一種高精度基站傳輸信號LOS傳播篩選算法的製作方法
2023-07-25 14:21:26 1
本發明涉及一種高精度基站傳輸信號los傳播篩選算法，屬於篩選無線基站信號視距傳播技術領域。
背景技術：
在當下，對於終端的定位，特別是室內、地下以及無法到達的停車場等終端的定位，都會用到無線基站設備。而我們確定終端的方式一般是測量信號從基站到終端之間的傳播時間，但是由於時間不同步、nlos(非視距)等因素對信號傳播時間的測量造成誤差。目前很少對無線信號到達時間數據進行預處理，並且也沒有從初始測試的數據中準確的分辨出los傳播和nlos傳播的算法，這嚴重影響了後續對終端定位、預測終端運動軌跡等問題的準確性。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種高精度基站傳輸信號los傳播篩選算法，不僅克服了難以從測試的實際傳輸距離數據中判斷信號傳輸路徑是nlos還是los的問題，且構造空間關係並對所有基站兩兩循環比較提高了信號los傳播的篩選精度。
本發明的技術方案是：一種高精度基站傳輸信號los傳播篩選算法，包括如下步驟：
step1，針對無線基站信號傳播，建立完善的無線信號在基站和終端之間傳播距離r的資料庫；
step2，針對一個終端所能接收到的n個基站的無線信號，建立n個基站位置信息資料庫並對n個基站進行1,2,...,n標號處理；
step3，根據基站位置資料庫得到兩兩基站之間的物理距離dm，其中為n個基站中兩兩比較的篩選次數，並由step1建立的資料庫信息構造兩兩基站間及終端三者間空間關係；
step4，判斷上一步構造的空間關係是否滿足三角型定理，並由此得到兩基站之間相對接近los傳播的基站；
step5，再通過次兩兩基站之間的篩選，得到每個基站出現較優基站的次數記為sum，0≤sum≤n-1，較優基站為兩個基站比較時信號傳播路徑相對接近los傳播的基站，則sum值最高的基站其無線信號的傳播路徑最接近los傳播。
具體地，所述的步驟step1具體包括：
測量得到n個無線基站分別到終端的信號傳播距離rn，此處限定僅針對n個基站對一個終端發出無線信號的情況；
具體地，所述的步驟step3中構造兩兩基站間及終端三者間空間關係的步驟具體包括：
step3.1：取一個手持終端及對應的基站1和基站2，基站1和基站2分別到手持終端的信號傳播距離分別為r1和r2(假設r2＞r1)，則兩個基站到手持終端的信號傳播距離差δr滿足(1-1)：
δr＝r2-r1(1-1)
step3.2：由step2建立的基站位置信息資料庫可知每個基站的坐標值，即可得到任意兩個基站之間的距離，記為d，為了顯示δr與兩個基站間的距離d的大小關係，做一個圓心在基站1，半徑為δr的圓。
具體地，所述的步驟step4具體包括：
step4.1判斷上一步構造的空間關係是否滿足三角型定理：
step4.1.1：由兩個基站及終端的空間幾何關係圖可知，兩邊之和大於第三邊，則理論上應滿足關係式(1-2)：
r2＜r1+d(1-2)
通過比較發現，若不滿足(1-2)式而滿足關係式δr＝(r2-r1)＞d；則可知基站2到手持終端的傳播距離r2長於(r1+d)，也就是滿足不等式(1-3)：
r2＞＞(d+r1)(1-3)
此時說明信號從基站2到手持終端的傳播距離較長；
step4.1.2：得到相對接近los傳播的基站：
同樣地，可以說基站1到手持終端的信號傳播路徑相對於基站2更接近於視距傳播，那麼基站1就是我們篩選出的較優的基站。
本發明的有益效果是：
1、本發明專利通過構造兩個基站及終端三者間的空間幾何關係，實現了對無線基站傳輸信號los傳播的篩選；並且用空間三角形定理作為隱含條件的判斷，實現了篩選算法的直觀、形象和準確性。
2、本發明專利針對一個終端對應的n個基站採取兩兩循環比較篩選的方法，並比較出n個基站中最接近los傳播的基站，實現了高精度的los信號傳播方式的篩選算法。
附圖說明
圖1為本發明中的流程圖；
圖2為本發明兩兩基站及終端空間關係圖；
圖3為本發明四基站及終端空間關係圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式，對本發明作進一步說明。
實施例1：如圖1-3所示，一種高精度基站傳輸信號los傳播篩選算法，首先，針對無線基站信號傳播，建立完善的無線信號在基站和終端之間傳播時間toa和距離l的資料庫；然後，針對一個終端所能接受到的n基站的無線信號，建立n個基站位置信息資料庫並對n各基站進行1,2,...,n標號處理；其次，根據基站位置資料庫得到兩兩基站之間的物理距離dm；其次，並由step1建立的資料庫信息構造兩兩基站間空間關係；其次，判斷兩兩基站間是否滿足三角型定理，並由此得到兩基站之間相對接近los傳播的基站；其次，通過次兩兩基站之間的篩選，得到每個基站出現較優基站的次數記為sum；最後，sum值最高的基站其無線信號的傳播路徑越接近los傳播。
本發明中的參數設定：
n為一個終端能夠接受的無線基站信號的基站數目；
dm為兩兩基站之間的物理距離，其中
也為n個基站中兩兩比較的篩選次數；
較優基站為兩個基站比較時信號傳播路徑相對接近los傳播的基站；
sum為每個基站在次基站篩選比較中出現較優基站的次數，且0≤sum≤n-1；
rn為n個無線基站分別到終端的信號傳播距離。
本發明所述方法的具體步驟為：
step1：建立完善的信號傳播距離資料庫：
測量得到n個無線基站分別到終端的信號傳播距離rn，rn即為基站和終端之間傳播距離r的資料庫，此處我們只考慮多個基站對一個終端發出無線信號的情況，不考慮多個終端的情況；
step2：建立基站位置信息資料庫並對基站依次標號處理：
針對一個終端所能接收到的n基站的無線信號，建立n個基站位置信息資料庫並對n個基站進行1,2,...,n標號處理；相對於給每一個基站一個身份，以便後面的循環比較篩選；
step3：根據基站位置資料庫得到兩兩基站之間的物理距離dm，其中為n個基站中兩兩比較的篩選次數，並由step1建立的資料庫信息構造兩兩基站間及終端三者間空間關係：
其中構造兩兩基站間及終端三者間空間關係的步驟具體包括：
step3.1：取一個手持終端及對應的基站1和基站2，基站1和基站2分別到到手持終端的信號傳播距離分別為r1和r2(假設r2＞r1)，則兩個基站到手持終端的信號傳播距離差δr滿足(1-1)：
δr＝r2-r1(1-1)
step3.2：由step2建立的基站位置信息資料庫可知每個基站的坐標值，即可得到任意兩個基站之間的距離，記為d，為了顯示δr與兩個基站間的距離d的大小關係，可做一個圓心在基站1，半徑為δr的圓，參見圖2。
step4：判斷上一步(即step3)構造的空間關係是否滿足三角型定理，並由此得到兩基站之間相對接近los傳播的基站；
step4.1：判斷上述空間幾何關係是否滿足三角形定理：
step4.1.1：由兩個基站及終端的空間幾何關係圖(如圖2所示)可知，兩邊之和大於第三邊，則理論上應滿足關係式(1-2)：
r2＜r1+d(1-2)
若通過比較發現，不滿足(1-2)式而滿足關係式δr＝(r2-r1)＞d；則可知基站2到手持終端的傳播距離r2比(r1+d)長很多，長的越多，後面篩選精度越高，也就是滿足不等式(1-3)：
r2＞＞(d+r1)(1-3)
此時可以說信號從基站2到手持終端的傳播距離較長，中間經過了相對複雜的折射、反射、多徑傳播等非視距傳播過程；
step4.1.2：得到相對接近los傳播的基站；
由此，可以說基站1到手持終端的信號傳播路徑相對於基站2更接近於視距傳播，那麼基站1就是我們篩選出的較優的基站。
step5：通過次兩兩基站之間的循環比較篩選，得到每個基站出現較優基站的次數，並記為sum，且0≤sum≤(n-1)；sum值最高的基站傳播信號的路徑越接近los傳播，即可從最初的複雜無線信號傳播距離數據中篩選出接近los信號傳播的基站。
距離說明，見附圖3：
若已知一個終端可以接受到四個無線基站的信號，通過查閱資料可得到四個基站和終端的三維空間坐標信息及基站之間的距離(d1,d2,d3,d4,d5,d6)，以及四個基站到終端的信號傳播時間(t1,t2,t3,t4)和傳播距離(r1,r2,r3,r4)的相關信息；
step2：建立基站位置信息資料庫並對基站依次標號處理：
針對一個終端所能接受到的4基站的無線信號，建立4個基站和終端之間傳播距離r的資料庫，然後建立4個基站位置信息資料庫並對4各基站進行1,2,3,4標號處理；相對於給每一個基站一個身份，以便後面的循環比較篩選；
step3：得到兩兩基站之間的物理距離：
根據基站位置信息資料庫得到空間坐標系下兩兩基站之間的物理距離(d1,d2,d3,d4,d5,d6)；
構造兩兩基站及終端三者間空間關係，參見圖2：
step3.1：取一個手持終端及對應的基站1和基站2，基站1和基站2分別到到手持終端的信號傳播距離分別為r1和r2(假設r2＞r1)，則兩個基站到手持終端的信號傳播距離差δr滿足(1-1)：
δr＝r2-r1(1-1)
step3.2：由step2建立的基站位置信息資料庫可知每個基站的坐標值，即可得到任意兩個基站之間的距離，記為d，為了顯示δr與兩個基站間的距離d的大小關係，可做一個圓心在基站1，半徑為δr的圓。
step4.1判斷上一步構造的空間關係是否滿足三角型定理：
step4.1.1：由兩個基站及終端的空間幾何關係圖2可知，兩邊之和大於第三邊，則理論上應滿足關係式(1-2)：
r2＜r1+d(1-2)
若通過比較發現，不滿足(1-2)式而滿足關係式δr＝(r2-r1)＞d；則可知基站2到手持終端的傳播距離r2比(r1+d)長且長很多，也就是滿足不等式(1-3)：
r2＞＞(d+r1)(1-3)
此時可以說信號從基站2到手持終端的傳播距離較長，中間經過了相對複雜的折射、反射、多徑傳播等非視距傳播過程；
step4.1.2：得到相對接近los傳播的基站；
由此，可以說基站1到手持終端的信號傳播路徑相對於基站2更接近於視距傳播，那麼基站1就是我們篩選出的較優的基站。
step5：兩兩基站循環比較，得四個基站出現較優基站次數：
通過次兩兩基站之間的循環比較篩選，得到四個基站分別出現較優基站的次數，並記為sum且0≤sum≤3；比較可得四個基站出現較優基站的次數如表1所示：
表1：
取sum值最高的基站
由表1可知，sum值最高的基站為基站3，則基站3的信號傳播路徑越接近los傳播。
上面結合附圖對本發明的具體實施方式作了詳細說明，但是本發明並不限於上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。