[發(fā)明專利]基于能量檢測的60GHz非視距識別與無線指紋定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610069369.7
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105554882B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁曉林;張浩;呂婷婷;魏兆強;杜寧
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋大學(xué)
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;G01S5/06
• 代理公司: 青島海昊知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所有限公司 37201
• 代理人: 張中南;邱岳

基于能量檢測的60GHz毫米波非視距識別與指紋定位方法，包括：1)求由信號的偏度，峭度與最大旋度組成的聯(lián)合參數(shù)J與最優(yōu)歸一化門限；2)建立J與最優(yōu)歸一化門限之間的指紋數(shù)據(jù)庫；3)利用指紋數(shù)據(jù)庫，根據(jù)J估計最優(yōu)化門限；4)利用最大旋度進行非視距識別；5)進行TOA估計，進而計算出距離；6)進行60GHz無線定位：根據(jù)非視距識別結(jié)果及TOA估計值，利用傳統(tǒng)的定位算法，進行基于60GHz信號的無線定位。結(jié)果表明,1)NLOS識別成功率遠高于同類型的非視距識別算法；2)無論是在視距環(huán)境還是非視距環(huán)境下，在很大的信噪比范圍內(nèi)，本方法提供了比其他的基于能量檢測的方法更高的精度和更好的魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線定位技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于能量檢測的60GHz非視距識別與無線指紋定位方法。

背景技術(shù)

脈沖60GHz無線通信技術(shù)是一種不用載波，采用數(shù)百皮秒或更短時長的不連續(xù)脈沖進行通信的一種無線通信技術(shù)。60GHz無線通信技術(shù)與目前現(xiàn)有的通信系統(tǒng)相比具有頻譜可復(fù)用性高，抗干擾能力強，可用頻譜寬，允許發(fā)射功率大，系統(tǒng)容量大，時間分辨率和多徑分辨率高等優(yōu)點。近年來對60GHz技術(shù)廣泛關(guān)注最主要的原因之一是因為巨大的免授權(quán)頻帶帶寬。與同樣使用免授權(quán)頻帶的超寬帶技術(shù)相比，60GHz技術(shù)的頻帶連續(xù)，并且對功率限制更少。由于超寬帶系統(tǒng)是共存系統(tǒng)，因此要受到嚴(yán)格的限制和不同的規(guī)定約束。60GHz巨大的帶寬是即將分配的最大一塊免授權(quán)頻帶。巨大的帶寬意味著潛在的容量和靈活性，從而使得60GHz技術(shù)尤其適合于吉比特?zé)o線應(yīng)用。60GHz頻段附近的脈沖無線電通信技術(shù)由于具有更高的時間分辨率，因而在接收端，可更為有效地分離多徑信號，從而具有更高的多徑分辨率，可以實現(xiàn)厘米甚至毫米級高精度測距和定位。這在室內(nèi)機器人精確導(dǎo)航定位和一些特殊生產(chǎn)行業(yè)(不需要人或不能有人參與其中)等需要厘米級別精確定位的領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。

為了實現(xiàn)60GHz的無線定位，相關(guān)的硬件設(shè)備主要有移動待定終端、定位基站及定位服務(wù)器組成。

移動待定位終端是在定位區(qū)域內(nèi)移動的，需要定位的終端，一般是功率低的發(fā)射裝置。

定位基站是由分布在定位區(qū)域內(nèi)的定位基站，可以接收待定位終端發(fā)送的60GHz信號，并進行偏度S、峭度K和最大旋度C等參數(shù)的計算，利用事先設(shè)計的指紋數(shù)據(jù)庫，計算信號的傳播時延，最后能夠?qū)⒂嬎阒蛋l(fā)送給定位服務(wù)器。一般由三個以上的定位基站。

定位服務(wù)器一般是一臺計算機，可以接收來自于定位基站發(fā)送的傳播時延，并對其進行數(shù)據(jù)處理、執(zhí)行定位算法。

目前最常用的定位技術(shù)大都是基于測距進行的，這是因為，非基于距離的定位技術(shù)一般定位精度較差，且需要大量的基站(位置已知的終端)的配合。最常用的定位方法可以分為基于接收信號到達時間估計的TOA(Time of Arrival)和TDOA(Time Difference ofArrival)、基于接收信號強度估計的RSS(Received Signal Strength)和基于到達角度估計的AOA(Angle of Arrival)。脈沖60GHz信號具有極高的帶寬，持續(xù)時間達到數(shù)百皮秒或更短，因而具有很強的時間分辨能力。所以為了充分利用脈沖60GHz時間分辨能力強的這個特性，使用TOA、TDOA估計的定位技術(shù)是最適合脈沖60GHz的。在這兩種方法中影響測量誤差的主要因素是傳輸時延的測量和非視距(NLOS)環(huán)境的影響。