一种低信噪比下获取基站与标签距离的方法及其相关组件技术

本发明专利技术公开了一种低信噪比下获取基站与标签距离的方法及其相关组件。该方法包括：将多径模拟信号进行离散处理，得到离散数字信号，并输入至平均窗口函数中进行计算，将计算结果分别输入至第一窗口滤波器和第二窗口滤波器中进行滤波处理，得到第一窗口函数信号和第二窗口函数信号；若第二窗口函数信号的最大值与当前噪音信号的比值小于预设阈值；利用传递函数对离散数字信号进行卷积操作，得到目标信号，并重新输入至平均窗口函数中进行计算，将计算结果进行滤波处理，得到新的第一窗口函数信号和第二窗口函数信号，进而计算出基站与标签的距离。本发明专利技术通过提高信噪比获取更准确的前边沿信号，从而更加精确地计算出定位基站与定位标签之间的距离。

【技术实现步骤摘要】
一种低信噪比下获取基站与标签距离的方法及其相关组件
本专利技术涉及室内测距
，尤其涉及一种低信噪比下获取基站与标签距离的方法及其相关组件。
技术介绍
全球导航卫星系统如GPS、GLONASS、北斗等已经在很长时间内作为默认的户外定位系统。近年来，随着物联网的快速发展以及智能手机的日益普及，室内定位系统的需求在不断增加。目前，许多已经被开发出来室内定位系统，如基于收到的射频信号强度转换回距离信息的RFID、蓝牙低能耗技术(BLE)、Wi-Fi技术，以及基于发射短脉冲信号的UWB超带宽技术。UWB超带宽技术由于抗干扰性能强，传输速率高，系统容量大发送功率非常小等特点，被广泛应用于室内定位。然而，UWB超带宽技术在低信噪比条件下容易受到干扰，导致定位精度降低。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种低信噪比下获取基站与标签距离的方法及其相关组件，旨在解决现有技术中UWB超带宽技术在低信噪比条件下容易受到干扰，导致定位精度降低的问题。本专利技术实施例提供了一种低信噪比条件下获取基站与标签的距离的方法，包括：获取基于UWB信道模型的多径模拟信号，将所述多径模拟信号输入至模数转换器进行离散处理，得到离散数字信号；将所述离散数字信号输入至平均窗口函数中，计算得到目标平均信号，并将所述目标平均信号分别输入至第一窗口滤波器和第二窗口滤波器中进行滤波处理，得到第一窗口函数信号和第二窗口函数信号；获取所述第二窗口函数信号的最大值与所述UWB信道模型的当前噪音信号的比值，并判断所述比值是否大于预设阈值；若所述比值小于预设阈值，则利用传递函数对所述离散数字信号进行卷积操作，得到目标信号，并将所述目标信号重新输入至平均窗口函数中进行计算，并将计算结果输入至所述第一窗口滤波器和第二窗口滤波器中进行滤波处理，得到新的第一窗口函数信号和第二窗口函数信号，直至所述新的第二窗口函数信号的最大值与所述UWB信道模型的当前噪音信号的比值大于预设阈值；利用新的第一窗口函数信号和第二窗口函数信号获取前边沿信号，并根据所述前边沿信号计算出定位基站与定位标签之间的距离。本专利技术实施例还提供了一种低信噪比条件下获取基站与标签的距离的系统，包括：离散数字信号获取单元，用于获取基于UWB信道模型的多径模拟信号，将所述多径模拟信号输入至模数转换器进行离散处理，得到离散数字信号；滤波处理单元，用于将所述离散数字信号输入至平均窗口函数中，计算得到目标平均信号，并将所述目标平均信号分别输入至第一窗口滤波器和第二窗口滤波器中进行滤波处理，得到第一窗口函数信号和第二窗口函数信号；比值判断单元，用于获取所述第二窗口函数信号的最大值与所述UWB信道模型的当前噪音信号的比值，并判断所述比值是否大于预设阈值；比值重获单元，用于若所述比值小于预设阈值，则利用传递函数对所述离散数字信号进行卷积操作，得到目标信号，并将所述目标信号重新输入至平均窗口函数中进行计算，并将计算结果输入至所述第一窗口滤波器和第二窗口滤波器中进行滤波处理，得到新的第一窗口函数信号和第二窗口函数信号，直至所述新的第二窗口函数信号的最大值与所述UWB信道模型的当前噪音信号的比值大于预设阈值；距离获取单元，用于利用新的第一窗口函数信号和第二窗口函数信号获取前边沿信号，并根据所述前边沿信号计算出定位基站与定位标签之间的距离。第三方面，本专利技术实施例又提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的低信噪比条件下获取基站与标签的距离的方法。第四方面，本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的低信噪比条件下获取基站与标签的距离的方法。本专利技术实施例提供了一种低信噪比下获取基站与标签距离的方法及其相关组件。该方法包括：获取基于UWB信道模型的多径模拟信号，将所述多径模拟信号输入至模数转换器进行离散处理，得到离散数字信号；将所述离散数字信号输入至平均窗口函数中，计算得到目标平均信号，并将所述目标平均信号分别输入至第一窗口滤波器和第二窗口滤波器中进行滤波处理，得到第一窗口函数信号和第二窗口函数信号；获取所述第二窗口函数信号的最大值与所述UWB信道模型的当前噪音信号的比值，并判断所述比值是否大于预设阈值；若所述比值小于预设阈值，则利用传递函数对所述离散数字信号进行卷积操作，得到目标信号，并将所述目标信号重新输入至平均窗口函数中进行计算，并将计算结果输入至所述第一窗口滤波器和第二窗口滤波器中进行滤波处理，得到新的第一窗口函数信号和第二窗口函数信号，直至所述新的第二窗口函数信号的最大值与所述UWB信道模型的当前噪音信号的比值大于预设阈值；利用新的第一窗口函数信号和第二窗口函数信号获取前边沿信号，并根据所述前边沿信号计算出定位基站与定位标签之间的距离。本专利技术实施例通过提高信噪比获取更加准确的前边沿信号，从而更加精确地计算出定位基站与定位标签之间的距离，避免了低信噪比时无法准确计算出定位基站与定位标签之间的距离的情况发生。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的低信噪比条件下获取基站与标签的距离的方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的低信噪比条件下获取基站与标签的距离的方法中传递函数的响应模型图；图3为UWB信道模型在一个LOS(可视条件)下使用3个不同的ADCs比对不同SNR(信噪比)的结果图；图4为UWB信道模型接收信号的示意图；图5为UWB信道模型接收到的多径模拟信号进行滤波处理的波形图；图6为UWB信道模型接收到的多径模拟信号经过传递函数进行卷积操作后进行滤波处理的波形图；图7为本专利技术实施例提供的低信噪比条件下获取基站与标签的距离的系统的示意性框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。还应当理解，在此本专利技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本专利技术。如在本专利技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低信噪比条件下获取基站与标签的距离的方法，其特征在于，包括：/n获取基于UWB信道模型的多径模拟信号，将所述多径模拟信号输入至模数转换器进行离散处理，得到离散数字信号；/n将所述离散数字信号输入至平均窗口函数中，计算得到目标平均信号，并将所述目标平均信号分别输入至第一窗口滤波器和第二窗口滤波器中进行滤波处理，得到第一窗口函数信号和第二窗口函数信号；/n获取所述第二窗口函数信号的最大值与所述UWB信道模型的当前噪音信号的比值，并判断所述比值是否大于预设阈值；/n若所述比值小于预设阈值，则利用传递函数对所述离散数字信号进行卷积操作，得到目标信号，并将所述目标信号重新输入至平均窗口函数中进行计算，并将计算结果输入至所述第一窗口滤波器和第二窗口滤波器中进行滤波处理，得到新的第一窗口函数信号和第二窗口函数信号，直至所述新的第二窗口函数信号的最大值与所述UWB信道模型的当前噪音信号的比值大于预设阈值；/n利用新的第一窗口函数信号和第二窗口函数信号获取前边沿信号，并根据所述前边沿信号计算出定位基站与定位标签之间的距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种低信噪比条件下获取基站与标签的距离的方法，其特征在于，包括：
获取基于UWB信道模型的多径模拟信号，将所述多径模拟信号输入至模数转换器进行离散处理，得到离散数字信号；
将所述离散数字信号输入至平均窗口函数中，计算得到目标平均信号，并将所述目标平均信号分别输入至第一窗口滤波器和第二窗口滤波器中进行滤波处理，得到第一窗口函数信号和第二窗口函数信号；
获取所述第二窗口函数信号的最大值与所述UWB信道模型的当前噪音信号的比值，并判断所述比值是否大于预设阈值；
若所述比值小于预设阈值，则利用传递函数对所述离散数字信号进行卷积操作，得到目标信号，并将所述目标信号重新输入至平均窗口函数中进行计算，并将计算结果输入至所述第一窗口滤波器和第二窗口滤波器中进行滤波处理，得到新的第一窗口函数信号和第二窗口函数信号，直至所述新的第二窗口函数信号的最大值与所述UWB信道模型的当前噪音信号的比值大于预设阈值；
利用新的第一窗口函数信号和第二窗口函数信号获取前边沿信号，并根据所述前边沿信号计算出定位基站与定位标签之间的距离。


2.根据权利要求1所述的低信噪比条件下获取基站与标签的距离的方法，其特征在于，所述利用新的第一窗口函数信号和第二窗口函数信号获取前边沿信号，包括：
利用所述第一窗口函数信号和第二窗口函数信号计算脉冲信号，并判断所述第一窗口函数信号与预设阈值的比值是否大于所述第二窗口函数信号，并且所述第二窗口函数信号是否大于估计噪声值；
若所述第一窗口函数信号与预设阈值的比值大于所述第二窗口函数信号，并且所述第二窗口函数信号大于估计噪声值，则将所述脉冲信号作为前边沿信号。


3.根据权利要求2所述的低信噪比条件下获取基站与标签的距离的方法，其特征在于，所述估计噪音值的计算过程如下：
thresh＝nnoise+tswitch
其中，nnoise为当前噪音值，tswitch为噪音阀值，其大小为2n，n＝0,1,2,...,8。


4.根据权利要求1所述的低信噪比条件下获取基站与标签的距离的方法，其特征在于，所述获取基于UWB信道模型的多径模拟信号，将所述多径模拟信号进行模数转换器进行离散处理，得到离散数字信号，包括：
获取基于UWB信道模型的多径模拟信号，将所述多径模拟信号输入转换速率为105、精度为10比特的模数转换器中进行采样，得到离散数字信号。


5.根据权利要求1所述的低信噪比条件下获取基站与标签的距离的方法，其特征在于，所述将所述离散数字信号输入至平均窗口函数中，计算得到目标平均信号，包括：
通过以下公式计算目标平均信号：
y[t]＝avewindow(abs(h[t]),16)
其中，16为平均窗口函数的长度，h[t]为离散数字信号，avewindow(x,n)指一个长度为n、...

【专利技术属性】
技术研发人员：程煜，王辰熙，罗品，
申请(专利权)人：深圳大漠大智控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44