CN111342890B - 一种判断信号发生反射的方法 - Google Patents

一种判断信号发生反射的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111342890B
CN111342890B CN201811546573.9A CN201811546573A CN111342890B CN 111342890 B CN111342890 B CN 111342890B CN 201811546573 A CN201811546573 A CN 201811546573A CN 111342890 B CN111342890 B CN 111342890B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
path signal
ultra
wideband
path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811546573.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111342890A (zh
Inventor
唐珂
肖登坤
贺媛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Jinkun Innovation Technology Co ltd
Original Assignee
Beijing Jinkun Innovation Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Jinkun Innovation Technology Co ltd filed Critical Beijing Jinkun Innovation Technology Co ltd
Priority to CN201811546573.9A priority Critical patent/CN111342890B/zh
Publication of CN111342890A publication Critical patent/CN111342890A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111342890B publication Critical patent/CN111342890B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
    • H04B10/071—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using a reflected signal, e.g. using optical time domain reflectometers [OTDR]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
    • H04B10/075—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal
    • H04B10/079—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal using measurements of the data signal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
    • H04B17/318—Received signal strength

Abstract

本发明公开了一种判断信号发生反射的方法，该方法通过测量超宽带信号的传播距离和参考信号接收相位，依据电磁波从光疏介质到光密介质的反射存在半波损失的规律，判断接收端收到的信号是否发生了从光疏介质到光密介质的反射。该方法能够在超宽带测距和定位系统中有效识别反射径，消除由于反射导致的测量误差，从而提升系统测距精度和定位精度。

Description

一种判断信号发生反射的方法
技术领域
本发明涉及超宽带技术领域，尤其涉及一种判断超宽带信号发生反射的方法。
背景技术
电磁波在无线环境中传播存在多径现象，从信号发送端到信号接收端有多条可达路径，其中电磁波传播时间最短的一条称之为直达径，其他的路径的光程都比直达径要长，而且基本都存在反射、绕射的现象，对于高频电磁波，主要是反射现象。接收端接收到不同路径传递过来的发送信号，从时间先后顺序上，可以划分为第一径、第二径…。
超宽带技术通过发送纳秒级的超窄脉冲信号，能够将多径信号在时域上分离，避免了多径信号之间的干扰，具有天然的抗多径能力，因而适用于进行室内测距和定位。在实际应用过程中，接收端收到的第一径信号一般为直达径信号，但可能由于障碍遮挡，导致直达径信号严重衰减而无法被接收端检测到，此时，接收端收到的第一径信号为非直达径信号，该信号比直达径信号经历了更长的光程，带来了很大的测距误差，因此需要一种能够区分接收信号是否为直达径的方法。
电磁波从光疏介质进入光密介质时，会产生反射和折射现象，反射和折射规律满足电磁学中的菲涅尔方程，其中反射信号会经历π的相位偏转，而折射信号不会产生相位偏转。考虑到实际使用过程中，电磁波在空气中传播，一般障碍物相对空气均为光密介质，经过墙壁、地表等反射后的电磁波均产生相位偏转。因此，可以通过接收信号是否发生相位偏转来判断是否为反射径信号。
发明内容
本发明公开了一种判断信号发生反射的方法，该方法通过检测接收的超宽带信号的相位变化和测距结果的关系，能够判断超宽带信号是否发生了从光疏介质到光密介质的反射，解决了识别超宽带信号是否为反射径信号的问题，消除由于反射导致的测量误差，从而提升系统测距精度和定位精度。
本发明实施例提供一种判断信号发生反射的方法，包括：
第一设备接收第二设备发送的超宽带信号；
所述第一设备根据所述超宽带信号中第一径信号是否满足相位偏转的反射条件确定所述第一径信号为直达径信号或者反射径信号，其中，所述反射径信号为从光疏介质到光密介质的反射径信号。
可选的，所述方法还包括：
所述第一设备测量所述超宽带信号中第一径信号的参考信号接收相位
Figure 687286DEST_PATH_IMAGE001
；和/或，
所述第一设备通过测距方法获得所述第一设备和所述第二设备之间的测距结果
Figure 672559DEST_PATH_IMAGE002
。
可选的，所述第一设备接收第二设备发送的超宽带信号之前，还包括：
所述第一设备已知所述第二设备发送的所述超宽带信号的参考信号发送相位
Figure 654422DEST_PATH_IMAGE003
和波长
Figure 659900DEST_PATH_IMAGE004
，其中，所述超宽带信号的参考信号发送相位和波长为预设值。
可选的，所述第一设备根据所述超宽带信号中第一径信号是否满足相位偏转的反射条件确定所述第一径信号为直达径信号或者反射径信号，包括：
所述第一设备判断所述超宽带信号中第一径信号的参考信号接收相位是否满足相位偏转的反射条件：
Figure 713306DEST_PATH_IMAGE005
其中，
Figure 225190DEST_PATH_IMAGE006
为参考信号接收相位的预设门限值，
Figure 705850DEST_PATH_IMAGE007
为取绝对值运算，
Figure 201553DEST_PATH_IMAGE008
为取小数部分运算。
若满足，则所述第一设备确定所述超宽带信号中第一径信号为反射径信号；或者，
若不满足，则所述第一设备确定所述超宽带信号中第一径信号为直达径信号。
可选的，所述方法还包括：
所述第一设备测量所述超宽带信号中第一径信号的接收信号强度
Figure 793072DEST_PATH_IMAGE009
，判断所述接收信号强度是否满足条件：
Figure 956200DEST_PATH_IMAGE010
其中，
Figure 607761DEST_PATH_IMAGE011
为自由空间传播的接收信号强度，是测距结果
Figure 59602DEST_PATH_IMAGE002
的函数，
Figure 454811DEST_PATH_IMAGE012
为接收信号强度的预设门限值。
若满足，则所述第一设备确定所述超宽带信号中第一径信号为反射径信号；或者，
若不满足，则所述第一设备确定所述超宽带信号中第一径信号为直达径信号。
可选的，所述方法还包括：
若所述第一设备和所述第二设备之间同步，则所述第一设备对所述第二设备进行单次测量和判断；或者，
若所述第一设备和所述第二设备之间异步，则所述第一设备和所述第二设备之间互相进行多次测量和判断。
可选的，所述第一设备根据所述超宽带信号中第一径信号是否满足相位偏转的反射条件确定所述第一径信号为直达径信号或者反射径信号之后，还包括：
若所述第一设备确定所述超宽带信号中第一径信号为直达径信号，则所述第一设备使用或高优先级使用测距结果
Figure 472446DEST_PATH_IMAGE002
进行定位估计；或者，
若所述第一设备确定所述超宽带信号中第一径信号为反射径信号，则所述第一设备不使用或低优先级使用测距结果
Figure 294908DEST_PATH_IMAGE002
进行定位估计。
可选的，所述第一设备根据所述超宽带信号中第一径信号是否满足相位偏转的反射条件确定所述第一径信号为直达径信号或者反射径信号之后，还包括：
所述第一设备将测距结果信息上报给第三设备用于定位估计，其中，所述测距结果信息包含以下参数中的一种或多种：
所述第一设备标识；
所述第一设备上报的测距结果；
所述第一设备确定的多径信号指示，其中，所述多径信号指示用于指示所述超宽带信号中第一径信号为直达径信号或者反射径信号。
本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果：
本发明实施例，第一设备接收第二设备发送的超宽带信号；所述第一设备根据所述超宽带信号中第一径信号是否满足相位偏转的反射条件确定所述第一径信号为直达径信号或者反射径信号，其中，所述反射径信号为从光疏介质到光密介质的反射径信号。这样可以实现在超宽带测距和定位系统中有效识别反射径，相比现有技术不能有效区分接收信号是直达径或者反射径，本发明实施例可以消除由于反射导致的测量误差，提升系统测距精度和定位精度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的超宽带信号发送接收原理示意图。
图2为本发明实施例提供的一种识别超宽带信号是否为反射径信号的流程示意图。
图3为本发明实施例提供的一种同步情况下识别超宽带信号是否为反射径信号的流程示意图。
图4为本发明实施例提供的一种异步情况下识别超宽带信号是否为反射径信号的流程示意图。
图5为本发明实施例提供的一种接收信号强度辅助识别超宽带信号是否为反射径信号的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
参见图1，图1为本发明实施例提供的超宽带信号发送接收原理示意图，如图1所示，包括一个或多个第一设备11和第二设备12，其中，附图中以一个第一设备11和一个第二设备12进行举例示意。其中，第一设备11和第二设备12是具有超宽带（Ultra Wide Band,UWB）信号发送和/或接收能力的设备，可以是UWB基站、UWB标签；也可以是具有UWB信号发送和/或接收能力的用户终端(User Equipment，UE)，例如，手机、平板电脑(Tablet PersonalComputer)、膝上型电脑(Laptop Computer)、个人数字助理(personal digitalassistant， PDA)、移动上网装置(Mobile Internet Device，MID)或可穿戴式设备(Wearable Device)等终端侧设备；也可以是具有UWB信号发送和/或接收能力的网络侧设备，例如，宏站：如LTE eNB、5G NR gNB等，小站：如低功率节点(low power node，LPN)、微微基站 (pico)、家庭基站 (femto)、中继节点 (RN)等，接入点(AP，access point)，传输接收点(Transmission Reception Point，TRP)等网络侧设备。需要说明的是，在本发明实施例中并不限定第一设备11和一个第二设备12的具体类型。
第二设备作为发送端发送超宽带信号，通过直达径和反射径到达作为接收端的第一设备。由于超宽带信号在时域上极短，接收端收到的直达径信号和反射径信号不会重叠，可以容易的识别出直达径信号，反射径的相位比直达径的相位增加相当于半个波长的相位。
参见图2，本发明实施例提供一种识别超宽带信号是否为反射径信号的流程示意图，如图2所示，包括以下步骤：
201：第一设备接收第二设备发送的超宽带信号；
202：所述第一设备根据所述超宽带信号中第一径信号是否满足相位偏转的反射条件确定所述第一径信号为直达径信号或者反射径信号，其中，所述反射径信号为从光疏介质到光密介质的反射径信号。
本发明实施例中，超宽带信号可以是超宽带无线通信技术信号，它通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽。超宽带信号在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中，输出功率甚至低于普通设备产生的噪声；接收时将信号能量还原出来，在解扩过程中产生扩频增益。
上述第一径信号可以是超宽带信号从发送端第二设备到接收端第一设备经过不同路径，按照时间先后顺序，第一个接收到的多径信号。由于和第二径信号、第三径信号等多径信号不重叠，因此第一设备可以识别出第一径信号。在实际应用过程中，第一设备收到的第一径信号一般为直达径信号。
上述直达径信号可以是超宽带信号从发送端第二设备到接收端第一设备经过不同路径，按照光程距离大小，接收到的最短的一个多径信号。其他多径信号的光程都比直达径信号要长，基本都存在反射、绕射的现象，对于高频电磁波，主要是反射现象。在实际应用过程中，当第一设备和第二设备之间没有遮挡时，直达径信号可以是视距（Light OfSight，LOS）信号，第一设备能接收到直达径信号，接收信号强度减少较小；当第一设备和第二设备之间有遮挡、但直达径信号能穿透遮挡物（例如，人体遮挡、玻璃遮挡等）时，第一设备能接收到直达径信号，接收信号强度减少较大；当第一设备和第二设备之间有遮挡、且直达径信号不能穿透遮挡物（例如，金属遮挡、墙体遮挡等）时，第一设备不能接收到直达径信号。
上述反射径信号可以是从光疏介质到光密介质的反射径信号。在实际应用过程中，超宽带信号作为一种电磁波在空气中传播，一般障碍物可以是墙壁、地表等，相对于空气来说均为光密介质，空气为光疏介质，超宽带信号经过墙壁、地表等反射后会产生相位偏转。
可选的，所述方法还包括：
所述第一设备测量所述超宽带信号中第一径信号的参考信号接收相位
Figure 234046DEST_PATH_IMAGE013
；和/或，
所述第一设备通过测距方法获得所述第一设备和所述第二设备之间的测距结果
Figure 432946DEST_PATH_IMAGE002
。
该实施方式中，第一设备识别接收的超宽带信号中第一径信号后，对第一径信号进行测量，包括参考信号接收相位
Figure 39508DEST_PATH_IMAGE001
，参考信号接收相位的取值范围可以是
Figure 32871DEST_PATH_IMAGE014
或者
Figure 10971DEST_PATH_IMAGE015
。此外，第一设备通过测距方法获得第一设备和第二设备之间的测距结果
Figure 13562DEST_PATH_IMAGE002
。从而实现第一设备根据测量的参考信号接收相位和/或获得的测距结果来确定第一径信号是直达径信号或者反射径信号。
上述参考信号可以是由第二设备提供给第一设备用于信道估计或信道探测的一种已知信号，第二设备和第一设备已知参考信号的波形、发送相位、频率、波长等参数，第一设备通过检测接收到的参考信号的参数变化，能够获得信道的特征。
上述测距方法可以是单向测距（One Way Ranging）方法，也可以是双向测距（TwoWay Ranging，TWR）方法，TWR双向测距方法，包括普通的双向测距方法和对称双边双向测距（Symmetric Double Sided-Two Way Ranging，SDS-TWR）方法；可以是飞行时间（Time OfFlight，TOF）测距方法，也可以是基于接收信号强度指示（Received Signal StrengthIndication，RSSI）的测距方法，也可以是其他测距方法，本发明实施例不作限定。
可选的，所述第一设备接收第二设备发送的超宽带信号之前，还包括：
所述第一设备已知所述第二设备发送的所述超宽带信号的参考信号发送相位
Figure 209051DEST_PATH_IMAGE003
和波长
Figure 373316DEST_PATH_IMAGE004
，其中，所述超宽带信号的参考信号发送相位和波长为预设值。
该实施方式中，可以实现第一设备根据已知的参考信号发送相位和波长来确定第一径信号是直达径信号或者反射径信号。其中，超宽带信号的参考信号发送相位和波长为预设值，可以是标准规定的值，也可以是初始配置的值。例如，第一设备和第二设备在出厂时就写入了标准规定的参数值，或者第一设备和第二设备在开机工作时就进行了初始配置。
可选的，所述第一设备根据所述超宽带信号中第一径信号是否满足相位偏转的反射条件确定所述第一径信号为直达径信号或者反射径信号，包括：
所述第一设备判断所述超宽带信号中第一径信号的参考信号接收相位是否满足相位偏转的反射条件：
Figure 552625DEST_PATH_IMAGE005
其中，
Figure 93328DEST_PATH_IMAGE006
为参考信号接收相位的预设门限值，
Figure 408902DEST_PATH_IMAGE007
为取绝对值运算，
Figure 9648DEST_PATH_IMAGE008
为取小数部分运算。
若满足，则所述第一设备确定所述超宽带信号中第一径信号为反射径信号；或者，
若不满足，则所述第一设备确定所述超宽带信号中第一径信号为直达径信号。
该实施方式中，可以实现第一设备根据超宽带信号中第一径信号的参考信号接收相位是否满足相位偏转的反射条件来确定第一径信号是直达径信号或者反射径信号。一般情况下，第一设备和第二设备之间的测距结果
Figure 410673DEST_PATH_IMAGE002
可以表示为：
Figure 755067DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 393990DEST_PATH_IMAGE017
为整数，反射径信号的相位比直达径信号的相位增加相当于半个波长的相位。因此，相位偏转的反射条件可以表示为：
Figure 165637DEST_PATH_IMAGE005
。
上述参考信号接收相位的预设门限值需要综合考虑测距误差和系统性能，设测距结果
Figure 116275DEST_PATH_IMAGE002
的99%置信概率下测量的最大误差绝对值为
Figure 936464DEST_PATH_IMAGE018
，则须有：
Figure 288948DEST_PATH_IMAGE019
。
Figure 166249DEST_PATH_IMAGE004
越大，对测量参考信号接收相位的精度要求越高，第一径信号是否发生反射的误判率越低。
可选的，所述方法还包括：
所述第一设备测量所述超宽带信号中第一径信号的接收信号强度
Figure 604184DEST_PATH_IMAGE009
，判断所述接收信号强度是否满足条件：
Figure 228063DEST_PATH_IMAGE010
其中，
Figure 435054DEST_PATH_IMAGE011
为自由空间传播的接收信号强度，是测距结果
Figure 486186DEST_PATH_IMAGE002
的函数，
Figure 411417DEST_PATH_IMAGE012
为接收信号强度的预设门限值。
若满足，则所述第一设备确定所述超宽带信号中第一径信号为反射径信号；或者，
若不满足，则所述第一设备确定所述超宽带信号中第一径信号为直达径信号。
该实施方式中，可以实现第一设备根据超宽带信号中第一径信号的接收信号强度是否满足条件来确定第一径信号是直达径信号或者反射径信号。也可以实现第一设备根据超宽带信号中第一径信号的参考信号接收相位是否满足相位偏转的反射条件，进一步根据超宽带信号中第一径信号的接收信号强度是否满足条件来确定第一径信号是直达径信号或者反射径信号。
上述第一径信号的接收信号强度，单位为dBm，可以是接收信号强度指示RSSI，也可以是参考信号接收功率（Reference Signal Receiving Power，RSRP），也可以是其他接收信号强度的测量量，本发明实施例不作限定。
上述自由空间传播的接收信号强度
Figure 573408DEST_PATH_IMAGE011
可以表示为：
Figure 900484DEST_PATH_IMAGE020
，单位为dBm。其中，
Figure 856939DEST_PATH_IMAGE021
为超宽带信号的发送功率，
Figure 269466DEST_PATH_IMAGE022
为发送天线增益，
Figure 235148DEST_PATH_IMAGE023
为接收天线增益，
Figure 416730DEST_PATH_IMAGE024
为系统损耗因子，
Figure 809666DEST_PATH_IMAGE025
为超宽带信号发送频率，单位为MHz，
Figure 443909DEST_PATH_IMAGE002
单位为km。
上述接收信号强度的预设门限值，单位为dB，可以是现场测试的经验值。
可选的，所述方法还包括：
若所述第一设备和所述第二设备之间同步，则所述第一设备对所述第二设备进行单次操作；或者，
若所述第一设备和所述第二设备之间异步，则所述第一设备和所述第二设备之间互相进行多次操作。
该实施方式中，可以实现第一设备和第二设备之间同步情况下第一设备确定第一径信号是直达径信号或者反射径信号。第一设备对第二设备进行单次操作，可以包括单向测距方法。第二设备在发送超宽带信号中携带超宽带信号的发送时间，第一设备在接收超宽带信号中第一径信号时，记录第一径信号的接收时间，从而第一设备能获得超宽带信号中第一径信号的飞行时间，即接收时间减去发送时间的时间差，第一设备将飞行时间和光速相乘得到测距结果。第一设备根据测量的参考信号接收相位和/或获得的测距结果以及已知的参考信号发送相位和波长，判断参考信号接收相位是否满足相位偏转的反射条件，从而确定第一径信号是直达径信号或者反射径信号。此外，第一设备还可以进一步根据测量的接收信号强度判断是否满足条件来确定第一径信号是直达径信号或者反射径信号；第一设备还可以结合参考信号接收相位是否满足相位偏转的反射条件和接收信号强度是否满足条件两个判断条件一起来确定第一径信号是直达径信号或者反射径信号。
该实施方式中，还可以实现第一设备和第二设备之间异步情况下第一设备确定第一径信号是直达径信号或者反射径信号。第一设备和所述第二设备之间互相进行多次操作，可以包括双向飞行时间(Two Way-Time Of Flight，TW-TOF)测距方法，主要利用信号在两个异步收发机(Transceiver)之间往返的飞行时间来测量节点间的距离。第一设备和第二设备之间进行多次超宽带信号的发送和接收，从而获得多次飞行时间，第一设备根据多次飞行时间计算得到测距结果。第一设备根据多次测量的参考信号接收相位和/或获得的测距结果以及已知的参考信号发送相位和波长，多次判断参考信号接收相位是否满足相位偏转的反射条件，从而确定第一径信号是直达径信号或者反射径信号。此外，第一设备还可以进一步根据多次测量的接收信号强度多次判断是否满足条件来确定第一径信号是直达径信号或者反射径信号；第一设备还可以多次结合参考信号接收相位是否满足相位偏转的反射条件和接收信号强度是否满足条件两个判断条件多次一起来确定第一径信号是直达径信号或者反射径信号。
需要说明的是，本发明实施例中不限定多次操作的执行主体，第一设备和/或第二设备可以进行多次测量；第一设备和/或第二设备可以获得测距结果，例如，可以通过计算获得，也可以通过信令交互获得；第一设备和/或第二设备可以进行多次判断，判断所需的参数可以通过测量计算获得，也可以通过信令交互获得。
可选的，所述第一设备根据所述超宽带信号中第一径信号是否满足相位偏转的反射条件确定所述第一径信号为直达径信号或者反射径信号之后，还包括：
若所述第一设备确定所述超宽带信号中第一径信号为直达径信号，则所述第一设备使用或高优先级使用测距结果
Figure 947703DEST_PATH_IMAGE002
进行定位估计；或者，
若所述第一设备确定所述超宽带信号中第一径信号为反射径信号，则所述第一设备不使用或低优先级使用测距结果
Figure 249371DEST_PATH_IMAGE002
进行定位估计。
该实施方式中，通过将超宽带信号用于定位系统，可以实现高精度定位。
当第一设备确定超宽带信号中第一径信号为直达径信号后，可以直接使用测距结果进行定位估计，也可以高优先级使用测距结果进行定位估计，例如，给测距结果乘以一个大的权值。由于直达径信号是第一设备和第二设备之间最短距离的多径信号，因此测量误差较小。第一设备使用或高优先级使用直达径信号的测距结果，能够有效提高定位精度。
当第一设备确定超宽带信号中第一径信号为反射径信号后，可以不使用测距结果进行定位估计，也可以低优先级使用测距结果进行定位估计，例如，给测距结果乘以一个小的权值。由于反射径信号是第一设备和第二设备之间经历了更长光程的多径信号，因此测量误差较大。第一设备使用或低优先级使用反射径信号的测距结果，能够消除或降低由于反射导致的测量误差，有效提高定位精度。
可选的，所述第一设备根据所述超宽带信号中第一径信号是否满足相位偏转的反射条件确定所述第一径信号为直达径信号或者反射径信号之后，还包括：
所述第一设备将测距结果信息上报给第三设备用于定位估计，其中，所述测距结果信息包含以下参数中的一种或多种：
所述第一设备标识；
所述第一设备上报的测距结果；
所述第一设备确定的多径信号指示，其中，所述多径信号指示用于指示所述超宽带信号中第一径信号为直达径信号或者反射径信号。
该实施方式中，第一设备可以将测距结果信息上报给第三设备用于定位估计，第三设备可以是上位机、定位引擎等后台处理设备。第一设备可以根据超宽带信号中第一径信号为直达径信号或者反射径信号，通过直接上报或者丢弃或者经过优先级处理后上报等方式将测距结果上报给第三设备。第一设备也可以将获得的测距结果和确定的多径信号指示通过信令的方式上报给第三设备，其中，多径信号指示用来指示第一设备确定的超宽带信号中第一径信号为直达径信号或者反射径信号，例如，多径信号指示可以为布尔变量，0表示直达径信号，1表示反射径信号，也可以是其他指示方式。第三设备根据多径信号指示将测距结果用于定位估计。
需要说明的是，第三设备根据多径信号指示将测距结果用于定位估计的具体实施方式可以参见第一设备将测距结果用于定位估计的相关说明，为避免重复说明，不再赘述。
参见图3，本发明实施例提供的一种同步情况下识别超宽带信号是否为反射径信号的流程示意图，如图3所示，包括以下步骤：
301：第一设备和第二设备完成高精度时间同步；
302：第二设备向第一设备发送携带发送时间戳信息的超宽带信号；
303：第一设备接收超宽带信号，测量第一径信号的接收时间和参考信号接收相位；
304：第一设备通过接收时间和发送时间之差计算得到测距结果；
305：第一设备根据测距结果和参考信号接收相位判断是否满足相位偏转的反射条件，若满足，则执行306，若不满足，则执行307；
306：第一设备确定第一径信号是反射径信号，不使用测距结果进行定位估计；
307：第一设备确定第一径信号是直达径信号，使用测距结果进行定位估计。
该实施方式中，第一设备和第二设备之间的测距误差主要来源于两者之间的时间同步误差，上述高精度时间同步误差
Figure 810278DEST_PATH_IMAGE026
应满足：
Figure 931818DEST_PATH_IMAGE027
。其中，
Figure 239302DEST_PATH_IMAGE028
为空气中光的传播速度。上述发送时间戳信息可以是超宽带信号的发送时间，可以在第一设备和第二设备之间交互的消息中携带，例如，轮询（Poll）消息。第一设备将接收时间和发送时间之差
Figure 395477DEST_PATH_IMAGE029
和光速
Figure 130215DEST_PATH_IMAGE028
相乘可以得到测距结果。第一设备根据测距结果和参考信号接收相位是否满足相位偏转的反射条件
Figure 739051DEST_PATH_IMAGE005
来确定第一径信号是直达径信号或者反射径信号，其中，
Figure 584647DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 595329DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 500968DEST_PATH_IMAGE006
是预设值。
参见图4，本发明实施例提供的一种异步情况下识别超宽带信号是否为反射径信号的流程示意图，如图4所示，包括以下步骤：
401：第一设备和第二设备之间进行测距消息交互流程；
402：第一设备和第二设备测量接收的超宽带信号中第一径信号的参考信号接收相位；
403：第一设备获得测距结果；
404：第一设备根据测距结果和参考信号接收相位多次判断是否满足相位偏转的反射条件，若至少一次满足，则执行405，若全都不满足，则执行406；
405：第一设备确定第一径信号是反射径信号，不使用测距结果进行定位估计；
406：第一设备确定第一径信号是直达径信号，使用测距结果进行定位估计。
该实施方式中，上述测距消息交互流程可以是对称双边双向测距方法SDS-TWR，可以实现第一设备和第二设备之间多次测量超宽带信号的发送时间和超宽带信号中第一径信号的接收时间，获得多次飞行时间，完成测距结果的计算。典型的交互机制如下：第二设备发送Poll消息，测量并记录超宽带信号的发送时间T1；第一设备接收到Poll消息后，测量并记录超宽带信号中第一径信号的接收时间T2；第一设备发送响应（Response）消息，测量并记录超宽带信号的发送时间为T3；第二设备接收Response消息，测量并记录超宽带信号中第一径信号的接收时间T4；第二设备发送最终（Final）消息，测量并记录超宽带信号的发送时间T5，其中，Final消息中包含第二设备记录的T1、T4和T5；第一设备接收Final消息，测量并记录超宽带信号中第一径信号的接收时间T6。因此，第一设备获得所有的发送时间和接收时间，即T1、T2、T3、T4、T5和T6。
第一设备和第二设备在交互测距消息的过程中，多次测量并记录接收的超宽带信号中第一径信号的参考信号接收相位。第二设备可以将记录的参考信号接收相位通过Final消息发送给第一设备，因此，第一设备可以获得3个参考信号接收相位。
第一设备通过如下公式计算得到测距结果：
Figure 597100DEST_PATH_IMAGE030
Figure 246387DEST_PATH_IMAGE031
Figure 111575DEST_PATH_IMAGE032
Figure 188115DEST_PATH_IMAGE033
Figure 771543DEST_PATH_IMAGE034
第一设备根据测距结果和多个参考信号接收相位可以进行多次判断。
需要说明的是，不同的测距方法包含不同的测距消息交互流程，其中，交互的次数、消息中包含的参数也不同，本发明实施例不作限定。设交互次数为
Figure 224521DEST_PATH_IMAGE035
，可以得到
Figure 944215DEST_PATH_IMAGE035
个参考信号接收相位
Figure 188727DEST_PATH_IMAGE036
。对测距过程中得到的多个参考信号接收相位
Figure 259452DEST_PATH_IMAGE013
，可以根据测距结果和参考信号接收相位多次判断是否满足相位偏转的反射条件。当全都不满足时，确定超宽带信号中第一径信号为直达径信号，测距结果可信，可以使用测距结果进行定位估计；当至少一次不满足时，确定超宽带信号中第一径信号为反射径信号，测距结果可能存在较大误差，不使用测距结果进行定位估计。
参见图5，本发明实施例提供的一种接收信号强度辅助识别超宽带信号是否为反射径信号的流程示意图，如图5所示，包括以下步骤：
501：第一设备和第二设备之间进行测距消息交互流程；
502：第一设备和第二设备测量接收的超宽带信号中第一径信号的参考信号接收相位和接收信号强度；
503：第一设备获得测距结果和基于测距结果的自由空间传播的接收信号强度；
504：第一设备根据测距结果和参考信号接收相位多次判断是否满足相位偏转的反射条件，若至少一次满足，则执行505，若全都不满足，则执行506；
505：第一设备确定第一径信号是反射径信号，不使用测距结果进行定位估计；
506：第一设备根据接收信号强度多次判断是否满足条件，若至少一次满足，则执行505，若全都不满足，则执行507；
507：第一设备确定第一径信号是直达径信号，使用测距结果进行定位估计。
该实施方式中，第一设备和第二设备之间进行测距消息交互流程的具体实施方式可以参见图4所示的实施例的相关说明，为避免重复说明，不再赘述。第一设备和第二设备在交互测距消息的过程中，多次测量并记录接收的超宽带信号中第一径信号的接收信号强度。第二设备可以将记录的接收信号强度通过Final消息发送给第一设备，因此，第一设备可以获得3个接收信号强度。第一设备计算得到测距结果，通过如下公式计算得到基于测距结果的自由空间传播的接收信号强度：
Figure 250541DEST_PATH_IMAGE020
。第一设备根据测距结果、多个参考信号接收相位、多个接收信号强度可以进行多次判断。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种判断信号发生反射的方法，其特征在于，包括：
第一设备接收第二设备发送的超宽带信号；
所述第一设备根据所述超宽带信号中第一径信号是否满足相位偏转的反射条件确定所述第一径信号为直达径信号或者反射径信号，其中，所述反射径信号为从光疏介质到光密介质的反射径信号；
所述第一设备测量所述超宽带信号中第一径信号的参考信号接收相位
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；和/或，
所述第一设备通过测距方法获得所述第一设备和所述第二设备之间的测距结果
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；
所述第一设备已知所述第二设备发送的所述超宽带信号的参考信号发送相位
Figure DEST_PATH_IMAGE006
和波长
Figure DEST_PATH_IMAGE008
，其中，所述超宽带信号的参考信号发送相位和波长为预设值；
所述第一设备判断所述超宽带信号中第一径信号的参考信号接收相位是否满足相位偏转的反射条件：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为参考信号接收相位的预设门限值，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为取绝对值运算，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为取小数部分运算；
若满足，则所述第一设备确定所述超宽带信号中第一径信号为反射径信号；或者，
若不满足，则所述第一设备确定所述超宽带信号中第一径信号为直达径信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述第一设备测量所述超宽带信号中第一径信号的接收信号强度
Figure DEST_PATH_IMAGE018
，判断所述接收信号强度是否满足条件：
Figure DEST_PATH_IMAGE020
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
为自由空间传播的接收信号强度，是测距结果
Figure DEST_PATH_IMAGE024
的函数，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
为接收信号强度的预设门限值；
若满足，则所述第一设备确定所述超宽带信号中第一径信号为反射径信号；或者，
若不满足，则所述第一设备确定所述超宽带信号中第一径信号为直达径信号。
3.如权利要求1-2中任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述第一设备和所述第二设备之间同步，则所述第一设备对所述第二设备进行单次操作；或者，
若所述第一设备和所述第二设备之间异步，则所述第一设备和所述第二设备之间互相进行多次操作。
4.如权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于，所述第一设备根据所述超宽带信号中第一径信号是否满足相位偏转的反射条件确定所述第一径信号为直达径信号或者反射径信号之后，还包括：
若所述第一设备确定所述超宽带信号中第一径信号为直达径信号，则所述第一设备使用或高优先级使用测距结果
Figure 859768DEST_PATH_IMAGE024
进行定位估计；或者，
若所述第一设备确定所述超宽带信号中第一径信号为反射径信号，则所述第一设备不使用或低优先级使用测距结果
Figure 776909DEST_PATH_IMAGE024
进行定位估计。
5.如权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于，所述第一设备根据所述超宽带信号中第一径信号是否满足相位偏转的反射条件确定所述第一径信号为直达径信号或者反射径信号之后，还包括：
所述第一设备将测距结果信息上报给第三设备用于定位估计，其中，所述测距结果信息包含以下参数中的一种或多种：
所述第一设备标识；
所述第一设备上报的测距结果；
所述第一设备确定的多径信号指示，其中，所述多径信号指示用于指示所述超宽带信号中第一径信号为直达径信号或者反射径信号。
CN201811546573.9A 2018-12-18 2018-12-18 一种判断信号发生反射的方法 Active CN111342890B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811546573.9A CN111342890B (zh) 2018-12-18 2018-12-18 一种判断信号发生反射的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811546573.9A CN111342890B (zh) 2018-12-18 2018-12-18 一种判断信号发生反射的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111342890A CN111342890A (zh) 2020-06-26
CN111342890B true CN111342890B (zh) 2021-06-25

Family

ID=71185109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811546573.9A Active CN111342890B (zh) 2018-12-18 2018-12-18 一种判断信号发生反射的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111342890B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105143893A (zh) * 2013-03-08 2015-12-09 莱特普茵特公司 用于确认与要同时测试的多个受测装置(dut)的射频(rf)信号连接完整性的系统和方法
CN105180845A (zh) * 2015-09-07 2015-12-23 上海理工大学 一种基于闪耀光栅的高精度滚转角干涉测量装置
CN107076842A (zh) * 2014-08-25 2017-08-18 兰普洛克斯公司 使用延迟扫描定向反射器的室内位置定位

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8155904B2 (en) * 2007-10-05 2012-04-10 Dvorak Steven L Vector signal measuring system, featuring wide bandwidth, large dynamic range, and high accuracy
US20140247148A1 (en) * 2013-03-04 2014-09-04 Hello Inc. Monitoring device with wireless communication using cdma

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105143893A (zh) * 2013-03-08 2015-12-09 莱特普茵特公司 用于确认与要同时测试的多个受测装置(dut)的射频(rf)信号连接完整性的系统和方法
CN107076842A (zh) * 2014-08-25 2017-08-18 兰普洛克斯公司 使用延迟扫描定向反射器的室内位置定位
CN105180845A (zh) * 2015-09-07 2015-12-23 上海理工大学 一种基于闪耀光栅的高精度滚转角干涉测量装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种有多反射特性的超宽带信道建模方法;扈罗全;《微波学报》;20070416;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111342890A (zh) 2020-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Geng et al. Modeling the effect of human body on TOA based indoor human tracking
He et al. Toward accurate human tracking: Modeling time-of-arrival for wireless wearable sensors in multipath environment
Savic et al. Measurement analysis and channel modeling for TOA-based ranging in tunnels
US9176222B2 (en) Method and a device for locating at least one obstacle in a communications network, a corresponding computer program
Weiler et al. Measuring the busy urban 60 GHz outdoor access radio channel
US20090262010A1 (en) Uwb distance measurement system and method of driving the same
Mehrnia et al. Novel maritime channel models for millimeter radiowaves
Heydariaan et al. Toward standard non-line-of-sight benchmarking of ultra-wideband radio-based localization
Yue et al. Measurements and ray tracing simulations for non-line-of-sight millimeter-wave channels in a confined corridor environment
US9316721B2 (en) Method and system for estimating the location of a mobile terminal
Bellusci et al. Model of distance and bandwidth dependency of TOA-based UWB ranging error
Wang et al. Measurement-based experimental statistical modeling of propagation channel in industrial IoT scenario
US10673485B2 (en) Method and receiving node for determining time of arrival, TOA, for a received radio signal
CN111342890B (zh) 一种判断信号发生反射的方法
Kassem et al. Frequency domain Zadoff-Chu sounding technique for USRPs
Zhang et al. Improving millimeter-wave channel models for suburban environments with site-specific geometric features
Silva et al. Towards non-line-of-sight ranging error mitigation in industrial wireless sensor networks
Zhang et al. An improved Taylor series based location algorithm for IEEE 802.15. 4a channels
Newhall Wideband propagation measurement results, simulation models, and processing techniques for a sliding correlator measurement system
Kassem et al. Wideband UHF and SHF long-range channel characterization
Meng et al. Impact of IR-UWB waveform distortion on NLOS localization system
Bellusci et al. An ultra-wideband positioning demonstrator using audio signals
Heydariaan Efficient, Scalable, and Accurate Localization with Ultra-wideband Radios Through Concurrent Transmissions
Mucchi et al. Multi-level environment identification method for impulsive radio systems
Birutis Characterisation and modelling of multipath propagation at V/UHF frequencies

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant