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摘要
本发明提出了一种基于OFDM信号和三频载波相位测距的室内测距方法，用于提高在较复杂的室内环境中的测距精度，实现步骤为：1)构建基于OFDM信号的室内测距系统；2)初始化每个固定节点向移动节点发送的OFDM信号参数；3)获取每个固定节点向移动节点发送的测距子载波；4)计算测距子载波经过信道的周期数；5)计算每个固定节点与移动节点间的距离。本发明采用OFDM信号中的三个子载波作为测距子载波，利用三频载波相位测距的方法得到固定节点与移动节点之间的距离，在极小的影响通信容量的同时，减少测距子载波之间的相位干扰，提高了测距精度。用于较复杂的室内环境中，适于室内场所中人员定位等场景。
The present invention proposes an indoor ranging method based on OFDM signal and three-band carrier phase ranging, for improving the ranging accuracy in a more complex indoor environment, the implementation steps are : 1) constructing an indoor ranging system based on OFDM signal; 2) Initialize the OFDM signal parameters sent by each fixed node to the mobile node; 3) Obtain the ranging subcarrier sent by each fixed node to the mobile node; 4) Calculate the number of periods of the ranging subcarrier passing through the channel; 5) Calculate the distance between each fixed node and the mobile node. The present invention uses three subcarriers in the OFDM signal as the ranging subcarrier, and uses the method of phase ranging of the three-frequency carrier to obtain the distance between the fixed node and the mobile node, which greatly affects the communication capacity at the same time, reduces the phase interference between the ranging subcarriers, and improves the ranging accuracy. It is used in more complex indoor environments and is suitable for scenarios such as personnel positioning in indoor places.
技术摘要
| 技术功效句 | 提高了测距效率; 同时减少了测距所用的时间; 提高在比较复杂的室内环境中的测距精度; 降低R观测值的模糊性导致多个波长的测距误差; 还减少了子载波相位的测量量; 减少测距子载波之间的相位干扰; 节约了子载波资源 |
| 技术功效短语 | 提高测距效率; 减少用时间; 复杂室内环境; 降低R观测值; 精度; 减少相位测量量; 减少相位干扰; 节约子载波资源 |
| 技术功效1级 | 效率; 时间; 环境; 观测值; 精度; 测量量; 干扰; 资源 |
| 技术功效2级 | 效率提高; 时间降低; 环境; 观测值降低; 精度提高; 测量量降低; 干扰降低; 资源降低 |
| 技术功效3级 | 测距效率提高; 时间降低; 复杂室内环境; 观测值降低; 精度提高; 相位测量量降低; 相位干扰降低; 子载波资源降低 |
| 技术功效TRIZ参数 | 39-生产率;15-时间;28-测量精度;30-作用于物体的有害因素; |
分类号
| 主分类号 |
|
| IPC分类号 | |
| CPC分类号 | G01S11/02; Y02D30/70; |
专利历程
2020-06-23
申请日
2020-10-02
首次公开日
2023-05-02
授权公告日
2040-06-23
预估到期日
同族专利
| 同族专利公开号 | |
| 扩展同族公开号 | |
| DocDB公开号 |
| 代理机构 | 陕西电子工业专利中心 61205 |
| 代理人 | 陈宏社; 王品华 |
| 申请语言 | 汉语 |
| 审查员 | 尚正辉 |
1.一种基于OFDM信号和三频载波相位测距的室内测距方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)构建基于OFDM信号的室内测距系统：
构建包括移动节点R和q个固定节点S的基于OFDM信号的室内测距系统，S＝{S1,…,Si,…,Sq}构建包括移动节点R和q个固定节点S的基于OFDM信号的室内测距系统，S＝{S1,…,Si,…,Sq}，R上配置有接收OFDM信号的天线，每个Si上配置有发射OFDM信号的天线，Si表示第i个固定节点，其中q≥2；
(2)初始化每个固定节点Si向移动节点R发送的OFDM信号参数：
初始化每个固定节点Si向移动节点R所发送的OFDM信号的带宽为B，中心频率为fc，OFDM信号包含的子载波的数量为N，N≥4；
(3)获取每个固定节点Si向移动节点R发送的测距子载波：
根据每个固定节点Si向移动节点R发送的OFDM信号参数，选取N个子载波中三个频率为fj＝{f1,f2,f3}子载波作为测距子载波ai(j)＝{ai(1),ai(2),ai(3)}，j的取值为1,2,3，ai上传输的数据为ci(j)＝{ci(1),ci(2),ci(3)}：
f2＝fc
其中，
(4)计算测距子载波ai经过信道的周期数：
设R接收Si所发送的第j个测距子载波ai(j)经过信道衰减后的测距子载波为Ri(j)，并根据ai(j)和Ri(j)计算测距子载波ai(j)在信道传输过程中所经历的周期数Ti(j)，则ai对应的周期数集合为Ti(j)＝{Ti(1),Ti(2),Ti(3)}，其中Ti(j)为整数；
(5)计算每个固定节点Si与移动节点R间的距离Di：
(5a)读取测距子载波ai(j)的数据帧格式文件中ai(j)的相位信息，得到测距子载波ai的相位信息集合
(5b)读取移动节点R接收到的测距子载波Ri(j)的数据帧格式文件中Ri(j)的相位信息，得到Ri(j)三个经过信道衰减后的测距子载波的相位信息集合
(5c)计算与的相位差并根据和周期数Ti(j)计算ai(j)对应的Si与R的距离集合Di(j)＝{Di(1),Di(2),Di(3)}，其中Di(j)表示ai(j)对应的Si与R的之间的距离；
(5d)设距离差阈值为ΔDmin，并判断|Di(1)‑Di(2)|≤ΔDmin且|Di(1)‑Di(3)|≤ΔDmin且|Di(2)‑Di(3)|≤ΔDmin是否成立，若是，计算Di(1)、Di(2)和Di(3)的平均值Di，得到每个固定节点Si到移动节点R的距离集合D＝{D1,…,Di,…Dq}，否则，执行步骤(5e)；
(5e)计算移动节点R接收Si发送的ai(j)的相位观测值，得到相位观测值集合
(5f)计算φ对应的波长观测值，得到波长观测值集合λ＝{λ1,…,λi,…,λq}，并根据φ和λ，计算每个固定节点Si到移动节点R的距离集合D＝{D1,…,Di,…Dq}，其中，λi表示Si对应的波长观测值，Di表示Si与R之间的距离。
2.根据权利要求1所述的基于OFDM信号和三频载波相位测距的室内测距方法，其特征在于，步骤(3)中所述的Si发送的第j个频率为fj的测距子载波ai(j)，其表达式为：
其中，exp(·)表示指数函数。
3.根据权利要求1所述的基于OFDM信号和三频载波相位测距的室内测距方法，其特征在于，步骤(4)中所述的计算测距子载波ai(j)在信道传输过程中所经历的周期数Ti(j)，计算公式为：
4.根据权利要求1所述的基于OFDM信号和三频载波相位测距的室内测距方法，其特征在于，步骤(5c)中所述的ai(j)对应的Si与R的之间的距离Di(j)，计算公式为：
其中，
5.根据权利要求4所述的基于OFDM信号和三频载波相位测距的室内测距方法，其特征在于，步骤(5e)中所述的移动节点R接收Si发送的ai(j)的相位观测值
Ni＝xNi(1)+yNi(2)+zNi(3)
εi＝xεi(1)+yεi(2)+zεi(3)
其中，ρi表示Si到移动节点R的几何距离的真值，εi(j)表示
6.根据权利要求4所述的基于OFDM信号和三频载波相位测距的室内测距方法，其特征在于，步骤(5f)中所述的Si对应的波长观测值λi，以及Si与R之间的距离Di，计算公式分别为：
Di＝(Ni+φi+εi)λi
其中，φi表示Si对应的相位观测值，Ni表示φi的相位模糊性，εi表示φi的相位噪声，x,y,z为线性合并系数。
