基于TDOA和AOA的5G室分場景三維定位方法

臧玉華，陳靜怡，尚 立，李保罡

基于TDOA和AOA的5G室分場景三維定位方法

臧玉華1，陳靜怡1，尚 立2，李保罡3

(1.國網(wǎng)河北省電力有限公司電力科學(xué)研究院，河北 石家莊 050000；2.國網(wǎng)河北省電力有限公司信息通信分公司，河北 石家莊 050000；3.華北電力大學(xué)電子與通信工程系，河北 保定 071000)

在智慧樓宇以及電力檢修運(yùn)維中，需要及時(shí)獲取設(shè)備或人員位置信息。針對室內(nèi)因非視距傳輸和多徑效應(yīng)引起的定位精度不高問題，提出了一種基于奇偶交錯(cuò)布局的室分與5G結(jié)合的室內(nèi)三維定位方案。首先，采用到達(dá)時(shí)間差(time difference of arrival, TDOA)和到達(dá)角度(angle of arrival, AOA)融合定位。其次，把具體定位算法融入到定位架構(gòu)里，基于邊緣計(jì)算快速獲取室內(nèi)對應(yīng)移動目標(biāo)的位置信息。在進(jìn)行TDOA定位過程中，MEC端的定位服務(wù)器結(jié)合壓縮感知進(jìn)行信道估計(jì)，并在分段正交匹配追蹤(stagewise orthogonal matching pursuit, StOMP)算法的基礎(chǔ)上加入奇異值進(jìn)行降噪處理。在進(jìn)行AOA定位過程中，先利用改進(jìn)的波束空間變換技術(shù)構(gòu)造矩陣進(jìn)行降維，為保證降維過程中信息不損失，提出對附加角度誤差進(jìn)行分析處理，然后，采用多重信號分類(multiple signal classification, MUSIC)算法進(jìn)行定位。最后，5GC核心網(wǎng)服務(wù)器利用Chan-Taylor算法進(jìn)行TDOA/AOA融合定位。仿真結(jié)果證明了所提出的定位方法能夠?qū)崿F(xiàn)對移動目標(biāo)的精準(zhǔn)定位。

室內(nèi)定位；TDOA；壓縮感知；信道估計(jì)；AOA；波束變換

0 引言

在智慧樓宇以及電力系統(tǒng)檢修運(yùn)維中，經(jīng)常需要及時(shí)將設(shè)備或者人員位置準(zhǔn)確地反饋到控制中心，供管理人員進(jìn)行調(diào)度指揮等[1-4]。目前，室外已廣泛利用北斗等系……