[发明专利]一种OFDM的子信道估计测距方法

权利要求书

1.一种OFDM的子信道估计测距方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在参数估计阶段，在目标所在的测距环境中随机选择1个定标点，同时测量所选择定标点到接入点(Access Point，AP)的距离；

2)目标在所选定标点位置上发射数据，AP接收到达的数据，并且从中提取子信道状态信息(Channel State Information，CSI)；

3)使用巴特沃斯滤波器对步骤2)所得的子信道状态信息进行滤波，抑制高频率噪声，得到去噪后的子信道状态信息；

4)结合所述步骤3)得到的子信道CSI与定标点到AP的距离，对信号传播模型进行参数估计，最终获得子信道信号传播模型；

5)在距离估计阶段，目标可以处于测距区域中的任何位置，并且发送数据，同时AP接收目标发送的数据，并且从接收的数据中提取出子信道CSI；

6)使用巴特沃斯滤波器对所述步骤5)中得到的子信道CSI进行去噪操作，得到滤波后的子信道CSI；

7)基于所述步骤6)得到的子信道CSI带入子信道信号传播模型中，得到子信道距离；

8)对所述步骤7)中得到的子信道距离进行聚类，将类心的坐标作为目标源到AP的距离。

2.基于权利要求1中所述的一种OFDM的子信道估计测距方法，其特征在于：所述步骤4)中使用子信道估计方法以及基于相对密度的离群点检测算法得到子信道信号传播模型。具体包括：

目前，采用对数-正态模型来表示室内环境中无线信号的路径衰减，其表示形式为：

PR＝P0-10γlg(d) (1)

式中，PR是接收到的信号能量值，P0是距离目标1m处的信号能量值，d是待测的目标与AP之间的距离，γ是路径损耗系数，它的值越大表示信号的损耗程度越高。

首先AP接收目标源在所选定标点上发送的数据，从接收的数据中提取子信道CSI，同时对得到的子信道CSI信息进行滤波去噪，将去噪后的CSI信息构成CSI矩阵，其表示形式为：

式中，csin,m表示接收的第n个数据包中的第m个子信道的csi值。

然后将每个子信道作为一个独立的信道分别带入式(1)中，式(1)中接收信号的能量表示为：

Pn,m＝csin,m×conj(csin,m) (3)

式中，Pn,m为接收的第n个数据包中的第m个子信道的信号能量值，conj(·)为取共轭。得到损耗系数的矩阵表示为：

式中，γn,m为第n个数据包中的第m个子信道上估计的信号损耗系数。

接着将损耗矩阵按子信道的数目即矩阵的列数进行划分，得到30个子信道损耗系数点群，表示为：

γmatrix＝[γ1,γ2,…,γ30] (5)

式中，γm为第m个子信道的损耗系数构成的向量。利用基于相对密度的离群点检测算法对每一个子信道点群进行异常检测，之后将检测出的离群点剔除，同时对剩余的损耗系数点求平均，其表示形式为：

式中，为最终的第m个子信道的损耗系数，γn,m为第n个数据包中的第m个子信道上估计的信号损耗系数，k为每个子信道上剔除离群点后剩余的损耗系数点。最终得到30个子信道的信号传播模型的损耗系数，表示为：

最后将估计的子信道信道损耗系数带入式(1)中，最终得到30个不同路径衰减系数的信号传播模型，表示为：

式中，PR,m为第m个子信道上接收到的信号能量，P0,m为第m个子信道上距离目标1m处的信号能量值，为最终的第m个子信道的路径损耗系数。