一种无线定位方法及装置、电子设备、存储介质

本发明涉及无线通信，具体涉及一种无线定位方法及装置、电子设备、存储介质。

背景技术：

1、目前在室外空旷场景中，基于全球导航卫星系统(global navigation satellitesystem, gnss)的定位技术已日渐成熟，然而在城市街道、地下空间、建筑物内部等场景中，gnss信号被遮挡，gnss定位失效。这些区域一般采用具有分布式天线阵列结构的无线通信系统进行定位，例如室内分布式蜂窝移动通信系统、wi-fi定位系统和超宽带(ultrawideband, uwb)定位系统。其中，基于无线通信系统的定位方式包括上行定位和下行定位，上行定位是指待定位的终端设备发射无线电信号，通过基站的射频单元(radio unit, ru)接收该信号并进行定位。

2、现有的上行定位过程中，通过每个射频单元独立进行角度测量，再利用测量的角度进行定位。可以通过对估计算法和校正算法的改进，提升单个射频单元小孔径阵列天线的测向性能以提升定位精度。

3、但是，受限于射频单元的天线孔径较小，这种通过对估计算法和校正算法进行改进的方式，提升定位精度的能力有限，因此，如何更进一步提高无线定位的精度是目前急需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供一种无线定位方法及装置、电子设备、存储介质，以实现大幅提高无线定位精度的目的。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

3、本发明实施例第一方面公开了一种无线定位方法，所述方法包括：

4、利用基站的多个分布式的射频单元接收终端设备发送的定位信号，并对每一所述射频单元接收到的所述定位信号进行信道估计，得到多个频域信道响应；

5、基于多个所述频域信道响应估计出所述终端设备的定位参数，并根据所述定位参数对所述终端设备进行粗定位，得到所述终端设备所处的三维区域；

6、将所述三维区域划分为多个栅格点，并确定每一所述栅格点在预先建立的三维坐标系中的目标坐标；

7、基于每一所述目标坐标和预先建立的空-频近场三维匹配矩阵函数，得到各个目标匹配矩阵；所述空-频近场三维匹配矩阵函数的变量和输出量分别为所述三维坐标系中的三维坐标和匹配矩阵；

8、利用各个所述目标匹配矩阵，对由多个所述频域信道响应构成的信道响应矩阵进行匹配滤波，得到各个所述栅格点对应的空间谱；

9、从各个所述栅格点对应的空间谱中提取出第一los径分量，并确定所述第一los径分量对应的栅格点在所述三维区域中的位置为所述终端设备的定位结果。

10、优选的，所述基于多个所述频域信道响应估计出所述终端设备的定位参数，并根据所述定位参数对所述终端设备进行粗定位，得到所述终端设备所处的三维区域，包括：

11、将预设的aoa区间按照预设角度间隔划分得到各个第一栅格点，将预设的toa区间按照预设时间间隔划分得到各个第二栅格点；

12、针对每一由所述第一栅格点和所述第二栅格点构成的二维栅格点，利用预设的功率谱计算公式计算得到时延-角度功率谱；

13、从各个所述二维栅格点对应的所述时延-角度功率谱中提取出第二los径分量，确定所述第二los径分量对应的所述二维栅格点为目标二维栅格点；

14、将所述目标二维栅格点中的第一栅格点在所述aoa区间的值，以及所述目标二维栅格点中的第二栅格点在所述toa区间的值作为定位参数；

15、根据所述定位参数对所述终端设备进行粗定位，得到所述终端设备所处的三维区域。

16、优选的，所述从各个所述二维栅格点对应的所述时延-角度功率谱中提取出第二los径分量，包括：

17、利用恒虚警率检测算法遍历各个所述二维栅格点对应的所述时延-角度功率谱，计算得到每一所述二维栅格点对应的门限值；

18、针对每一所述二维栅格点对应的所述时延-角度功率谱，若功率谱值大于对应的所述门限值，则确定为路径分量，或者利用峰值点检测算法遍历各个所述二维栅格点对应的所述时延-角度谱，检测得到峰值点并确定为路径分量；

19、根据功率最大准则或延时最短准则，从各个所述路径分量中提取出第二los径分量。

20、优选的，在所述利用所述目标匹配矩阵，对由多个所述频域信道响应构成的信道响应矩阵进行匹配滤波，得到各个所述栅格点对应的空间谱之前，所述方法还包括：

21、从预先建立的相位误差库中查询所述定位参数对应的相位误差校正值，并基于所述相位误差校正值对各个所述频域信道响应进行相位误差补偿，得到由多个校正后的频域信道响应构成的信道响应矩阵。

22、优选的，所述相位误差库的建立过程包括：

23、针对每一预设的已知位置，利用多个分布式的射频单元，接收参考终端设备在所述已知位置发送的参考信号，得到所述已知位置对应的多路所述参考信号；

24、提取所述已知位置对应的每一所述参考信号的到达相位，将每一所述参考信号的到达相位，减去无线电波在自由空间中传播造成的相位旋转值，得到所述已知位置对应的相位误差测量值；所述相位旋转值预先根据所述已知位置和接收所述参考信号的射频单元的位置确定；

25、将各个所述已知位置与对应的所述相位误差测量值关联，得到多个关联关系；

26、基于各个所述关联关系建立相位误差库。

27、优选的，所述利用各个所述目标匹配矩阵，对由多个所述频域信道响应构成的信道响应矩阵进行匹配滤波，得到各个所述栅格点对应的空间谱，包括：

28、对各个所述目标匹配矩阵进行共轭计算，得到共轭计算结果；

29、基于所述共轭计算结果和由多个所述频域信道响应构成的信道响应矩阵，进行hadamard积计算，得到匹配补偿矩阵；

30、计算所述匹配补偿矩阵内的各个元素之和，得到各个所述栅格点对应的空间谱。

31、优选的，所述从各个所述栅格点对应的空间谱中提取出第一los径分量，包括：

32、基于所述信道响应矩阵和各个所述栅格点，计算得到每一所述栅格点对应的功率值；

33、从各个所述栅格点中提取出所述功率值最大的目标栅格点；

34、从各个所述栅格点对应的空间谱中提取所述目标栅格点对应的空间谱值，并将所述空间谱值作为所述第一los径分量。

35、本发明实施例第二方面公开了一种无线定位装置，所述装置包括：

36、接收单元，用于利用基站的多个分布式的射频单元接收终端设备发送的定位信号，并对每一所述射频单元接收到的所述定位信号进行信道估计，得到多个频域信道响应；

37、估计单元，用于基于多个所述频域信道响应估计出所述终端设备的定位参数，并根据所述定位参数对所述终端设备进行粗定位，得到所述终端设备所处的三维区域；

38、划分单元，用于将所述三维区域划分为多个栅格点，并确定每一所述栅格点在预先建立的三维坐标系中的目标坐标；

39、匹配单元，用于基于每一所述目标坐标和预先建立的空-频近场三维匹配矩阵函数，得到各个目标匹配矩阵；所述空-频近场三维匹配矩阵函数的变量和输出量分别为所述三维坐标系中的三维坐标和匹配矩阵；

40、匹配滤波单元，用于利用各个所述目标匹配矩阵，对由多个所述频域信道响应构成的信道响应矩阵进行匹配滤波，得到各个所述栅格点对应的空间谱；

41、提取单元，用于从各个所述栅格点对应的空间谱中提取出los径分量，并确定所述los径分量对应的栅格点在所述三维区域中的位置为所述终端设备的定位结果。

42、本发明实施例第三方面公开了一种存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被执行时，具体用于实现本发明实施例第一方面公开的任一所述的无线定位方法。

43、本发明实施例第四方面公开了一种电子设备，包括：存储器和处理器；

44、所述存储器用于存储计算机程序；

45、所述处理器用于执行所述计算机程序，具体用于实现本发明实施例第一方面公开的任一所述的无线定位方法。

46、基于上述本发明实施例提供的一种无线定位方法及装置、电子设备、存储介质，利用基站的多个分布式的射频单元接收终端设备发送的定位信号，并对每一所述射频单元接收到的所述定位信号进行信道估计，得到多个频域信道响应；基于多个所述频域信道响应估计出所述终端设备的定位参数，并根据所述定位参数对所述终端设备进行粗定位，得到所述终端设备所处的三维区域；将所述三维区域划分为多个栅格点，并确定每一所述栅格点在预先建立的三维坐标系中的目标坐标；基于每一所述目标坐标和预先建立的空-频近场三维匹配矩阵函数，得到各个目标匹配矩阵；所述空-频近场三维匹配矩阵函数的变量和输出量分别为所述三维坐标系中的三维坐标和匹配矩阵；利用各个所述目标匹配矩阵，对由多个所述频域信道响应构成的信道响应矩阵进行匹配滤波，得到各个所述栅格点对应的空间谱；从各个所述栅格点对应的空间谱中提取出第一los径分量，并确定所述第一los径分量对应的栅格点在所述三维区域中的位置为所述终端设备的定位结果。在本方案中，实现了各个射频单元接收信号的相干匹配，本质上是利用了各个射频单元之间接收信号的相位差实施干涉式定位，由于射频单元的间距比波长高多个数量级，因此等效的分布式阵列相比于原来的天线阵列，孔径呈现数量级扩展，从而实现大幅提高无线定位精度的目的。