声放大因子较小，且组合频率f_*也较小。从而在噪声较小的前提下，使得组合信号的波长较大，从而进行整周模糊度解算时能够得到较精确的结果，进而提高定位结果的精确性。

在本发明的一种实施例中，为了便于对组合系数进行调整，可以定义基准频率f₀，该值为f₁，f₂以及f₃的最大公约数，即f_i＝k_if₀。

从而可得：f_*＝(a₁k₁+a₂k₂+a₃k₃)f₀＝kf₀，其中k定义为巷数。通过对噪声放大因子和巷数k的限制，可以将线性组合限定在一定范围内，进而得到最优的组合系数。

在本发明的一种实施例中，在得到最优的组合系数之后，即可得到针对每个基站的组合定位信号，每个组合定位信号的频率相同且较小。可以根据每个基站的组合定位信号，进行整周模糊度解算，由于组合定位信号的频率较小，波长较大，则整周模糊度解算时费用度较低且精确度较高。

进一步的，可以基于整周模糊度的解算结果，以及每个基站的定位信号的观测值，进行定位。

基于整周模糊度的解算结果，可以采用现有的多种定位方法进行定位，本发明实施例中，通过多频线性组合得到的组合定位信号的频率较小，进而整周模糊度解算结果更为精确，使得最终得到的定位结果也更为精确。

相应的，本发明实施例还提供了一种多发射频率定位装置，参见图2，可以包括以下模块：

接收模块201，用于接收多个基站发射的在至少两个发射频率的定位信号；

组合模块202，用于针对每个基站，对接收的该基站的多个定位信号进行多频线性组合，得到该基站的组合定位信号；

定位模块203，用于基于每个基站的组合定位信号进行定位。

可选的，组合模202块，具体用于：针对每个基站，基于如下公式进行多频线性组合，得到该基站的组合定位信号的观测值φ_*：

其中，φ_i为第i发射频率下的定位信号的观测值，a₁，a₂和a_i均为组合系数，i为发射频率的个数。

可选的，装置还包括：确定模块，确定模块，具体用于：

根据每个基站发射的定位信号的频率，以及预设系数，确定组合定位信号的组合频率；

根据每个基站发射的定位信号的频率，以及预设系数，确定组合定位信号的噪声放大因子；

根据组合频率和噪声放大因子，确定组合系数。

可选的，确定模块，具体用于：基于如下公式确定组合定位信号的组合频率f_*：

f_*＝a′₁f₁+a′₂f₂+...+a′_if_i；

其中f_i表示第i发射频率，a′₁，a′₂和a′_i均为预设系数，i为发射频率的个数。

可选的，确定模块，具体用于：

基于如下公式确定组合定位信号的噪声放大因子

其中，f_i表示第i发射频率，a′₁，a′₂和a′_i均为预设系数，i为发射频率的个数。

可选的，确定模块，具体用于：

调整预设系数，以使组合频率小于预设第一阈值，且噪声放大因子小于预设第二阈值；

将调整后的预设系数确定为组合系数。

可选的，定位模块，具体用于：

根据每个基站的组合定位信号，进行整周模糊度解算；

基于整周模糊度的解算结果，以及每个基站的定位信号的观测值，进行定位。

本发明实施例提供的多发射频率定位装置，可以接收多个基站发射的在至少两个发射频率的定位信号；针对每个基站，对接收的该基站的多个定位信号进行多频线性组合，得到该基站的组合定位信号；基于每个基站的组合定位信号进行定位。可见，本发明实施例中，基站中设置了多个发射频率的定位信号，基于多个发射频率的定位信号进行定位，提高了抗干扰性，提高了定位的准确性，进而提高定位系统的安全性和鲁棒性。

本发明实施例还提供了一种电子设备，如图3所示，包括处理器301、通信接口302、存储器303和通信总线304，其中，处理器301，通信接口302，存储器303通过通信总线304完成相互间的通信，

存储器303，用于存放计算机程序；

处理器301，用于执行存储器303上所存放的程序时，实现如下步骤：

接收多个基站发射的在至少两个发射频率的定位信号；

针对每个基站，对接收的该基站的多个定位信号进行多频线性组合，得到该基站的组合定位信号；

基于每个基站的组合定位信号进行定位。

上述电子设备提到的通信总线304可以是外设部件互连标准(PeripheralComponent Interconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线304可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。

存储器303可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器303还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。

上述的处理器301可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一方法步骤。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多发射频率定位方法，其特征在于，所述方法包括：

接收多个基站发射的在至少两个发射频率的定位信号；

针对每个基站，对接收的该基站的多个定位信号进行多频线性组合，得到该基站的组合定位信号；

基于每个基站的组合定位信号进行定位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对每个基站，对接收的该基站的多个定位信号进行多频线性组合，得到该基站的组合定位信号的步骤，包括：

针对每个基站，基于如下公式进行多频线性组合，得到该基站的组合定位信号的观测值φ_*：

其中，φ_i为第i发射频率下的定位信号的观测值，a₁，a₂和a_i均为组合系数，i为所述发射频率的个数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据每个基站发射的定位信号的频率，以及预设系数，确定所述组合定位信号的组合频率；

根据每个基站发射的定位信号的频率，以及预设系数，确定所述组合定位信号的噪声放大因子；

根据所述组合频率和所述噪声放大因子，确定所述组合系数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据每个基站发射的定位信号的频率，以及预设系数，确定所述组合定位信号的组合频率，包括：

基于如下公式确定所述组合定位信号的组合频率f_*：

f_*＝a′₁f₁+a′₂f₂+...+a′_if_i；

其中f_i表示第i发射频率，a′₁，a′₂和a′_i均为预设系数，i为所述发射频率的个数。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据每个基站发射的定位信号的频率，以及预设系数，确定所述组合定位信号的噪声放大因子，包括：

基于如下公式确定所述组合定位信号的噪声放大因子

其中，f_i表示第i发射频率，a′₁，a′₂和a′_i均为预设系数，i为所述发射频率的个数。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述组合频率和所述噪声放大因子，确定所述组合系数，包括：

调整所述预设系数，以使所述组合频率小于预设第一阈值，且所述噪声放大因子小于预设第二阈值；

将调整后的预设系数确定为所述组合系数。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于每个基站的组合定位信号进行定位，包括：

根据每个基站的组合定位信号，进行整周模糊度解算；

基于所述整周模糊度的解算结果，以及每个基站的定位信号的观测值，进行定位。

8.一种多发射频率定位装置，其特征在于，所述装置包括：

接收模块，用于接收多个基站发射的在至少两个发射频率的定位信号；

组合模块，用于针对每个基站，对接收的该基站的多个定位信号进行多频线性组合，得到该基站的组合定位信号；

定位模块，用于基于每个基站的组合定位信号进行定位。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-7任一所述的方法步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一所述的方法步骤。