[發明專利]基于信道沖擊響應能量分布的視距/非視距路徑識別方法

有效

• 申請號: 201810057363.7
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN109151724B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 張士庚;伏艷;嚴淑萍;奎曉燕
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04W4/021
• 分類號: H04W4/021;H04W64/00;H04L25/02
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;王娟

本發明公開了一種基于信道沖擊響應能量分布的視距/非視距路徑識別方法，無需離線采集數據，并且可以避免因為環境的變化而重新進行數據采集所產生的人力代價。此外，該方法還適用于動態環境中，當信號傳輸路徑在視距/非視距之間進行轉變時，也能夠實時識別傳輸路徑的變化。

技術領域

本發明涉及位置服務應用領域，特別是一種基于信道沖擊響應能量分布的視距/非視距路徑識別方法。

背景技術

近年來，基于位置服務(Location based Services,LBS)的應用受到了研究者的廣泛關注。位置服務可以應用到許多領域，例如對智能倉庫進行物品管理，在大型商場進行智能導航，在緊急情況下提供被困人員的位置信息等。隨著當前移動計算的飛速發展，人們對位置服務精度的要求也越來越高。

在位置服務的應用中，無線室內定位技術作為其中的關鍵技術之一，成為了研究人員的焦點。目前，無線室內定位技術主要分為兩類：基于信號強度的室內定位技術和基于信道狀態信息的室內定位技術。而信道狀態信息以其穩定性的優勢成為主要研究對象。影響室內定位精度的主要因素是室內復雜多徑的影響，因此如何從這些復雜的傳輸路徑中將視距/非視距路徑進行分離，是當前能夠提高室內定位精度的有效方法。已有視距/非視距路徑的識別方法，需要特定的設備或進行離線信息采集或者需要加入一些人為故意運行，才能夠達到較高的識別精度，具有一定的局限性。

與室外開放的信號傳輸環境相比，室內環境由于受到大量室內物體的分隔與阻攔(例如室內家具、人員干擾)等影響，使得無線信號的傳輸環境變得更為復雜。這些信號傳輸路徑包括視距和非視距路徑，由非視距傳播帶來的誤差通常會產生信號的延遲增大，信號強度衰減及到達角度的改變等影響。因此，如何識別室內信號的傳播距離為視距或非視距，根據室內不同環境對信號傳播路徑的影響進行判斷，以達到提高室內目標定位精度的目的。

在室內信號通信系統中，室內信號會因為室內物體產生非視距路徑傳播影響，比如非視距傳播距離增大、相位變化和信號到達時間的延遲等，因此，接收端所接收的信號常很可能在較短的時間內會出現較急劇的變化。這種由非視距路徑產生的影響，在一定程度上會降低室內定位精度。如何通過識別室內LOS/NLOS路徑，避免或減小由NLOS路徑帶來的誤差，成為現在室內定位技術研究人員的研究重點。

目前已有相關工作實現了室內視距/非視距路徑的識別工作。Pi-Chun Chen^[1]提出了一種利用定位殘差對定位結果進行加權的算法來識別NLoS路徑。文獻[2]中設計了一種利用二次規劃方法來識別NLoS路徑的方法。后來Li Cong等人^[3]進一步在到達時間差(Time Difference of Arrival，簡稱TDOA)定義的基礎之上，研究了移動用戶位置到達時間差的非視距傳播識別和校正，提出了一個基站NLoS路徑識別的方法。文獻[5]利用UWB提出了一個基于多徑信道特征(例如峰度、平均延遲時間和平方根)統計來識別NLoS路徑的方法。該方法需要特定的帶寬來實現路徑的識別，不適用于現在室內普遍部署的窄帶網絡系統。Wylie等人^[6]利用不同基站在不同的時間點所測量的距離信息，結合不同時間的測量信息差和測量噪聲的標準差等信息，設計了一個能夠判斷基站間是否存在視距的判別算法，該方法通常需要足夠多的參考點參與路徑的識別，并且視距的參考點占大多數。然而在實際環境中，很難使得所有的識別環境都具備這種條件，有時甚至沒有視距的參考點存在，因此，這種視距識別方法并不能適用于大多數場合。