[发明专利]一种基于测距信道评估的LOS与NLOS场景判断方法

权利要求书

1.一种基于测距信道评估的LOS与NLOS场景判断方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，基于当前定位反馈测距结果计算出下一次测量的预测距离值，具体方法为：

1)首先，对上一次速度更新结果进行更新得到当前速度更新结果，方法如下：

v_cur＝ω_last*v_last+(1-ω_last)*(d_cur-d_last)

其中，v_cur为当前速度更新结果，ω_last为上一次测量的预测距离值对应的权重值，v_last为上一次速度更新结果，d_cur为当前定位反馈测距结果，d_last为上一次定位反馈测距结果；

2)然后，根据当前定位反馈测距结果d_cur与当前速度更新结果v_cur，计算出下一次测量的预测距离值d_pre：

d_pre＝d_cur+v_cur

步骤2，根据当前测量的首径能量值以及噪声能量P_noi，计算出基于当前测量的预测首径参考能量值P_ref，具体方法步骤如下：

1)使用基于上一次定位反馈测距结果计算出的当前测量的预测距离值d_lastpre和允许测距结果波动的阈值d_measth进行求和，得到最大的合理测距值d_vld＝d_lastpre+d_measth；

2)然后通过实际测量的测距结果d_meas与最大的合理测距值d_vld进行比较，如果d_measd_vld，说明测距不合理，首径的能量低于首径检测阈值P_detth，未检测到真实的首径，此时基于当前测量的预测首径参考能量值P_ref＝P_detth，首径检测阈值P_detth＝P_noi+15dB；

3)如果d_meas≤d_vld，说明测距合理，则需要判断两次检测的首径能量的一致性：

首先，计算出两次检测的首径能量差：

ΔP_FP＝abs(P_FP1-P_FP2)

其中，ΔP_FP为双边双向测距(DS-TWR)基站两次接收的首径能量差，P_FP1为DS-TWR基站第一次接收首径的信号能量，P_FP2为DS-TWR基站第二次接收首径的信号能量，abs()为取绝对值运算；

然后，用两次检测的首径能量差ΔP_FP与首径能量差阈值P_FPth进行比较，确定两次检测的首径能量差是否合理：

当两次检测的首径能量差ΔP_FP大于首径能量差阈值P_FPth，则基于当前测量的预测首径参考能量值为P_ref＝min(P_FP1,P_FP2)，其中，min()为取最小值运算；

当两次检测的首径能量差ΔP_FP小于等于首径能量差阈值P_FPth，则基于当前测量的预测首径参考能量值为P_ref＝max(P_FP1,P_FP2)，其中，max()为取最大值运算；

步骤3，对DS-TWR基站接收的信号进行分析，得到以下相关信息值：接收信号能量P_Rx、最强径信号能量P_max、首径信号能量P_FP、噪声能量P_noi、实际测量的测距结果d_meas、SNR_FP、ΔP_FP-ref、ΔP_FP-max、ΔP_FP-Rx和Δd_meas-pre；

步骤4，利用步骤3中得到的相关信息值、基于上一次测量的预测首径参考能量值P_lastref、基于上一次定位反馈测距结果计算出的当前测量的预测距离值P_lastpre，对当前测距信道质量进行评估，划分当前测距信道质量所处于的信道等级，具体方法如下：

1)：两次检测的首径能量差ΔP_FP与首径能量差阈值ΔP_FPth，判断两次检测首径能量是否一致；

当ΔP_FPΔP_FPth，说明两次接收检测的首径不一致，输出测距信道质量评估为Level＝0；

当ΔP_FP≤ΔP_FPth，说明两次接收检测的首径一致，则进行下一步的对比判断；

2)：判断首径信号能量P_FP与基于上一次测量的预测首径参考能量值P_lastref的差ΔP_FP-ref以及实际测量的测距结果d_meas与基于上一次定位反馈测距结果计算出的当前测量的预测距离值P_lastpre的差Δd_meas-pre是否合理：

如果满足(ΔP_FP-refΔP_{FP_ref_th}||Δd_meas-preΔd_th)，说明未检测到首径，输出测距信道质量评估为Level＝0，其中，||为逻辑或运算，ΔP_{FP_ref_th}为两次接收检测允许的首径能量波动阈值，Δd_th为允许的测距结果变化阈值；

如果不满足(ΔP_FP-refΔP_{FP_ref_th}||Δd_meas-preΔd_th)，说明检测到首径，则进行下一步的对比判断；

3)：根据首径信号能量P_FP与最强径信号能量P_max的能量差ΔP_FP-max和首径信号能量P_FP与接收信号能量P_Rx的能量差ΔP_FP-Rx，判断信道等级：

如果满足(ΔP_FP-maxΔP_{FP_max_th1}ΔP_FP-RxΔP_{FP_Rx_th1})，说明首径信号非常强，多径干扰很弱，输出测距信道质量评估为Level＝5，其中，ΔP_{FP_max_th1}为首径与最强径能量差第一阈值，ΔP_{FP_Rx_th1}为首径与接收信号能量差第一阈值；

如果不满足(ΔP_FP-maxΔP_{FP_max_th1}ΔP_FP-RxΔP_{FP_Rx_th1})，则进行下一步的对比判断；

4)：增加首径信噪比信息，继续与相关阈值进行比较，以对测距信道质量进行评估：

如果满足(ΔP_FP-maxΔP_{FP_max_th2}ΔP_FP-RxΔP_{FP_Rx_th2}SNR_FPSNR_th1)，说明首径信号强，多径干扰弱，输出测距信道质量评估为Level＝4，其中，ΔP_{FP_max_th2}首径与最强径能量差第二阈值，ΔP_{FP_Rx_th2}首径与接收信号能量差第二阈值，SNR_th1为首径信噪比第一阈值；

如果不满足(ΔP_FP-maxΔP_{FP_max_th2}ΔP_FP-RxΔP_{FP_Rx_th2}SNR_FPSNR_th1)，则进行下一步的对比判断；

5)：继续使用ΔP_FP-max、ΔP_FP-Rx和SNR_FP与相关阈值比较，以对测距信道质量进行评估：

如果满足(ΔP_FP-maxΔP_{FP_max_th2}||ΔP_FP-RxΔP_{FP_Rx_th2})(SNR_FPSNR_th2)，说明首径信号适中，多径干扰较强，输出测距信道质量评估为Level＝3，其中，SNR_th2为首径信噪比第二阈值。

如果不满足(ΔP_FP-maxΔP_{FP_max_th2}||ΔP_FP-RxΔP_{FP_Rx_th2})(SNR_FPSNR_th2)，则进行下一步的对比判断；

6)：继续使用ΔP_FP-max、ΔP_FP-Rx和SNR_FP与相关阈值比较，以对测距信道质量进行评估：

如果满足(ΔP_FP-maxΔP_{FP_max_th3}||ΔP_FP-RxΔP_{FP_Rx_th3}||SNR_FPSNR_th3)，说明首径信号弱，多径干扰严重，输出测距信道质量评估为Level＝2，其中，ΔP_{FP_max_th3}首径与最强径能量差第三阈值，ΔP_{FP_Rx_th3}首径与接收信号能量差第三阈值，SNR_th3为首径信噪比第三阈值；

如果不满足(ΔP_FP-maxΔP_{FP_max_th3}||ΔP_FP-RxΔP_{FP_Rx_th3}||SNR_FPSNR_th3)，说明首径信号非常弱，多径干扰非常严重，输出测距信道质量评估为Level＝1；

步骤5，将步骤4输出的测距信道质量评估结果输入到LOS与NLOS评判窗口，通过对窗口内的数据进行评价，输出当前的测距场景是LOS还是NLOS，具体方法如下：

首先，利用一定长度的滑窗对测距信道质量评估结果进行计算：

其中，n为第n次判断LOS与NLOS场景，E(n)为第n次LOS与NLOS场景判断窗口中的数据的计算结果，N为LOS与NLOS场景判断窗口的长度；

然后，对滑窗输出结果进行评价并输出当前的测距场景是LOS还是NLOS，方法如下：

如果E(n)E_th，输出当前场景为LOS场景，否则输出当前场景为NLOS场景，其中，E_th为判断LOS与NLOS场景的阈值。