[发明专利]基于信道冲击响应能量分布的视距/非视距路径识别方法

说明书

本发明公开了一种基于信道冲击响应能量分布的视距/非视距路径识别方法，无需离线采集数据，并且可以避免因为环境的变化而重新进行数据采集所产生的人力代价。此外，该方法还适用于动态环境中，当信号传输路径在视距/非视距之间进行转变时，也能够实时识别传输路径的变化。

技术领域

本发明涉及位置服务应用领域，特别是一种基于信道冲击响应能量分布的视距/非视距路径识别方法。

背景技术

近年来，基于位置服务(Location based Services,LBS)的应用受到了研究者的广泛关注。位置服务可以应用到许多领域，例如对智能仓库进行物品管理，在大型商场进行智能导航，在紧急情况下提供被困人员的位置信息等。随着当前移动计算的飞速发展，人们对位置服务精度的要求也越来越高。

在位置服务的应用中，无线室内定位技术作为其中的关键技术之一，成为了研究人员的焦点。目前，无线室内定位技术主要分为两类：基于信号强度的室内定位技术和基于信道状态信息的室内定位技术。而信道状态信息以其稳定性的优势成为主要研究对象。影响室内定位精度的主要因素是室内复杂多径的影响，因此如何从这些复杂的传输路径中将视距/非视距路径进行分离，是当前能够提高室内定位精度的有效方法。已有视距/非视距路径的识别方法，需要特定的设备或进行离线信息采集或者需要加入一些人为故意运行，才能够达到较高的识别精度，具有一定的局限性。

与室外开放的信号传输环境相比，室内环境由于受到大量室内物体的分隔与阻拦(例如室内家具、人员干扰)等影响，使得无线信号的传输环境变得更为复杂。这些信号传输路径包括视距和非视距路径，由非视距传播带来的误差通常会产生信号的延迟增大，信号强度衰减及到达角度的改变等影响。因此，如何识别室内信号的传播距离为视距或非视距，根据室内不同环境对信号传播路径的影响进行判断，以达到提高室内目标定位精度的目的。

在室内信号通信系统中，室内信号会因为室内物体产生非视距路径传播影响，比如非视距传播距离增大、相位变化和信号到达时间的延迟等，因此，接收端所接收的信号常很可能在较短的时间内会出现较急剧的变化。这种由非视距路径产生的影响，在一定程度上会降低室内定位精度。如何通过识别室内LOS/NLOS路径，避免或减小由NLOS路径带来的误差，成为现在室内定位技术研究人员的研究重点。

目前已有相关工作实现了室内视距/非视距路径的识别工作。Pi-Chun Chen^[1]提出了一种利用定位残差对定位结果进行加权的算法来识别NLoS路径。文献[2]中设计了一种利用二次规划方法来识别NLoS路径的方法。后来Li Cong等人^[3]进一步在到达时间差(Time Difference of Arrival，简称TDOA)定义的基础之上，研究了移动用户位置到达时间差的非视距传播识别和校正，提出了一个基站NLoS路径识别的方法。文献[5]利用UWB提出了一个基于多径信道特征(例如峰度、平均延迟时间和平方根)统计来识别NLoS路径的方法。该方法需要特定的带宽来实现路径的识别，不适用于现在室内普遍部署的窄带网络系统。Wylie等人^[6]利用不同基站在不同的时间点所测量的距离信息，结合不同时间的测量信息差和测量噪声的标准差等信息，设计了一个能够判断基站间是否存在视距的判别算法，该方法通常需要足够多的参考点参与路径的识别，并且视距的参考点占大多数。然而在实际环境中，很难使得所有的识别环境都具备这种条件，有时甚至没有视距的参考点存在，因此，这种视距识别方法并不能适用于大多数场合。