[发明专利]基于能量检测的60GHz非视距识别与无线指纹定位方法

说明书

基于能量检测的60GHz毫米波非视距识别与指纹定位方法，包括：1)求由信号的偏度，峭度与最大旋度组成的联合参数J与最优归一化门限；2)建立J与最优归一化门限之间的指纹数据库；3)利用指纹数据库，根据J估计最优化门限；4)利用最大旋度进行非视距识别；5)进行TOA估计，进而计算出距离；6)进行60GHz无线定位：根据非视距识别结果及TOA估计值，利用传统的定位算法，进行基于60GHz信号的无线定位。结果表明,1)NLOS识别成功率远高于同类型的非视距识别算法；2)无论是在视距环境还是非视距环境下，在很大的信噪比范围内，本方法提供了比其他的基于能量检测的方法更高的精度和更好的鲁棒性。

技术领域

本发明属于无线定位技术领域，具体是一种基于能量检测的60GHz非视距识别与无线指纹定位方法。

背景技术

脉冲60GHz无线通信技术是一种不用载波，采用数百皮秒或更短时长的不连续脉冲进行通信的一种无线通信技术。60GHz无线通信技术与目前现有的通信系统相比具有频谱可复用性高，抗干扰能力强，可用频谱宽，允许发射功率大，系统容量大，时间分辨率和多径分辨率高等优点。近年来对60GHz技术广泛关注最主要的原因之一是因为巨大的免授权频带带宽。与同样使用免授权频带的超宽带技术相比，60GHz技术的频带连续，并且对功率限制更少。由于超宽带系统是共存系统，因此要受到严格的限制和不同的规定约束。60GHz巨大的带宽是即将分配的最大一块免授权频带。巨大的带宽意味着潜在的容量和灵活性，从而使得60GHz技术尤其适合于吉比特无线应用。60GHz频段附近的脉冲无线电通信技术由于具有更高的时间分辨率，因而在接收端，可更为有效地分离多径信号，从而具有更高的多径分辨率，可以实现厘米甚至毫米级高精度测距和定位。这在室内机器人精确导航定位和一些特殊生产行业(不需要人或不能有人参与其中)等需要厘米级别精确定位的领域具有重要的应用价值。

为了实现60GHz的无线定位，相关的硬件设备主要有移动待定终端、定位基站及定位服务器组成。

移动待定位终端是在定位区域内移动的，需要定位的终端，一般是功率低的发射装置。

定位基站是由分布在定位区域内的定位基站，可以接收待定位终端发送的60GHz信号，并进行偏度S、峭度K和最大旋度C等参数的计算，利用事先设计的指纹数据库，计算信号的传播时延，最后能够将计算值发送给定位服务器。一般由三个以上的定位基站。

定位服务器一般是一台计算机，可以接收来自于定位基站发送的传播时延，并对其进行数据处理、执行定位算法。

目前最常用的定位技术大都是基于测距进行的，这是因为，非基于距离的定位技术一般定位精度较差，且需要大量的基站(位置已知的终端)的配合。最常用的定位方法可以分为基于接收信号到达时间估计的TOA(Time of Arrival)和TDOA(Time Difference ofArrival)、基于接收信号强度估计的RSS(Received Signal Strength)和基于到达角度估计的AOA(Angle of Arrival)。脉冲60GHz信号具有极高的带宽，持续时间达到数百皮秒或更短，因而具有很强的时间分辨能力。所以为了充分利用脉冲60GHz时间分辨能力强的这个特性，使用TOA、TDOA估计的定位技术是最适合脉冲60GHz的。在这两种方法中影响测量误差的主要因素是传输时延的测量和非视距(NLOS)环境的影响。