[發明專利]一種基于測距信道評估的LOS與NLOS場景判斷方法

有效

• 申請號: 202310571860.X
• 申請日: 2023-05-22
• 公開（公告）號: CN116582815B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 黃先日;楊旭磊
• 申請（專利權）人: 青島柯銳思德電子科技有限公司
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W24/06
• 代理公司: 北京圣州專利代理事務所(普通合伙) 11818
• 代理人: 王宇航

1.一種基于測距信道評估的LOS與NLOS場景判斷方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1，基于當前定位反饋測距結果計算出下一次測量的預測距離值，具體方法為：

1)首先，對上一次速度更新結果進行更新得到當前速度更新結果，方法如下：

v_cur＝ω_last*v_last+(1-ω_last)*(d_cur-d_last)

其中，v_cur為當前速度更新結果，ω_last為上一次測量的預測距離值對應的權重值，v_last為上一次速度更新結果，d_cur為當前定位反饋測距結果，d_last為上一次定位反饋測距結果；

2)然后，根據當前定位反饋測距結果d_cur與當前速度更新結果v_cur，計算出下一次測量的預測距離值d_pre：

d_pre＝d_cur+v_cur

步驟2，根據當前測量的首徑能量值以及噪聲能量P_noi，計算出基于當前測量的預測首徑參考能量值P_ref，具體方法步驟如下：

1)使用基于上一次定位反饋測距結果計算出的當前測量的預測距離值d_lastpre和允許測距結果波動的閾值d_measth進行求和，得到最大的合理測距值d_vld＝d_lastpre+d_measth；

2)然后通過實際測量的測距結果d_meas與最大的合理測距值d_vld進行比較，如果d_measd_vld，說明測距不合理，首徑的能量低于首徑檢測閾值P_detth，未檢測到真實的首徑，此時基于當前測量的預測首徑參考能量值P_ref＝P_detth，首徑檢測閾值P_detth＝P_noi+15dB；

3)如果d_meas≤d_vld，說明測距合理，則需要判斷兩次檢測的首徑能量的一致性：

首先，計算出兩次檢測的首徑能量差：

ΔP_FP＝abs(P_FP1-P_FP2)

其中，ΔP_FP為雙邊雙向測距(DS-TWR)基站兩次接收的首徑能量差，P_FP1為DS-TWR基站第一次接收首徑的信號能量，P_FP2為DS-TWR基站第二次接收首徑的信號能量，abs()為取絕對值運算；

然后，用兩次檢測的首徑能量差ΔP_FP與首徑能量差閾值P_FPth進行比較，確定兩次檢測的首徑能量差是否合理：

當兩次檢測的首徑能量差ΔP_FP大于首徑能量差閾值P_FPth，則基于當前測量的預測首徑參考能量值為P_ref＝min(P_FP1,P_FP2)，其中，min()為取最小值運算；

當兩次檢測的首徑能量差ΔP_FP小于等于首徑能量差閾值P_FPth，則基于當前測量的預測首徑參考能量值為P_ref＝max(P_FP1,P_FP2)，其中，max()為取最大值運算；

步驟3，對DS-TWR基站接收的信號進行分析，得到以下相關信息值：接收信號能量P_Rx、最強徑信號能量P_max、首徑信號能量P_FP、噪聲能量P_noi、實際測量的測距結果d_meas、SNR_FP、ΔP_FP-ref、ΔP_FP-max、ΔP_FP-Rx和Δd_meas-pre；

步驟4，利用步驟3中得到的相關信息值、基于上一次測量的預測首徑參考能量值P_lastref、基于上一次定位反饋測距結果計算出的當前測量的預測距離值P_lastpre，對當前測距信道質量進行評估，劃分當前測距信道質量所處于的信道等級，具體方法如下：

1)：兩次檢測的首徑能量差ΔP_FP與首徑能量差閾值ΔP_FPth，判斷兩次檢測首徑能量是否一致；

當ΔP_FPΔP_FPth，說明兩次接收檢測的首徑不一致，輸出測距信道質量評估為Level＝0；

當ΔP_FP≤ΔP_FPth，說明兩次接收檢測的首徑一致，則進行下一步的對比判斷；

2)：判斷首徑信號能量P_FP與基于上一次測量的預測首徑參考能量值P_lastref的差ΔP_FP-ref以及實際測量的測距結果d_meas與基于上一次定位反饋測距結果計算出的當前測量的預測距離值P_lastpre的差Δd_meas-pre是否合理：

如果滿足(ΔP_FP-refΔP_{FP_ref_th}||Δd_meas-preΔd_th)，說明未檢測到首徑，輸出測距信道質量評估為Level＝0，其中，||為邏輯或運算，ΔP_{FP_ref_th}為兩次接收檢測允許的首徑能量波動閾值，Δd_th為允許的測距結果變化閾值；

如果不滿足(ΔP_FP-refΔP_{FP_ref_th}||Δd_meas-preΔd_th)，說明檢測到首徑，則進行下一步的對比判斷；

3)：根據首徑信號能量P_FP與最強徑信號能量P_max的能量差ΔP_FP-max和首徑信號能量P_FP與接收信號能量P_Rx的能量差ΔP_FP-Rx，判斷信道等級：

如果滿足(ΔP_FP-maxΔP_{FP_max_th1}ΔP_FP-RxΔP_{FP_Rx_th1})，說明首徑信號非常強，多徑干擾很弱，輸出測距信道質量評估為Level＝5，其中，ΔP_{FP_max_th1}為首徑與最強徑能量差第一閾值，ΔP_{FP_Rx_th1}為首徑與接收信號能量差第一閾值；

如果不滿足(ΔP_FP-maxΔP_{FP_max_th1}ΔP_FP-RxΔP_{FP_Rx_th1})，則進行下一步的對比判斷；

4)：增加首徑信噪比信息，繼續與相關閾值進行比較，以對測距信道質量進行評估：

如果滿足(ΔP_FP-maxΔP_{FP_max_th2}ΔP_FP-RxΔP_{FP_Rx_th2}SNR_FPSNR_th1)，說明首徑信號強，多徑干擾弱，輸出測距信道質量評估為Level＝4，其中，ΔP_{FP_max_th2}首徑與最強徑能量差第二閾值，ΔP_{FP_Rx_th2}首徑與接收信號能量差第二閾值，SNR_th1為首徑信噪比第一閾值；

如果不滿足(ΔP_FP-maxΔP_{FP_max_th2}ΔP_FP-RxΔP_{FP_Rx_th2}SNR_FPSNR_th1)，則進行下一步的對比判斷；

5)：繼續使用ΔP_FP-max、ΔP_FP-Rx和SNR_FP與相關閾值比較，以對測距信道質量進行評估：

如果滿足(ΔP_FP-maxΔP_{FP_max_th2}||ΔP_FP-RxΔP_{FP_Rx_th2})(SNR_FPSNR_th2)，說明首徑信號適中，多徑干擾較強，輸出測距信道質量評估為Level＝3，其中，SNR_th2為首徑信噪比第二閾值。

如果不滿足(ΔP_FP-maxΔP_{FP_max_th2}||ΔP_FP-RxΔP_{FP_Rx_th2})(SNR_FPSNR_th2)，則進行下一步的對比判斷；

6)：繼續使用ΔP_FP-max、ΔP_FP-Rx和SNR_FP與相關閾值比較，以對測距信道質量進行評估：

如果滿足(ΔP_FP-maxΔP_{FP_max_th3}||ΔP_FP-RxΔP_{FP_Rx_th3}||SNR_FPSNR_th3)，說明首徑信號弱，多徑干擾嚴重，輸出測距信道質量評估為Level＝2，其中，ΔP_{FP_max_th3}首徑與最強徑能量差第三閾值，ΔP_{FP_Rx_th3}首徑與接收信號能量差第三閾值，SNR_th3為首徑信噪比第三閾值；

如果不滿足(ΔP_FP-maxΔP_{FP_max_th3}||ΔP_FP-RxΔP_{FP_Rx_th3}||SNR_FPSNR_th3)，說明首徑信號非常弱，多徑干擾非常嚴重，輸出測距信道質量評估為Level＝1；

步驟5，將步驟4輸出的測距信道質量評估結果輸入到LOS與NLOS評判窗口，通過對窗口內的數據進行評價，輸出當前的測距場景是LOS還是NLOS，具體方法如下：

首先，利用一定長度的滑窗對測距信道質量評估結果進行計算：

其中，n為第n次判斷LOS與NLOS場景，E(n)為第n次LOS與NLOS場景判斷窗口中的數據的計算結果，N為LOS與NLOS場景判斷窗口的長度；

然后，對滑窗輸出結果進行評價并輸出當前的測距場景是LOS還是NLOS，方法如下：

如果E(n)E_th，輸出當前場景為LOS場景，否則輸出當前場景為NLOS場景，其中，E_th為判斷LOS與NLOS場景的閾值。