基于信道频率响应的定位方法、电子设备、存储介质技术

本申请提供一种基于信道频率响应的定位方法、电子设备、存储介质，方法包括：将每一第二信道频率响应分别与第一信道频率响应进行共轭相乘，得到目标向量，并将目标向量中每一数值减去目标向量中多个数值的均值，得到每一第二信道频率响应对应的清洗后信道频率响应；基于同一观测时刻的多个清洗后信道频率响应，构建观测矩阵；基于观测矩阵确定无源目标相对于第二接收机的到达角和NLOS信道的信道长度；根据发射机的第一位置信息、第二接收机的第二位置信息、到达角和信道长度，确定无源目标的目标位置信息。本方案可借助降噪后信道频率响应，解析出无源目标相对于接收机的到达角和NLOS信道的信道长度，实现对无源目标的准确定位。位。位。

【技术实现步骤摘要】
基于信道频率响应的定位方法、电子设备、存储介质


[0001]本申请涉及无线定位
，特别涉及一种基于信道频率响应的定位方法、电子设备、计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]在智能家居场景中，室内环境中无源目标(不携带终端设备的人或其它目标)在活动时，因其占据的室内空间会发生变化，进而影响室内Wi
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Fi信号的多径信道。借助这一原理，可以采集Wi
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Fi信号的信道状态信息(Channel State Information，CSI)，用于对无源目标的活动状态进行感知。Wi
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Fi信号多径传输的信道包括LOS(Line Of Sight，视距传播)信道和NLOS(Non Line of Sight，非视距传播)信道。由于无源目标活动对LOS信道无影响，且室内静物对NLOS信道无影响，可以借助NLOS信道的数据对无源目标进行跟踪定位。

技术实现思路

[0003]本申请实施例的目的在于提供一种基于信道频率响应的定位方法、电子设备、存储介质，用于借助降噪后信道频率响应，解析出无源目标相对于接收机的到达角和NLOS信道的信道长度，实现对无源目标的准确定位。
[0004]一方面，本申请提供了一种基于信道频率响应的定位方法，应用于Wi
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Fi收发系统，所述Wi
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Fi收发系统包括发射机、第一接收机和第二接收机，所述第一接收机包括至少一个天线阵元，所述第二接收机包括至少两个天线阵元，所述方法包括：
[0005]针对每一天线阵元对应Wi
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Fi信号的信道频率响应，进行降噪处理，得到降噪后信道频率响应；其中，所述信道频率响应包括多个子载波的频域信道估计值；
[0006]基于第一调整系数，对所述第一接收机的降噪后信道频率响应进行调整，得到第一信道频率响应；
[0007]基于第二调整系数，对所述第二接收机的至少两个降噪后信道频率响应分别进行调整，得到第二信道频率响应；
[0008]将每一第二信道频率响应分别与所述第一信道频率响应进行共轭相乘，得到目标向量，并将所述目标向量中每一数值减去所述目标向量中多个数值的均值，得到每一第二信道频率响应对应的清洗后信道频率响应；
[0009]基于同一观测时刻的多个清洗后信道频率响应，构建观测矩阵；其中，所述观测矩阵的X轴方向为子载波索引，Y轴方向为天线阵元索引；
[0010]在所述观测矩阵的Y轴方向，基于谱搜索方法确定无源目标相对于所述第二接收机的到达角；
[0011]在所述观测矩阵的X轴方向，基于多个子载波的相位偏移情况，确定NLOS信道的信道长度；其中，所述信道长度为所述发射机到所述第二接收机的距离；
[0012]根据所述发射机的第一位置信息、所述第二接收机的第二位置信息、所述到达角和所述信道长度，确定所述无源目标的目标位置信息。
[0013]在一实施例中，所述针对每一天线阵元对应Wi
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Fi信号的信道频率响应，进行降噪处理，得到降噪后信道频率响应，包括：
[0014]对所述信道频率响应进行傅里叶逆变换，得到时域冲激响应，并计算所述时域冲激响应对应的协方差矩阵；
[0015]对所述协方差矩阵进行ED/SVD分解，得到多个特征值；其中，每一特征值对应一个信道，特征值的大小与信道强度呈正相关关系；
[0016]基于所述多个特征值，确定有效信道的目标数量；
[0017]根据所述协方差矩阵、所述目标数量、所述多个特征值，以及所述信道频率响应中的子载波总量，确定频域信号接收功率；
[0018]在所述协方差矩阵的对角线上搜索最大数值，以所述最大数值为中心，以预设筛选窗长滤除所述对角线上的数值，并计算所述对角线上剩余数值的平均数，作为时域噪声功率；
[0019]将所述时域噪声功率转换为频域噪声功率，并以所述频域噪声功率和所述频域信号接收功率，确定频域信噪比；
[0020]基于所述频域信噪比和频域相关性，确定滤波器系数；
[0021]基于所述滤波器系数和滤波阶数，对所述信道频率响应进行滤波，得到降噪后信道频率响应。
[0022]在一实施例中，所述基于所述多个特征值，确定有效信道的目标数量，包括：
[0023]将所述多个特征值按照从大到小顺序进行排列，得到特征值序列；
[0024]从所述特征值序列中拆分出第一序列和第二序列；其中，所述第一序列包括所述特征值序列中，除了第一个特征值以外的所有特征值；所述第二序列包括所述特征值序列中，除了最后一个特征值以外的所有特征值；
[0025]计算所述第一序列和所述第二序列的差分序列，并搜索所述差分序列中的最大数值，基于所述最大数值的序号，确定有效信道的目标数量。
[0026]在一实施例中，所述根据所述协方差矩阵、所述目标数量、所述多个特征值，以及所述信道频率响应中的子载波总量，确定频域信号接收功率，包括：
[0027]从所述多个特征值中，选择最大的目标数量的特征值，作为指定特征值；
[0028]在所述协方差矩阵的对角线上，确定与多个指定特征值对应的多个数值，并计算所述多个数值的数值总和；
[0029]将所述数值总和除以所述子载波总量，得到所述频域信号接收功率。
[0030]在一实施例中，在所述基于所述频域信噪比和频域相关性，确定滤波器系数之前，所述方法还包括：
[0031]基于所述目标数量和单一符号的传输时长，确定时延扩展；
[0032]基于所述时域扩展、相邻子载波的载波间隔、若干载波数间隔，计算与每一载波数间隔对应的频域相关性。
[0033]在一实施例中，在所述基于第一调整系数，对所述第一接收机的降噪后信道频率响应进行调整，得到第一信道频率响应之前，所述方法还包括：
[0034]针对所述第一接收机的多个观测时刻的降噪后信道频率响应，搜索非零最小的频域信道估计值，作为第一调整系数；
[0035]根据预设放大系数，对所述第一调整系数进行放大处理，得到第二调整系数。
[0036]在一实施例中，所述在所述观测矩阵的X轴方向，基于多个子载波的相位偏移情况，确定NLOS信道的信道长度，包括：
[0037]在所述观测矩阵的X轴方向，分别确定至少一个子载波的测量相位；
[0038]根据所述测量相位、所述子载波的子载波序号、相邻子载波的载波间隔，确定NLOS信道传输时长；
[0039]基于所述NLOS信道传输时长和光速，确定NLOS信道的信道长度。
[0040]在一实施例中，所述根据所述测量相位、所述子载波的子载波序号、相邻子载波的载波间隔，确定NLOS信道传输时长，包括：
[0041]根据多个子载波的测量相位、多个子载波的子载波序号和所述载波间隔，确定多个NLOS信道传输时长；
[0042]基于多个子载波的子载波序号和所述载波间隔的乘积，与多个子载波对应的NLOS信道传输时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于信道频率响应的定位方法，应用于Wi
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Fi收发系统，其特征在于，所述Wi
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Fi收发系统包括发射机、第一接收机和第二接收机，所述第一接收机包括至少一个天线阵元，所述第二接收机包括至少两个天线阵元，所述方法包括：针对每一天线阵元对应Wi
‑
Fi信号的信道频率响应，进行降噪处理，得到降噪后信道频率响应；其中，所述信道频率响应包括多个子载波的频域信道估计值；基于第一调整系数，对所述第一接收机的降噪后信道频率响应进行调整，得到第一信道频率响应；基于第二调整系数，对所述第二接收机的至少两个降噪后信道频率响应分别进行调整，得到第二信道频率响应；将每一第二信道频率响应分别与所述第一信道频率响应进行共轭相乘，得到目标向量，并将所述目标向量中每一数值减去所述目标向量中多个数值的均值，得到每一第二信道频率响应对应的清洗后信道频率响应；基于同一观测时刻的多个清洗后信道频率响应，构建观测矩阵；其中，所述观测矩阵的X轴方向为子载波索引，Y轴方向为天线阵元索引；在所述观测矩阵的Y轴方向，基于谱搜索方法确定无源目标相对于所述第二接收机的到达角；在所述观测矩阵的X轴方向，基于多个子载波的相位偏移情况，确定NLOS信道的信道长度；其中，所述信道长度为所述发射机到所述第二接收机的距离；根据所述发射机的第一位置信息、所述第二接收机的第二位置信息、所述到达角和所述信道长度，确定所述无源目标的目标位置信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对每一天线阵元对应Wi
‑
Fi信号的信道频率响应，进行降噪处理，得到降噪后信道频率响应，包括：对所述信道频率响应进行傅里叶逆变换，得到时域冲激响应，并计算所述时域冲激响应对应的协方差矩阵；对所述协方差矩阵进行ED/SVD分解，得到多个特征值；其中，每一特征值对应一个信道，特征值的大小与信道强度呈正相关关系；基于所述多个特征值，确定有效信道的目标数量；根据所述协方差矩阵、所述目标数量、所述多个特征值，以及所述信道频率响应中的子载波总量，确定频域信号接收功率；在所述协方差矩阵的对角线上搜索最大数值，以所述最大数值为中心，以预设筛选窗长滤除所述对角线上的数值，并计算所述对角线上剩余数值的平均数，作为时域噪声功率；将所述时域噪声功率转换为频域噪声功率，并以所述频域噪声功率和所述频域信号接收功率，确定频域信噪比；基于所述频域信噪比和频域相关性，确定滤波器系数；基于所述滤波器系数和滤波阶数，对所述信道频率响应进行滤波，得到降噪后信道频率响应。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述多个特征值，确定有效信道的目标数量，包括：将所述多个特征值按照从大到小顺序进行排列，得到特征值序列；
从所述特征值序列中拆分出第一序列和第二序列；其中，所述第一序列包括所述特征值序列...

【专利技术属性】
技术研发人员：古强，
申请(专利权)人：上海物骐微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：