[发明专利]一种基于软信息融合的通信定位感知一体化方法

权利要求书

1.一种基于软信息融合的通信定位感知一体化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.用户从收到的射频信号、传感信号和图像信号中提取相应的软信息，进行融合处理，得到对自身位置和状态的估计，以及对周围环境特征的估计；

步骤2.多个用户通过众包的方式将各自估计的环境特征软信息反馈至基站端或云端，基站端或云端对其进行融合，构建电磁环境地图；

步骤3.各用户从基站端或云端下载电磁环境地图，基站和用户利用电磁环境地图作为先验信息，制定通信策略，提升软信息获取的精度和效率，从而提升通信、定位和感知的性能；

步骤4.基站端或云端不断接收用户反馈的环境感知信息，更新电磁环境地图；

其中，

步骤1所述提取相应的软信息具体步骤包括：

1)提取软信息包括但不限于射频信号中提取到达角信息、时延信息、多普勒信息、接收信号强度信息，从传感信号中提取的步长信息、转向信息，从图像信号中提取的深度信息；

2)将提取得到的n时刻的软信息堆叠在测量向量中，其中M为基站数；

3)在未知基站位置和用户初始位置的情况下，用户利用测量向量z_n，通过时间的积累得到1至N时刻的测量软信息向量z_1:N，进而得到待估参数的联合后验概率密度函数f(u_1:N,v_1:N,a_1:N,b_1:N|z_1:N)，用于融合处理，式中u_1:N为从1至N时刻用户的位置和状态，v_1:N为1至N时刻基站和虚拟基站的位置和状态，a_1:N和b_1:N为1至N时刻的数据相关参数；

所述到达角信息的均值与位置的关系式为

上式中，为第n时刻的用户位置和状态，其中表示用户的位置坐标，表示用户的速度坐标，为第n时刻第m个基站的第l个虚拟基站的位置，α_n为第n时刻用户的转向；

所述时延信息的均值与位置的关系式为

其中，c为光速，为第n时刻用户与第m个基站之间的时钟偏差；

所述接收信号强度信息的均值与位置的关系式为

其中，为第n时刻第m个基站的第l个虚拟基站与用户之间的路损指数，为第n时刻第m个基站的第l个虚拟基站与用户之间的参考接收信号强度；

步骤2所述电磁环境地图包括但不限于：虚拟基站位置地图、接收信号强度地图、信号中断概率地图；

构建电磁环境地图为虚拟基站位置地图,随着时间的积累，用户获得收敛的电磁环境地图,表示为：

其中集合R_k表示电磁环境地图，表示第k个用户估计的第m个基站对应的第l个虚拟基站在第n’时刻的位置，表示该虚拟基站的存在概率，表示电磁地图中虚拟基站的个数；

第n’时刻的贡献者将自己获得的电磁地图的存在概率同乘以权重因子w_n′，得到加权的电磁环境地图：

其中权重因子w_n′表示不同用户上传的电磁环境地图的可信度；

基站将K₁个用户上传的加权电磁环境地图通过并集运算得到初始电磁环境地图R：

步骤2所述众包的方式包括：1)将空间划分为不同区域，多个用户在不同区域对环境进行观测，从而得到整个空间的环境信息；2)多个用户工作在不同频段，利用不同频段信号对环境进行观测，从而得到全频谱的环境信息；3)不同用户在不同时刻对环境进行观测，从而得到长时的统计环境信息；

步骤3所述通信策略包括波束追踪方案、信道信息反馈机制、资源分配、用户选择、干扰管理；

步骤4中所述更新电磁环境地图包括全局电磁地图特征与不同用户提供的局部特征的相关、全局电磁地图特征的剪枝；通过设置随时间不断增加的权重因子，即w₁＜w₂＜…＜wn,确保越新的贡献者所贡献的电磁环境地图的可信度越高，通过并集运算更新电磁环境地图；最后根据基站端或云端的存储大小，对电磁环境地图R进行剪枝，即减去R中权重小的特征。

2.如权利要求1所述的一种基于软信息融合的通信定位感知一体化方法，其特征在于，步骤1所述用户包括但不限于：蜂窝移动用户、智能汽车、机器人、物联网设备。