[發明專利]一種室內定位到達時間估計方法

有效

• 申請號: 201910067690.5
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109861719B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 陳志剛;張夢雅;王磊;馬文飛;陳祿
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04B1/711
• 分類號: H04B1/711;H04W4/02;H04W4/33;G01S5/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

1.一種室內定位到達時間估計方法，其特征在于，在室內環境中采集基于直線上或近似直線的移動軌跡上的等間隔的M個位置處的虛擬天線陣列的信道頻率響應CFR，得到二維頻-空域信道響應；在空間域上對二維頻-空域信道響應進行離散分數階傅里葉逆變換，將多徑信號進行區分，二維頻-空域信道響應計算如下：

其中，m＝0,1,…,M，M為在移動軌跡上采集的信道響應點數，n＝0,1,…,N，N為子載波個數，L是多徑的數量，b_l和τ_m,l分別是第l條多徑的復增益和TOA，ω_c是載波角頻率，是第m個位置與第l條多徑之間的陣列響應；Δf,N和W_m,n分別表示OFDM子載波間隔，子載波個數和加性高斯白噪聲，設在信道中具有L條多徑的幅度滿足|b₁||b₂|…|b_L|；令初始的CFR為考慮多徑參數的估計由L′個相似的迭代步驟，通過搜索峰值點、估計多徑的TOA和消除最強分量完成第l′次迭代，無噪聲情況下，變換后的CFR表示如下：

其中，n為子載波序號，n＝0,1,…N，l為多徑序號，為第l個多徑分量，為第l條多徑在第n個子載波處的相位，為階數為α的DFRFT變換；

通過結合串行干擾抵消和基于平均的方法，重復獲得多徑分量的參數，直到檢測到的多徑分量的幅度小于設定閾值；確定視距路徑的TOA為中的最小值，完成室內定位到達時間估計用于室內定位。

2.根據權利要求1所述的室內定位到達時間估計方法，其特征在于，在空間域上對二維頻-空域信道響應進行離散分數階傅里葉逆變換后得到計算如下：

其中，n＝0,1,…N，α＝pπ/2且p為FRFT階數，為進行階數為α的DFRFT變換，H_m,n為無噪聲條件下的真實的二維頻-空域信道響應，W_m,n為高斯白噪聲，M為在移動軌跡上采集的信道響應點數，為經過DFRFT變換后的無噪下的CFR，為經過DFRFT變換后的AWGN。

3.根據權利要求1所述的室內定位到達時間估計方法，其特征在于，多徑分量在(α,u)平面上以尖峰點的形式表示，其峰值對應的坐標為(α′_l(n),u′_l(n))；

在處有最大值，且隨或的增加而減小；

當多徑分量集合中的任意兩個多徑之間的歐式距離滿足閾值條件時，在(α,u)平面中具有對應于L條多徑的L個可區分峰值，并且峰值坐標對應于

4.根據權利要求1所述的室內定位到達時間估計方法，其特征在于，搜索峰值點具體為：

令第l′-1步中的濾波CFR為則經過第l′次迭代時，在(α,u)平面上，的峰值對應的坐標表示如下：

估計的峰值坐標對應濾波CFR中的最強多徑分量，即CFR中的第l′個最強分量，在(α,u)平面中第l′個多徑分量的DFRFT的峰值位于第N/2個子載波上，即

包含頻域和空域上的平均噪聲能量。

5.根據權利要求1所述的室內定位到達時間估計方法，其特征在于，估計多徑的TOA具體為，根據CFR的DFRFT的峰值與L條多徑分量的參數之間的關系，第n個子載波的DFRFT峰值被補償為：

其中，等式成立的條件是在前l′-1次迭代中，前l′-1個最強的多徑分量幾乎被移除，約等號右邊第一項表示最強多徑分量的補償DFRFT，和分別表示為由剩余的多徑分量引起的被補償和被濾波的AWGN和干擾；

尖峰點處的DFRFT可表示為：

其中，為第n個子載波上的新的信道頻率響應；最強的多徑分量在尖峰點處的第n個子載波的補償DFRFT中占主導地位，該信道具有一條能量最強的多徑，其具有與第l′條多徑相同的TOA，其值為t_1,l′。