一种WKNN分类的NLOS识别系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于WKNN分类的NLOS识别系统，包括：定位标签、多个定位基站和上位机，定位标签与多个定位基站无线通信连接，定位基站与上位机通过以太网连接，定位基站接收定位标签产生的CIR数据，并上传到上位机进行处理，上位机搭载有CIR处理系统，CIR处理系统包括控制后台和前端显示界面，控制后台用于实现对CIR数据的接收处理、特征参数提取、基于加权

【技术实现步骤摘要】
一种WKNN分类的NLOS识别系统


[0001]本专利技术涉及室内定位
，特别是涉及一种WKNN分类的NLOS识别系统。

技术介绍

[0002]IR
‑
UWB通过测量信号传输时间实现距离测量和距离差测量，与传统方法通过信号强度测距原理有所不同。典型非视距传播(NLOS)条件下进行IR
‑
UWB信号传输时间测量时，直射信号和反射信号在CIR波形中可以得到直观反映，因而CIR数据提取特征值分析被作为NLOS识别的主要技术手段。
[0003]目前，采用单特征参量进行NLOS判断识别率较低，虽然采用多特征参量进行融合的识别率有所提高，但又增加了计算量，并且不能适应多种环境、耗时较长，因而不能对NLOS信道进行实时识别。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种WKNN分类的NLOS识别系统，减少了计算量，提高了实时性和识别准确率，增强了不同环境的适应性，有效提高了室内定位精度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种基于WKNN分类的NLOS识别系统，包括：定位标签、多个定位基站和上位机，所述定位标签与多个所述定位基站无线通信连接，所述定位基站与所述上位机通过以太网连接；所述定位基站接收所述定位标签产生的CIR数据，并上传到所述上位机进行处理；
[0007]所述上位机搭载有CIR处理系统，所述CIR处理系统包括控制后台和前端显示界面，所述控制后台用于实现对CIR数据的接收处理、特征参数提取、基于加权
‑
K近邻的NLOS识别处理，所述前端显示界面用于实现CIR波形、特征参量和信号类型可视化及人机交互；所述控制后台包括：
[0008]特征参量选取模块：选取上升时间t
r
、平均附加时延τ
med
、未检测到的峰值数UD
‑
P和饱和度S作为特征参量；
[0009]特征参量判断模块：对未检测到的峰值数UD
‑
P的值进行判断，若值大于零则识别当前信道为NLOS状态，若值为零则采用上升时间t
r
、平均附加时延τ
med
和饱和度S三个特征参量继续进行信道识别；
[0010]样本信息采集模块：采集多组信道波形的t
r
、τ
med
、S三个特征参量以及信道状态信息作为训练样本；
[0011]特征参量归一化模块：对t
r
、τ
med
、S三个特征参量进行归一化处理；
[0012]欧氏距离计算模块：t
r
、τ
med
、S三种特征参量在向量空间中的点为计算测试样本与每个训练样本的欧式距离，计算公式为
[0013][0014]欧式距离排序模块：将欧式距离由小到大进行排序，选出欧式距离最小的K个信道；
[0015]信道状态识别模块：判断K个信道状态最多的分类，作为测试样本的信道识别状态。
[0016]可选的，所述定位标签包括振荡器以及通过第一电源供电的第一处理器和第一射频模块，所述振荡器与所述第一处理器连接，所述第一处理器与所述第一射频模块连接，所述振荡器振动，所述第一处理器进入中断，完成对所述第一射频模块的控制及数据收发处理，所述第一射频模块通过发射天线向定位基站发送CIR数据；
[0017]所述定位基站包括通过第二电源供电的第二射频模块、第二处理器和网络模块，所述第二射频模块与所述第二处理器连接，所述第二处理器与所述网络模块连接，所述第二射频模块通过接收天线接收CIR数据，所述第二处理器进入中断，所述网络模块使用UDP数据传输协议将CIR数据传输到上位机的CIR处理系统。
[0018]可选的，所述发射天线和所述接收天线均采用陶瓷全向天线。
[0019]可选的，所述第一处理器的型号为STM32L431CCT6，所述第二处理器的型号为STM32F107VCT6，所述第一射频模块和第二射频模块均采用DW1000射频芯片，所述网络模块采用W5500芯片。
[0020]可选的，所述CIR处理系统是基于.NET Framework 4.6.1环境开发的。
[0021]可选的，所述样本信息采集模块中的信道波形为5000组。
[0022]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的WKNN分类的NLOS识别系统，基于UWB技术利用不同传播路径有不同的信道冲激响应进行系统设计，可以实现对NLOS信道的识别，系统搭载的WKNN分类算法相比于其他机器学习算法更简单，分类过程耗时少，可以完成实时识别，识别准确率高，并且可以适应不同环境仍保持较高识别率，为室内定位进行NLOS识别、提高定位精度，提供了一种新思路；同时，本专利技术还对定位基站、定位标签进行了结构与程序设计，优化了设计方案。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例的硬件结构示意图；
[0025]图2为CIR波形图；
[0026]图3为图2的截取图；
[0027]图4为第一条路径识别错误图；
[0028]图5为本专利技术实施例的结构示意图；
[0029]图6为本专利技术实施例的数据处理框架图；
[0030]图7为本专利技术实施例训练样本与测试样本分类图。
具体实施方式
[0031]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，所描述的实施例仅仅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。
[0032]本专利技术的目的是提供一种WKNN分类的NLOS识别系统，减少了计算量，提高了实时性和识别准确率，增强了不同环境的适应性，有效提高了室内定位精度。
[0033]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0034]如图1所示，本专利技术实施例提供的基于WKNN分类的NLOS识别系统，包括：定位标签、多个定位基站和上位机，所述定位标签与多个所述定位基站无线通信连接，所述定位基站与所述上位机通过以太网连接且之间设有UDP数据传输协议；所述定位基站接收所述定位标签产生的CIR数据，并上传到所述上位机进行处理；
[0035]所述定位标签包括振荡器以及通过第一电源供电的第一处理器和第一射频模块，所述振荡器与所述第一处理器连接，所述第一处理器与所述第一射频模块连接，所述振荡器振动，所述第一处理器进入中断，完成对所述第一射频模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于WKNN分类的NLOS识别系统，其特征在于，包括：定位标签、多个定位基站和上位机，所述定位标签与多个所述定位基站无线通信连接，所述定位基站与所述上位机通过以太网连接；所述定位基站接收所述定位标签产生的CIR数据，并上传到所述上位机进行处理；所述上位机搭载有CIR处理系统，所述CIR处理系统包括控制后台和前端显示界面，所述控制后台用于实现对CIR数据的接收处理、特征参数提取、基于加权
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K近邻的NLOS识别处理，所述前端显示界面用于实现CIR波形、特征参量和信号类型可视化及人机交互；所述控制后台包括：特征参量选取模块：选取上升时间t
r
、平均附加时延τ
med
、未检测到的峰值数UD
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P和饱和度S作为特征参量；特征参量判断模块：对未检测到的峰值数UD
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P的值进行判断，若值大于零则识别当前信道为NLOS状态，若值为零则采用上升时间t
r
、平均附加时延τ
med
和饱和度S三个特征参量继续进行信道识别；样本信息采集模块：采集多组信道波形的t
r
、τ
med
、S三个特征参量以及信道状态信息作为训练样本；特征参量归一化模块：对t
r
、τ
med
、S三个特征参量进行归一化处理；欧氏距离计算模块：t
r
、τ
med
、S三种特征参量在向量空间中的点为计算测试样本与每个训练样本的欧式距离，计算公式为欧式...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐严严，解云龙，张冠，
申请(专利权)人：河北阿卡斯物联网科技有限公司，
类型：发明
国别省市：