基于偏度的脉冲无线电60GHz测距方法

摘要

基于偏度的脉冲无线电60GHz测距方法，包括A、建立接收信号积分能量块偏度与归一化门限的经验对应关系；B、将经验对应关系植入测距系统的参考基站；C、系统初始化；D、发射一个60GHz脉冲信号；E、由参考基站接收信号并计算传播时延；F、测距服务器计算传输距离；G、发送N‐1个脉冲信号并重复步骤E、F；H、测距服务器计算测距结果。步骤A中预先建立了多种环境下的经验对应关系，步骤E通过监测接收信号积分能量块偏度，根据预先建立的经验对应关系，计算出实时阈值门限，进而利用门限法估计传输时延。本发明建立了经验对应关系的建立过程，实现了阈值门限随环境变化而自主改变，提高了测距精度和系统鲁棒性，可广泛应用于基于能量接收机的测距系统中。

主权项

一种基于偏度的脉冲无线电60GHz测距方法，其特征在于包括以下步骤：A.建立接收信号积分能量块偏度与归一化门限的偏度S—归一化门限曲线；(1)首先建立测距系统与参数设置，所涉及的测距系统包括IR‐60GHz发射机、能量接收机、参考基站和测距服务器，其中发射机发射IR‐60GHz信号，能量接收机接收发射机发射的信号，并设定积分时间Tb(Tb取值为1ns‐9ns)，选择典型室内视距或非视距环境，当发射机与能量接收机之间有障碍物时为非视距环境，无障碍物时为视距环境；(2)将IR‐60GHz发射机和能量接收机安装在所选的室内环境中，测量并记录能量接收机与发射机之间的实际距离d，并根据该实际距离d计算出传输时延；(3)发射机发射一次脉冲信号，经过在室内环境中的传输，由能量接收机接收；而后能量接收机按照设定的积分时间Tb对接收信号依次进行积分，得到信号积分能量块，并将信号积分能量块通过参考基站传输到测距服务器中；测距服务器计算信号积分能量块的偏度S，计算积分能量块对应于上述传输时延的归一化门限，进而确定在本次发射脉冲信号下，偏度S与归一化门限的对应关系，并进行保存；(4)当发射机发射不止一次脉冲信号时，进行以下操作，设发射的脉冲信号次数为M次，M大于1，则按照步骤(3)的操作，依次发射剩余的M‐1次脉冲信号，并得到每次发射脉冲信号下的偏度S与归一化门限的对应关系，并进行保存；(5)重复步骤(2)，将IR‐60GHz收发系统多次重新安装在上述室内环境中；测量并记录能量接收机与发射机之间的多个实际距离，并根据每个实际距离计算出各自的传输时延；并依次重复步骤(3)‐(4)，从而得到在每个实际距离下的多个偏度S与归一化门限的对应关系，并进行保存；(6)根据步骤(5)得到的偏度S与归一化门限的对应关系，通过曲线拟合的方式将该对应关系拟合成曲线，记为偏度S—归一化门限曲线；(7)重复步骤(1)，在1ns‐9ns范围内历遍积分时间Tb，并重新选择典型室内视距或非视距环境，然后重复进行步骤(2)‐(6)的操作，从而得到在不同积分时间与不同室内环境下的偏度S—归一化门限曲线；B.将步骤A(7)得到的曲线植入测距服务器内；C.将该测距系统安装在需要进行测距的典型室内环境中，其中发射机安装于待测距终端，并对测距系统进行初始化：包括自定义设定此次测距的测距次数N(N为自然数)、积分时间Tb(Tb取值为1ns‐9ns)、选择典型室内视距或非视距环境，并根据该积分时间Tb和所选的典型室内环境下，选择步骤A(7)与其对应的曲线；D.待测距终端的发射机发射第一个60GHz脉冲无线电信号；E.由能量接收机接收第一个脉冲无线信号，并由测距服务器计算脉冲信号的传播时延，包括：(1)参考基站接收来自待测距终端的发射机发射发送的一个60GHz脉冲信号，并按照积分时间Tb对信号积分，得到积分能量块，把该积分能量块发送给测距服务器；(2)测距服务器根据接收到的积分能量块，计算该积分能量块的偏度S，根据测距服务器中已有的偏度S—归一化门限曲线，计算出该偏度S对应的归一化门限；(3)根据计算出的归一化门限，利用门限法(Threshold‐Crossing,TC)计算传输时延，包括：搜索步骤E(1)接收到的能量块，确定第一个超过门限值的能量块所在位置的中间时刻，作为收发系统的传播时延。F.由测距服务器根据传播时延计算传输距离，并由测距服务器保存N个传输距离；G.待测距终端的发射机依次发射剩余的N‐1个60GHz脉冲无线电信号，测距服务器按照步骤E对N‐1个60GHz脉冲无线电信号依次计算得到传播时延，并由测距服务器按照步骤F依次计算传输距离，并保存；H.最后由测距服务器计算测距结果。即对上述步骤得到的N个传输距离求平均值，得到最终的测距结果。