超宽带射频天线的近距离探测系统及其方法技术方案

本申请涉及智能探测技术领域，其具体地公开了一种超宽带射频天线的近距离探测系统及其方法，其通过多尺度邻域特征提取模块提取由第一超宽带通信设备提供的多个第一飞行时间值和由第一超宽带通信标签提供的多个第二飞行时间值的多尺度时序特征；然后，计算第一飞行时间特征与第二飞行时间特征之间的按位置均值来得到测距输入向量，并基于第一飞行时间特征与第二飞行时间特征之间的联立表达来对测距输入向量进行特征分布校正，并通过解码器来进行解码回归以得到用于表示第一超宽带通信设备和第一超宽带通信标签之间的距离测量值。这样，可以提高超宽带射频天线的近距离探测的精准度。测的精准度。测的精准度。

【技术实现步骤摘要】
超宽带射频天线的近距离探测系统及其方法


[0001]本申请涉及智能探测
，且更为具体地，涉及一种超宽带射频天线的近距离探测系统及其方法。

技术介绍

[0002]超宽带射频天线是应用十分广泛的电子器件，其在距离探测方面具有优异的性能表现。超宽带测距主要采用双向测距方法（Two
‑
way Ranging）方法，超宽带通信基站主动发送通信数据，同时记录发送时间戳，超宽带通信标签接收到之后记录时间戳，延时之后，超宽带通信标签发送数据，同时记录发送时间戳，超宽带通信基站接收数据，同时记录接收时间戳，并基于所得到的两个时间差数据来进行距离测量。
[0003]但是，通信基站与通信标签之间会存在微小的时钟偏移，且在通信过程中会存在通信干扰，这种通信干扰在近距离探测时会更加明显。
[0004]因此，期待一种优化的超宽带射频天线的近距离探测方案。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请的实施例提供了一种超宽带射频天线的近距离探测系统及其方法，其通过第一多尺度邻域特征提取模块和第二多尺度邻域特征提取模块提取由第一超宽带通信设备提供的多个第一飞行时间值和由第一超宽带通信标签提供的多个第二飞行时间值的多尺度时序关联特征；然后，计算第一飞行时间特征与第二飞行时间特征之间的按位置均值，进一步构建第一飞行时间特征与第二飞行时间特征之间的飞行时间关联特征矩阵，并基于此对按位置均值进行特征分布校正，以此生成第一超宽带通信设备和第一超宽带通信标签之间的距离测量值。这样，可以提高超宽带射频天线的近距离探测的精准度。
[0006]根据本申请的一个方面，提供了一种超宽带射频天线的近距离探测系统，其包括：探测数据采集模块，用于获取由第一超宽带通信设备提供的多个第一飞行时间值和由第一超宽带通信标签提供的多个第二飞行时间值；通信设备端数据编码模块，用于将所述多个第一飞行时间值排列为第一飞行时间输入向量后通过第一多尺度邻域特征提取模块以得到第一飞行时间特征向量；通信标签端数据编码模块，用于将所述多个第二飞行时间值排列为第二飞行时间输入向量后通过第二多尺度邻域特征提取模块以得到第二飞行时间特征向量；优化模块，用于分别对所述第一飞行时间特征向量和所述第二飞行时间特征向量进行特征分布优化以得到优化后第一飞行时间特征向量和优化后第二飞行时间特征向量；关联编码模块，用于对所述优化后第一飞行时间特征向量和所述优化后第二飞行时间特征向量进行关联编码以得到飞行时间关联特征矩阵；整合模块，用于计算所述优化后第一飞行时间特征向量和所述优化后第二飞行时间特征向量之间的按位置均值以得到测距输入向量；查询校正模块，用于以所述测距输入向量作为查询向量与所述飞行时间关联特征矩阵进行相乘以得到校正后测距输入向量；以及距离探测值生成模块，用于将所述校正后测
距输入向量通过解码器以得到解码值，所述解码值为距离测量值。
[0007]在上述超宽带射频天线的近距离探测系统中，所述通信设备端数据编码模块，包括：第一时序尺度特征提取单元，用于将所述第一飞行时间输入向量输入所述第一多尺度邻域特征提取模块的第一卷积层以得到第一时序尺度特征向量，其中，所述第一卷积层具有第一长度的第一一维卷积核;第二时序尺度特征提取单元，用于将所述第一飞行时间输入向量输入所述第一多尺度邻域特征提取模块的第二卷积层以得到第二时序尺度特征向量，其中，所述第二卷积层具有第二长度的第二一维卷积核，所述第一长度不同于所述第二长度；以及，第一多尺度级联单元，用于将所述第一时序尺度特征向量和所述第二时序尺度特征向量进行级联以得到所述第一飞行时间特征向量。
[0008]在上述超宽带射频天线的近距离探测系统中，所述第一时序尺度特征提取单元，进一步用于：使用所述第一多尺度邻域特征提取模块的第一卷积层以如下公式对所述第一飞行时间输入向量进行一维卷积编码以得到所述第一时序尺度特征向量；其中，所述公式为：其中，为第一卷积核在方向上的宽度、为第一卷积核参数向量、为与卷积核函数运算的局部向量矩阵，为第一卷积核的尺寸，表示所述第一飞行时间输入向量。
[0009]在上述超宽带射频天线的近距离探测系统中，所述第二时序尺度特征提取单元，进一步用于：使用所述第一多尺度邻域特征提取模块的第二卷积层以如下公式对所述第一飞行时间输入向量进行一维卷积编码以得到所述第二时序尺度特征向量；其中，所述公式为：其中，为第二卷积核在方向上的宽度、为第二卷积核参数向量、为与卷积核函数运算的局部向量矩阵，为第二卷积核的尺寸，表示所述第一飞行时间输入向量。
[0010]在上述超宽带射频天线的近距离探测系统中，所述优化模块，包括：第一权重计算单元，用于以如下公式计算所述第一飞行时间特征向量的多分布二元分类连续性因数作为第一权重；其中，所述公式为：其中，表示所述第一飞行时间特征向量，表示基于所述第一飞行时间特征向量的参考特征向量，例如可以设置为其均值特征向量，表示按位置作差， 表示所述第一权重，表示特征向量通过解码器所获得的解码值，表示以2为
底的对数函数，表示向量的二范数；第二权重计算单元，用于以如下公式计算所述第二飞行时间特征向量的多分布二元分类连续性因数作为第二权重；其中，所述公式为：其中，表示所述第二飞行时间特征向量，表示基于所述第二飞行时间特征向量的参考特征向量，例如可以设置为其均值特征向量，表示按位置作差，表示所述第二权重，表示特征向量通过解码器所获得的解码值，表示以2为底的对数函数，表示向量的二范数；以及，加权优化单元，用于以所述第一权重对所述第一飞行时间特征向量进行加权优化以得到所述优化后第一飞行时间特征向量，以所述第二权重对所述第二飞行时间特征向量进行加权优化以得到所述优化后第二飞行时间特征向量。
[0011]在上述超宽带射频天线的近距离探测系统中，所述关联编码模块，进一步用于：以如下公式对所述优化后第一飞行时间特征向量和所述优化后第二飞行时间特征向量进行关联编码以得到飞行时间关联特征矩阵；其中，所述公式为：其中表示所述优化后第一飞行时间特征向量，表示所述优化后第一飞行时间特征向量的转置向量，表示所述优化后第二飞行时间特征向量，表示所述飞行时间关联特征矩阵，表示向量相乘。
[0012]在上述超宽带射频天线的近距离探测系统中，所述距离探测值生成模块，进一步用于：使用所述解码器以如下公式对所述校正后测距输入向量进行解码回归以得到所述解码值；其中，所述公式为：，其中表示所述校正后测距输入向量，表示解码值，表示权重矩阵，表示偏置向量，表示矩阵乘。
[0013]根据本申请的另一个方面，提供了一种超宽带射频天线的近距离探测方法，其包括：获取由第一超宽带通信设备提供的多个第一飞行时间值和由第一超宽带通信标签提供的多个第二飞行时间值；将所述多个第一飞行时间值排列为第一飞行时间输入向量后通过第一多尺度邻域特征提取模块以得到第一飞行时间特征向量；将所述多个第二飞行时间值排列为第二飞行时间输入向量后通过第二多尺度邻域特征提取模块以得到第二飞行时间特征向量；分别对所述第一飞行时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超宽带射频天线的近距离探测系统，其特征在于，包括：探测数据采集模块，用于获取由第一超宽带通信设备提供的多个第一飞行时间值和由第一超宽带通信标签提供的多个第二飞行时间值；通信设备端数据编码模块，用于将所述多个第一飞行时间值排列为第一飞行时间输入向量后通过第一多尺度邻域特征提取模块以得到第一飞行时间特征向量；通信标签端数据编码模块，用于将所述多个第二飞行时间值排列为第二飞行时间输入向量后通过第二多尺度邻域特征提取模块以得到第二飞行时间特征向量；优化模块，用于分别对所述第一飞行时间特征向量和所述第二飞行时间特征向量进行特征分布优化以得到优化后第一飞行时间特征向量和优化后第二飞行时间特征向量；关联编码模块，用于对所述优化后第一飞行时间特征向量和所述优化后第二飞行时间特征向量进行关联编码以得到飞行时间关联特征矩阵；整合模块，用于计算所述优化后第一飞行时间特征向量和所述优化后第二飞行时间特征向量之间的按位置均值以得到测距输入向量；查询校正模块，用于以所述测距输入向量作为查询向量与所述飞行时间关联特征矩阵进行相乘以得到校正后测距输入向量；以及距离探测值生成模块，用于将所述校正后测距输入向量通过解码器以得到解码值，所述解码值为距离测量值。2.根据权利要求1所述的超宽带射频天线的近距离探测系统，其特征在于，所述通信设备端数据编码模块，包括：第一时序尺度特征提取单元，用于将所述第一飞行时间输入向量输入所述第一多尺度邻域特征提取模块的第一卷积层以得到第一时序尺度特征向量，其中，所述第一卷积层具有第一长度的第一一维卷积核;第二时序尺度特征提取单元，用于将所述第一飞行时间输入向量输入所述第一多尺度邻域特征提取模块的第二卷积层以得到第二时序尺度特征向量，其中，所述第二卷积层具有第二长度的第二一维卷积核，所述第一长度不同于所述第二长度；以及第一多尺度级联单元，用于将所述第一时序尺度特征向量和所述第二时序尺度特征向量进行级联以得到所述第一飞行时间特征向量。3.根据权利要求2所述的超宽带射频天线的近距离探测系统，其特征在于，所述第一时序尺度特征提取单元，进一步用于：使用所述第一多尺度邻域特征提取模块的第一卷积层以如下公式对所述第一飞行时间输入向量进行一维卷积编码以得到所述第一时序尺度特征向量；其中，所述公式为：其中， 为第一卷积核在方向上的宽度、为第一卷积核参数向量、为与卷积核函数运算的局部向量矩阵，为第一卷积核的尺寸，表示所述第一飞行时间输入向量。4.根据权利要求3所述的超宽带射频天线的近距离探测系统，其特征在于，所述第二时序尺度特征提取单元，进一步用于：使用所述第一多尺度邻域特征提取模块的第二卷积层以如下公式对所述第一飞行时间输入向量进行一维卷积编码以得到所述第二时序尺度特征向量；其中，所述公式为：
其中，为第二卷积核在方向上的宽度、为第二卷积核参数向量、为与卷积核函数运算的局部向量矩阵，为第二卷积核的尺寸，表示所述第一飞行时间输入向量。5.根据权利要求4所述的超宽带射频天线的近距离探测系统，其特征在于，所述优化模块，包括：第一权重计算单元，用于以如下公式计算所述第一飞行时间特征向量的多分布二元分类连续性因数作为第一权重；其中，所述公式为：其中，表示所述第一飞行时间特征向量，表示基于所述第一飞行时间特征向量的参考特征向量，表示按位置作差，表示所述第一权重，表示特征向量通过解码器所获得的解码值，表示以2为底的对数函数，表示向量的二范数；第二权重计算单元，用于以如下公式计算所述第二飞行时间特征向量的多分布二元分类连续性因数作为第二权重；其中，所述公式为：其中，表示所述第二飞行时间特征向量，表示基...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立人，刘宏伟，
申请(专利权)人：中际医学科技山东有限公司，
类型：发明
国别省市：