一種檢測(cè)識(shí)別非直達(dá)超寬帶信號(hào)的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及超寬帶0JWB)定位領(lǐng)域，特別是涉及一種檢測(cè)識(shí)別非直達(dá)超寬帶信號(hào) 的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著GPS、"北斗"導(dǎo)航定位系統(tǒng)等廣泛應(yīng)用，衛(wèi)星定位導(dǎo)航的應(yīng)用已經(jīng)被人們所熟 知，并且在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用。但是，來(lái)自衛(wèi)星的導(dǎo)航信號(hào)功率 通常都很微弱，特別是在有遮蔽或者在室內(nèi)、地下環(huán)境中，衛(wèi)星定位接收機(jī)難W有效接收衛(wèi) 星導(dǎo)航信號(hào)，因此難W有效定位。為了克服送種缺陷，通常還需要利用地面無(wú)線定位系統(tǒng)來(lái) 增強(qiáng)衛(wèi)星定位的精度。其中，超寬帶扣Itra-wide Bandwi化h，UWB)技術(shù)W其優(yōu)越的抗干擾 性能、極高的多徑分辨率等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到人們的重視，是對(duì)衛(wèi)星定位導(dǎo)航的有力補(bǔ)充。 [000引超寬帶師tra-wide Bandwi化h，UWB)技術(shù)是一種無(wú)載波通信技術(shù)，利用小于納砂 級(jí)的非正弦波窄脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，脈沖覆蓋的頻譜寬度從直流至IGHz W上，可W在較寬的 頻譜上傳送極低功率的信號(hào)。超寬帶技術(shù)的送種特點(diǎn)使得超寬帶信號(hào)具有極強(qiáng)的物理穿透 能力，因此可用于室內(nèi)和地下精確定位。與衛(wèi)星定位原理相類似，利用超寬帶技術(shù)進(jìn)行定位 的原理是由多個(gè)信標(biāo)發(fā)射點(diǎn)（類似衛(wèi)星定位中的多顆衛(wèi)星，其位置固定或者能夠?qū)崟r(shí)提供 其變動(dòng)的精確位置信息）各自發(fā)出不同的多個(gè)超寬帶信號(hào)，而同一目標(biāo)接收點(diǎn)接收到送些 超寬帶信號(hào)后，通過(guò)測(cè)量送些超寬帶信號(hào)從信標(biāo)發(fā)射點(diǎn)到該目標(biāo)接收點(diǎn)的傳播時(shí)延，然后 計(jì)算不同信標(biāo)發(fā)射點(diǎn)到該目標(biāo)接收點(diǎn)的精確距離，進(jìn)而可W得到該目標(biāo)接收點(diǎn)相對(duì)于送些 信標(biāo)發(fā)射點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，實(shí)現(xiàn)定位的目的。
[0004] 利用衛(wèi)星進(jìn)行定位時(shí)，由衛(wèi)星發(fā)出的導(dǎo)航信號(hào)基本不受阻擋而直達(dá)用戶接收機(jī)， 通過(guò)對(duì)導(dǎo)航信號(hào)的傳播時(shí)延進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，得到的距離就是用戶接收機(jī)與發(fā)出導(dǎo)航信號(hào) 的衛(wèi)星之間的實(shí)際直線距離。但是在超寬帶定位中，受到應(yīng)用環(huán)境的影響（如室內(nèi)），信標(biāo) 發(fā)射點(diǎn)與目標(biāo)接收點(diǎn)可能會(huì)存在阻擋（如室內(nèi)墻壁阻擋）。因此，當(dāng)信標(biāo)發(fā)射點(diǎn)發(fā)出的超 寬帶信號(hào)因受阻擋不能直達(dá)目標(biāo)接收點(diǎn)時(shí)，超寬帶信號(hào)的傳播特性發(fā)生了改變。例如，該信 號(hào)經(jīng)過(guò)墻壁的傳播時(shí)延特性與在空氣中傳播的時(shí)延特性明顯不同。送里，將送種信號(hào)稱之 為非直達(dá)超寬帶信號(hào)，而由信標(biāo)發(fā)射點(diǎn)到目標(biāo)接收點(diǎn)傳播不受阻擋的超寬帶信號(hào)稱之為直 達(dá)超寬帶信號(hào)。顯然，在超寬帶定位中，在直達(dá)超寬帶信號(hào)與非直達(dá)超寬帶信號(hào)共存的情況 下，如果不加辨別而直接利用非直達(dá)超寬帶信號(hào)進(jìn)行距離計(jì)算和定位，顯然會(huì)造成明顯的 定位誤差，直接影響定位精度。
[0005] 在超寬帶0JWB)定位的實(shí)際應(yīng)用中，直達(dá)超寬帶信號(hào)與非直達(dá)超寬帶信號(hào)共存的 一般特征是直達(dá)超寬帶信號(hào)眾多而非直達(dá)超寬帶信號(hào)較少。為此，需要針對(duì)送種眾多的直 達(dá)超寬帶信號(hào)與較少的非直達(dá)超寬帶信號(hào)共存的環(huán)境，提供一種有效檢測(cè)識(shí)別非直達(dá)超寬 帶信號(hào)的方法及系統(tǒng)，W便消除或降低非直達(dá)超寬帶信號(hào)對(duì)超寬帶0JWB)定位的不利影 響，并且具有技術(shù)實(shí)現(xiàn)方便可靠、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種檢測(cè)識(shí)別非直達(dá)超寬帶信號(hào)的方法及系 統(tǒng)，當(dāng)眾多的直達(dá)超寬帶信號(hào)與較少的非直達(dá)超寬帶信號(hào)共存時(shí)，能夠有效識(shí)別出非直達(dá) 超寬帶信號(hào)。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是；提供一種檢測(cè)識(shí)別非直達(dá) 超寬帶信號(hào)的方法，該方法包括：采樣步驟，在多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)接收來(lái)自多個(gè)信標(biāo)點(diǎn)發(fā)出的超寬 帶信號(hào)，將送些超寬帶信號(hào)分為直達(dá)超寬帶信號(hào)樣本和非直達(dá)超寬帶信號(hào)樣本；特征提取 步驟，提取該直達(dá)超寬帶信號(hào)樣本和非直達(dá)超寬帶信號(hào)樣本的波形特征；建模步驟，提供帶 約束條件的超球體檢測(cè)函數(shù)，修正該超球體檢測(cè)函數(shù)中的參數(shù)值，使得該直達(dá)超寬帶信號(hào) 樣本和非直達(dá)超寬帶信號(hào)樣本的波形特征組合均能滿足所述約束條件，并得到該超球體檢 測(cè)函數(shù)取最小值所對(duì)應(yīng)的超球體檢測(cè)模型；檢測(cè)步驟，接收待測(cè)超寬帶信號(hào)，提取該待測(cè)超 寬帶信號(hào)的波形特征，計(jì)算該待測(cè)超寬帶信號(hào)的該波形特征組合到該超球體檢測(cè)模型球必 的距離，若該距離大于該超球體檢測(cè)模型的半徑，則該待測(cè)超寬帶信號(hào)是非直達(dá)超寬帶信 號(hào)，若該距離小于或等于該超球體檢測(cè)模型的半徑，則該待測(cè)超寬帶信號(hào)是直達(dá)超寬帶信 號(hào)。
[0008] 在本發(fā)明檢測(cè)識(shí)別非直達(dá)超寬帶信號(hào)的方法另一實(shí)施例中，該直達(dá)超寬帶信號(hào) 樣本、該非直達(dá)超寬帶信號(hào)樣本W(wǎng)及該待測(cè)超寬帶信號(hào)的波形特征包括：接收信號(hào)的能量 ε f、接收信號(hào)的最大幅度rm。、、上升時(shí)間tfu。、平均附加時(shí)延Tmed、均方根時(shí)延擴(kuò)展T?s和信 號(hào)睹峭度K。
[0009] 在本發(fā)明檢測(cè)識(shí)別非直達(dá)超寬帶信號(hào)的方法另一實(shí)施例中，該建模步驟中的該超 球體檢測(cè)函數(shù)是：
[0010] ε struct (R,日）二 R
[0011] 該參數(shù)值包括球必曰、半徑R，該約束條件是：對(duì)于任意的i和1，Mxi-a||《R2且 k-日II > R2,并使R最小化，是該直達(dá)超寬帶信號(hào)樣本，XI是該非直達(dá)超寬帶信號(hào)樣本。
[0012] 在本發(fā)明檢測(cè)識(shí)別非直達(dá)超寬帶信號(hào)的方法另一實(shí)施例中，該建模步驟中的該超 球體檢測(cè)函數(shù)是：
[0013]
[0014] 該參數(shù)值包括球必a、半徑R、松弛變量ξ 1和ξ 1，。和C2是系數(shù)，該約束條件是： 對(duì)于任意的 i 和 1，ξι >0和 ξι >0, Mxi-a||《Κ2+ξι且 Mxi-a|| >Κ2-ξι，并使 R 最 小化，是該直達(dá)超寬帶信號(hào)樣本，是該非直達(dá)超寬帶信號(hào)樣本。
[0015] 在本發(fā)明檢測(cè)識(shí)別非直達(dá)超寬帶信號(hào)的方法另一實(shí)施例中，該超球體檢測(cè)函數(shù)中 的系數(shù)。=0. 01，〔2 = 1 或。=0. 01，〔2 = 2。
[0016] 在本發(fā)明檢測(cè)識(shí)別非直達(dá)超寬帶信號(hào)的方法另一實(shí)施例中，該直達(dá)超寬帶信號(hào)樣 本、該非直達(dá)超寬帶信號(hào)樣本W(wǎng)及該待測(cè)超寬帶信號(hào)的該波形特征組合包括9種；接收信 號(hào)的能量ε t ;接收信號(hào)的最大幅度rm。、；收信號(hào)的最大幅度rm。、，上升時(shí)間tfu。；接收信號(hào)的 能量ε,，上升時(shí)間tfu。，信號(hào)睹峭度K ;接收信號(hào)的能量ε,，接收信號(hào)的最大幅度rm。、，上 升時(shí)間tfu。，信號(hào)睹峭度K ;接收信號(hào)的最大幅度rm。、，上升時(shí)間tfu。，信號(hào)睹峭度K，平均 附加時(shí)延Tmed ;上升時(shí)間，信號(hào)睹峭度K，平均附加時(shí)延Tmed，均方根時(shí)延擴(kuò)展Tkms ;接收信號(hào) 的能量ε t，接收信號(hào)的最大幅度η_，上升時(shí)間tfiw，信號(hào)睹峭度κ，平均附加時(shí)延Tmed ;接 收信號(hào)的能量ε,，接收信號(hào)的最大幅度rm。、，上升時(shí)間tfu。，信號(hào)睹峭度K，平均附加時(shí)延 Tm趾， 均方根時(shí)延擴(kuò)展T^s。
[0017] 本發(fā)明還提供了一種檢測(cè)識(shí)別非直達(dá)超寬帶信號(hào)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：接收單元， 用W在多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)接收來(lái)自多個(gè)信標(biāo)點(diǎn)發(fā)出的超寬帶信號(hào)，將該超寬帶信號(hào)分為直達(dá)超寬 帶信號(hào)樣本和非直達(dá)超寬帶信號(hào)樣本，還用W接收待測(cè)超寬帶信號(hào)；特征提取單元，提取來(lái) 自該接收單元的該直達(dá)超寬帶信號(hào)樣本和非直達(dá)超寬帶信號(hào)樣本的波形特征，還用W提取 來(lái)自該接收單元的該待測(cè)超寬帶信號(hào)的波形特征；建模單元，用W提供帶約束條件的超球 體檢測(cè)函數(shù)，修正該超球體檢測(cè)函數(shù)中的參數(shù)值，使得該特征提取單元輸出的該直達(dá)超寬 帶信號(hào)樣本和非直達(dá)超寬帶信號(hào)樣本的波形特征均能滿足該約束條件，并得到該超球體檢 測(cè)函數(shù)取最小值所對(duì)應(yīng)的超球體檢測(cè)模型；檢測(cè)單元，用W將該特征提取單元輸出的該待 測(cè)超寬帶信號(hào)的該波形特征組合，輸入到該建模單元輸出的超球體檢測(cè)模型中，計(jì)算該待 測(cè)超寬帶信號(hào)的該波形特征組合到該超球體檢測(cè)模型球必的距離，若該距離大于該超球體 檢測(cè)模型的半徑，則該待測(cè)超寬帶信號(hào)是非直達(dá)超寬帶信號(hào)，若該距離小于或等于該超球 體檢測(cè)模型的半徑，則該待測(cè)超寬帶信號(hào)是直達(dá)超寬帶信號(hào)。
[0018] 在本發(fā)明檢測(cè)識(shí)別非直達(dá)超寬帶信號(hào)的系統(tǒng)另一實(shí)施例中，該特征提取單元提取 的該直達(dá)超寬帶信號(hào)樣本、該非直達(dá)超寬帶信號(hào)樣本W(wǎng)及該待測(cè)超寬帶信號(hào)的波形特征包 括：接收信號(hào)的能量ε f、接收信號(hào)的最大幅度rm。、、上