基于皮尔逊相关系数的GSM基站定位方法，首先将GSM所链接基站的附近区域画出网格，依据信号衰减模型，得到衰减向量L ；用该向量与实际测得的信号强度向量R求相关系数r ，每一个网格上的点得到一个相关系数r1，取点x0使得r0为所有r1中绝对值最接近1，则点x0即为GSM设备的估计位置。包括如下步骤：采集基站信息，得到信号强度向量R；计算每一个点的相关系数r1；找到点x0 使得r0为所有r1中绝对值最接近1，则点x0即为GSM设备的估计位置。本方法在不添加任何硬件要求的条件下，较传统加权平均方式的基于信号强度的GSM基站定位和基于Cell-ID的GSM基站定位相比，提高了定位精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线定位领域，具体涉及一种一种基于皮尔逊相关系数的GSM基站定 位方法。
技术介绍
GSM基站定位相比GPS等其他定位方式有定位范围广、受限小、对设备要求低等特 点，通常的GSM设备不需要任何附件就能实现定位。无论是在井下人员搜救、贵重物品防丢 等专业领域还是在日常的生活当中，GSM定位都发挥着重要的作用。 目前对于GSM基站定位的研究，主要分为三种：基于TA(时间提前量）的TOA或 TDOA方式、基于RSSI(信号强度）的定位方式以及基于蜂窝小区号的Cell-ID(小区号）定 位方式。其中基于TA的定位方式不适用于所有GSM设备，以为某些GSM设备(如安卓智能 手机)无法方便地获取附近基站的TA值，在使用当中受到一定的限制。基于RSSI的定位方 式的优点是适用性广，几乎所有GSM设备都可以方便地查询附近基站的信息以及RSSI值。 在基于RSSI的基站定位方法中，多数都是以某种模型来描述信号强度同距基站距离间的 关系，通过信号强度值来得到与基站的距离，再通过距离求解GSM设备位置，理想情况下只 需要知道3个基站的位置和信号强度就能估计出GSM设备的位置。但在实际应用中，信号 强度受到许多因素的影响，如基站高度不同、建筑遮挡等等，这些因素可以看做一种噪声， 如何滤掉这些噪声，是实现基于信号强度的定位方式的关键问题之一。使用加权平均等方 法可以在一定程度上滤除噪声，依据信号强度对基站的经纬度取加权平均数，但是信号强 度与距离呈对数关系而非线性关系，这样加权消除噪声的能力不足。而小区号定位方式只 能确定出GSM设备所在的小区，无法进行精确的定位。
技术实现思路
本专利技术针对上述定位方法的不足，提出了一种新颖的基于皮尔逊相关系数的基站 定位方法。 根据Okumura-Hata模型，信号的衰减与距离也存在遍的对数 关系，而从实验的经验可以得知，总体来说，RSSI与距离存在对数关系遵 本方法首先将GSM所链接基站的附近区域画出网格，对于网格上的每一个点都可 以求出其到附近基站的距离，依据Okumura-Hata模型，可以计算出这些基站的信号传播到 该点的信号衰减，得到衰减向量;再用该向量与实际测得的信号强度向量求皮 尔逊相关系数，每一个网格上的点都能得到一个相关系数&，取点;^使得}/$为所 有P中绝对值最接近1，则点即为GSM设备的估计位置。 本方法的有益效果是：相比比单纯的Cell-ID定位，本专利技术的定位精度更高，因为 充分利用了附近基站信号的强度信息；相比传统的基于信号强度的定位方式，本专利技术利用 了线性相关度来衡量GSM设备出现在某一点的概率，能够更有效地减小噪声造成的干扰； 相比基于TA的定位方式，本专利技术对设备的依赖性较弱，适用性较广。【附图说明】 图1本专利技术【具体实施方式】的方法流程图； 图2实验中基站的分布及强度； 图3实验中主基站附近相关系数的分布； 图4本专利技术与其他定位方式精度的对比。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的具体实施做详细说明。 本专利技术的验证实验，在某室内环境下使用GSM设备（S頂908芯片）测得基站信息， 并通过网络查询到这些基站的经纬度Y。图2为这些基站的分布和信号强度。 使用windows7下的MATLAB进行运算，流程如图1所示：图3为主基站附近相关系数的分布情况。 从实验的结果图4可以看出，本方法的定位精度明显优于Cell-ID定位或使用加 权平均值方法的RSSI定位。【主权项】1.基于皮尔逊相关系数的GSM基站定位方法，首先将GSM所链接基站的附近区域画出 网格，对于网格上的每一个点都可以求出其到附近基站的距离，依据Okumura-Hata模型， 可以计算出这些基站的信号传播到该点的信号衰减，得到衰减向量I;再用该向量与实际 测得的信号强度向量互求皮尔逊相关系数f，每一个网格上的点都能得到一个相关系数 _:，取点:_使得&为所有务中绝对值最接近1，则点即为GSM设备的估计位置；所述 的基于皮尔逊相关系数的GSM基站定位方法，其特征在于包括如下步骤： 步骤一：采集GSM设备的主基站信息，以及附近其他基站的信息，信息包括RSSI(信号 强度)，LAC(区域码）和CID(小区号），得到信号强度向量g; 步骤二：依据基站信息通过互联网查询到主基站和附近基站的经纬度； 步骤三：在主基站附近画出网格，得到网格上每个点的坐标，网格的密度和大小依据实 际需要可做修改； 步骤四：对网格上每一个点求出该点到附近基站的距离，依据Okumura-Hata模型求出 信号衰减向量f; 步骤五：对每一个点的,与步骤一中测得的求皮尔逊相关系数，得到每一个点 的相关系数K; 步骤六：找到点使得心为所有_中绝对值最接近1，则点:_即为GSM设备的估计 位置。【专利摘要】基于皮尔逊相关系数的GSM基站定位方法，首先将GSM所链接基站的附近区域画出网格，依据信号衰减模型，得到衰减向量<i>L</i>？；用该向量与实际测得的信号强度向量<i>R</i>求相关系数<i>r</i>？，每一个网格上的点得到一个相关系数<i>r1</i>，取点<i>x0</i>使得<i>r0</i>为所有<i>r1</i>中绝对值最接近1，则点<i>x0</i>即为GSM设备的估计位置。包括如下步骤：采集基站信息，得到信号强度向量<i>R</i>；计算每一个点的相关系数<i>r1</i>；找到点<i>x0</i>？使得<i>r0</i>为所有<i>r1</i>中绝对值最接近1，则点<i>x0</i>即为GSM设备的估计位置。本方法在不添加任何硬件要求的条件下，较传统加权平均方式的基于信号强度的GSM基站定位和基于Cell-ID的GSM基站定位相比，提高了定位精度。【IPC分类】H04W4/02, H04W64/00【公开号】CN105025434【申请号】CN201410174698【专利技术人】张云洲, 刘惠宇, 项姝, 周爱春, 常韫恒, 方智 【申请人】东北大学【公开日】2015年11月4日【申请日】2014年4月29日本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于皮尔逊相关系数的GSM基站定位方法，首先将GSM所链接基站的附近区域画出网格，对于网格上的每一个点都可以求出其到附近基站的距离，依据Okumura‑Hata模型，可以计算出这些基站的信号传播到该点的信号衰减，得到衰减向量；再用该向量与实际测得的信号强度向量求皮尔逊相关系数，每一个网格上的点都能得到一个相关系数，取点使得为所有中绝对值最接近1，则点即为GSM设备的估计位置；所述的基于皮尔逊相关系数的GSM基站定位方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：采集GSM设备的主基站信息，以及附近其他基站的信息，信息包括RSSI（信号强度），LAC（区域码）和CID(小区号)，得到信号强度向量；步骤二：依据基站信息通过互联网查询到主基站和附近基站的经纬度；步骤三：在主基站附近画出网格，得到网格上每个点的坐标，网格的密度和大小依据实际需要可做修改；步骤四：对网格上每一个点求出该点到附近基站的距离，依据Okumura‑Hata模型求出信号衰减向量；步骤五：对每一个点的与步骤一中测得的求皮尔逊相关系数，得到每一个点的相关系数；步骤六：找到点使得为所有中绝对值最接近1，则点即为GSM设备的估计位置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张云洲，刘惠宇，项姝，周爱春，常韫恒，方智，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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