一種檢測識別非直達超寬帶信號的方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及超寬帶0JWB)定位領域，特別是涉及一種檢測識別非直達超寬帶信號 的方法及系統。
【背景技術】
[0002] 隨著GPS、"北斗"導航定位系統等廣泛應用，衛星定位導航的應用已經被人們所熟 知，并且在國民經濟的多個領域發揮出越來越重要的作用。但是，來自衛星的導航信號功率 通常都很微弱，特別是在有遮蔽或者在室內、地下環境中，衛星定位接收機難W有效接收衛 星導航信號，因此難W有效定位。為了克服送種缺陷，通常還需要利用地面無線定位系統來 增強衛星定位的精度。其中，超寬帶扣Itra-wide Bandwi化h，UWB)技術W其優越的抗干擾 性能、極高的多徑分辨率等優點越來越受到人們的重視，是對衛星定位導航的有力補充。 [000引超寬帶師tra-wide Bandwi化h，UWB)技術是一種無載波通信技術，利用小于納砂 級的非正弦波窄脈沖來傳輸數據，脈沖覆蓋的頻譜寬度從直流至IGHz W上，可W在較寬的 頻譜上傳送極低功率的信號。超寬帶技術的送種特點使得超寬帶信號具有極強的物理穿透 能力，因此可用于室內和地下精確定位。與衛星定位原理相類似，利用超寬帶技術進行定位 的原理是由多個信標發射點（類似衛星定位中的多顆衛星，其位置固定或者能夠實時提供 其變動的精確位置信息）各自發出不同的多個超寬帶信號，而同一目標接收點接收到送些 超寬帶信號后，通過測量送些超寬帶信號從信標發射點到該目標接收點的傳播時延，然后 計算不同信標發射點到該目標接收點的精確距離，進而可W得到該目標接收點相對于送些 信標發射點的準確位置，實現定位的目的。
[0004] 利用衛星進行定位時，由衛星發出的導航信號基本不受阻擋而直達用戶接收機， 通過對導航信號的傳播時延進行測量和計算，得到的距離就是用戶接收機與發出導航信號 的衛星之間的實際直線距離。但是在超寬帶定位中，受到應用環境的影響（如室內），信標 發射點與目標接收點可能會存在阻擋（如室內墻壁阻擋）。因此，當信標發射點發出的超 寬帶信號因受阻擋不能直達目標接收點時，超寬帶信號的傳播特性發生了改變。例如，該信 號經過墻壁的傳播時延特性與在空氣中傳播的時延特性明顯不同。送里，將送種信號稱之 為非直達超寬帶信號，而由信標發射點到目標接收點傳播不受阻擋的超寬帶信號稱之為直 達超寬帶信號。顯然，在超寬帶定位中，在直達超寬帶信號與非直達超寬帶信號共存的情況 下，如果不加辨別而直接利用非直達超寬帶信號進行距離計算和定位，顯然會造成明顯的 定位誤差，直接影響定位精度。
[0005] 在超寬帶0JWB)定位的實際應用中，直達超寬帶信號與非直達超寬帶信號共存的 一般特征是直達超寬帶信號眾多而非直達超寬帶信號較少。為此，需要針對送種眾多的直 達超寬帶信號與較少的非直達超寬帶信號共存的環境，提供一種有效檢測識別非直達超寬 帶信號的方法及系統，W便消除或降低非直達超寬帶信號對超寬帶0JWB)定位的不利影 響，并且具有技術實現方便可靠、通用性強等優點。
【發明內容】
[0006] 本發明主要解決的技術問題是提供一種檢測識別非直達超寬帶信號的方法及系 統，當眾多的直達超寬帶信號與較少的非直達超寬帶信號共存時，能夠有效識別出非直達 超寬帶信號。
[0007] 為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是；提供一種檢測識別非直達 超寬帶信號的方法，該方法包括：采樣步驟，在多個目標點接收來自多個信標點發出的超寬 帶信號，將送些超寬帶信號分為直達超寬帶信號樣本和非直達超寬帶信號樣本；特征提取 步驟，提取該直達超寬帶信號樣本和非直達超寬帶信號樣本的波形特征；建模步驟，提供帶 約束條件的超球體檢測函數，修正該超球體檢測函數中的參數值，使得該直達超寬帶信號 樣本和非直達超寬帶信號樣本的波形特征組合均能滿足所述約束條件，并得到該超球體檢 測函數取最小值所對應的超球體檢測模型；檢測步驟，接收待測超寬帶信號，提取該待測超 寬帶信號的波形特征，計算該待測超寬帶信號的該波形特征組合到該超球體檢測模型球必 的距離，若該距離大于該超球體檢測模型的半徑，則該待測超寬帶信號是非直達超寬帶信 號，若該距離小于或等于該超球體檢測模型的半徑，則該待測超寬帶信號是直達超寬帶信 號。
[0008] 在本發明檢測識別非直達超寬帶信號的方法另一實施例中，該直達超寬帶信號 樣本、該非直達超寬帶信號樣本W及該待測超寬帶信號的波形特征包括：接收信號的能量 ε f、接收信號的最大幅度rm。、、上升時間tfu。、平均附加時延Tmed、均方根時延擴展T?s和信 號睹峭度K。
[0009] 在本發明檢測識別非直達超寬帶信號的方法另一實施例中，該建模步驟中的該超 球體檢測函數是：
[0010] ε struct (R,日）二 R
[0011] 該參數值包括球必曰、半徑R，該約束條件是：對于任意的i和1，Mxi-a||《R2且 k-日II > R2,并使R最小化，是該直達超寬帶信號樣本，XI是該非直達超寬帶信號樣本。
[0012] 在本發明檢測識別非直達超寬帶信號的方法另一實施例中，該建模步驟中的該超 球體檢測函數是：
[0013]
[0014] 該參數值包括球必a、半徑R、松弛變量ξ 1和ξ 1，。和C2是系數，該約束條件是： 對于任意的 i 和 1，ξι >0和 ξι >0, Mxi-a||《Κ2+ξι且 Mxi-a|| >Κ2-ξι，并使 R 最 小化，是該直達超寬帶信號樣本，是該非直達超寬帶信號樣本。
[0015] 在本發明檢測識別非直達超寬帶信號的方法另一實施例中，該超球體檢測函數中 的系數。=0. 01，〔2 = 1 或。=0. 01，〔2 = 2。
[0016] 在本發明檢測識別非直達超寬帶信號的方法另一實施例中，該直達超寬帶信號樣 本、該非直達超寬帶信號樣本W及該待測超寬帶信號的該波形特征組合包括9種；接收信 號的能量ε t ;接收信號的最大幅度rm。、；收信號的最大幅度rm。、，上升時間tfu。；接收信號的 能量ε,，上升時間tfu。，信號睹峭度K ;接收信號的能量ε,，接收信號的最大幅度rm。、，上 升時間tfu。，信號睹峭度K ;接收信號的最大幅度rm。、，上升時間tfu。，信號睹峭度K，平均 附加時延Tmed ;上升時間，信號睹峭度K，平均附加時延Tmed，均方根時延擴展Tkms ;接收信號 的能量ε t，接收信號的最大幅度η_，上升時間tfiw，信號睹峭度κ，平均附加時延Tmed ;接 收信號的能量ε,，接收信號的最大幅度rm。、，上升時間tfu。，信號睹峭度K，平均附加時延 Tm趾， 均方根時延擴展T^s。
[0017] 本發明還提供了一種檢測識別非直達超寬帶信號的系統，該系統包括：接收單元， 用W在多個目標點接收來自多個信標點發出的超寬帶信號，將該超寬帶信號分為直達超寬 帶信號樣本和非直達超寬帶信號樣本，還用W接收待測超寬帶信號；特征提取單元，提取來 自該接收單元的該直達超寬帶信號樣本和非直達超寬帶信號樣本的波形特征，還用W提取 來自該接收單元的該待測超寬帶信號的波形特征；建模單元，用W提供帶約束條件的超球 體檢測函數，修正該超球體檢測函數中的參數值，使得該特征提取單元輸出的該直達超寬 帶信號樣本和非直達超寬帶信號樣本的波形特征均能滿足該約束條件，并得到該超球體檢 測函數取最小值所對應的超球體檢測模型；檢測單元，用W將該特征提取單元輸出的該待 測超寬帶信號的該波形特征組合，輸入到該建模單元輸出的超球體檢測模型中，計算該待 測超寬帶信號的該波形特征組合到該超球體檢測模型球必的距離，若該距離大于該超球體 檢測模型的半徑，則該待測超寬帶信號是非直達超寬帶信號，若該距離小于或等于該超球 體檢測模型的半徑，則該待測超寬帶信號是直達超寬帶信號。
[0018] 在本發明檢測識別非直達超寬帶信號的系統另一實施例中，該特征提取單元提取 的該直達超寬帶信號樣本、該非直達超寬帶信號樣本W及該待測超寬帶信號的波形特征包 括：接收信號的能量ε f、接收信號的最大幅度rm。、、上