室内无线测距中抑制背景干扰的方法及装置.pdf

本发明涉及无线通讯技术领域，尤其涉及室内无线测距中抑制背景干扰的方法及装置。室内无线测距中抑制背景干扰的方法，包括：将在预设时间范围内接收到的测距信号脉冲依次进行累加，得到测距加强信号；从所述测距加强信号中提取时间信息，并根据所述时间信息计算所述目标对象的当前距离。本发明的室内无线测距中抑制背景干扰的方法及装置，通过增强对室内无线测距信号中背景干扰的抑制，改善室内测距的准确性。

1.  室内无线测距中抑制背景干扰的方法，其特征在于，包括：
将在预设时间范围内接收到的测距信号脉冲依次进行累加，得到测距加强信号，其中在所述预设时间范围内目标对象的移动距离近似为零；
从所述测距加强信号中提取时间信息，并根据所述时间信息计算所述目标对象的当前距离。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将在预设时间范围内接收到的测距信号脉冲依次进行累加，得到测距加强信号，包括：
将接收到的第一个符合测距计算标准的测距脉冲信号作为基准信号；
从接收到所述基准信号时起开始计时，并将在预设时间范围内接收到的测距脉冲信号以所述基准信号为初始信号依次进行累加，得到测距加强信号。

3.  根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将在预设时间范围内接收到的测距信号脉冲依次进行累加，包括：
将在预设时间范围内接收到的所述测距信号脉冲依次按照I信号方向及Q信号方向累加，其中I信号表征复数信号实部，Q信号表征复数信号虚部。

4.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：设置所述预设时间范围，其中，以接收到的所述测距信号脉冲的相位变化误差为基准设置所述预设时间范围。

5.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述测距加强信号中提取时间信息，包括：
对所述测距加强信号进行时域压缩；
从所述时域压缩后的测距加强信号中提取时间信息。

6.  根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述测距加强信号进行时域压缩，包括：
将所述加强信号与预设的参考脉冲进行时域相关运算，以对所述加强信号进行时域压缩。

7.  室内无线测距中抑制背景干扰的装置，其特征在于，包括：
脉冲累加模块，用于将在预设时间范围内接收到的测距信号脉冲依次进行累加，得到测距加强信号，其中在所述预设时间范围内目标对象的移动距离近似为零；
时间提取模块，用于从所述测距加强信号中提取时间信息，并根据所述时间信息计算所述目标对象的当前距离。

8.  根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述脉冲累加模块包括：
基准信号确定单元，用于将接收到的第一个符合测距计算标准的测距脉冲信号作为基准信号；
计时单元，用于从接收到所述基准信号时起开始计时；
累加单元，用于将在预设时间范围内接收到的测距脉冲信号以所述基准信号为初始信号依次进行累加，得到测距加强信号。

9.  根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述累加单元，用于将在预设时间范围内接收到的所述测距信号脉冲依次按照I信号方向及Q信号方向累加，其中I信号表征复数信号实部，Q信号表征复数信号虚部。

10.  根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述时间提取模块，包括：
时域压缩单元，用于对所述测距加强信号进行时域压缩；
时间信息提取单元，用于从所述时域压缩后的测距加强信号中提取时间信息。

室内无线测距中抑制背景干扰的方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通讯技术领域，具体而言，涉及室内无线测距中抑制背景干扰的方法及装置。
背景技术
室内无线定位技术近年越来越受到行业的高度关注，其应用需求遍及众多行业领域，比如公共场所的室内导航，室内应急救援等。
室内无线定位技术中，一个重要的过程是测算两个节点之间的距离，其中这里的节点一般是指目标对象与基站服务器，测量这个距离的方法很多，如信号到达角度测量、信号到达时间定位技术、信号到达时间差技术以及接收信号时间指示技术等。上述的室内无线定位测距方法中，基于无线信号的收发，通过监测无线信号的收发角度、往返时间、信号衰减等，达到测距的目的。
但在室内环境或有遮挡物的情况下，基站服务器发出的用于测距的无线信号容易受到各种干扰如多径、散射以及背景杂波等，影响室内定位测距的准确性。
发明内容
本发明的目的在于提供室内无线测距中抑制背景干扰的方法及装置，通过对室内无线测距信号中背景干扰的抑制，以改善室内测距的准确性。
第一方面，本发明实施例提供了一种室内无线测距中抑制背景干扰的方法，包括：将在预设时间范围内接收到的测距信号脉冲依 次进行累加，得到测距加强信号，其中在所述预设时间范围内目标对象的移动距离近似为零；从所述测距加强信号中提取时间信息，并根据所述时间信息计算所述目标对象的当前距离。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述将在预设时间范围内接收到的测距信号脉冲依次进行累加，得到测距加强信号，包括：将接收到的第一个符合测距计算标准的测距脉冲信号作为基准信号；从接收到所述基准信号时起开始计时，并将在预设时间范围内接收到的测距脉冲信号以所述基准信号为初始信号依次进行累加，得到测距加强信号。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述将在预设时间范围内接收到的测距信号脉冲依次进行累加，包括：将在预设时间范围内接收到的所述测距信号脉冲依次按照I信号方向及Q信号方向累加，其中I信号表征复数信号实部，Q信号表征复数信号虚部。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，该方法还包括：设置所述预设时间范围，其中，以接收到的所述测距信号脉冲的相位变化误差为基准设置所述预设时间范围。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述从所述测距加强信号中提取时间信息，包括：对所述测距加强信号进行时域压缩；从所述时域压缩后的测距加强信号中提取时间信息。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述对所述测距加强信号进行时域压缩，包括： 将所述加强信号与预设的参考脉冲进行时域相关运算，以对所述加强信号进行时域压缩。
第二方面，本发明实施例还提供了一种室内无线测距中抑制背景干扰的装置，包括：脉冲累加模块，用于将在预设时间范围内接收到的测距信号脉冲依次进行累加，得到测距加强信号，其中在所述预设时间范围内目标对象的移动距离近似为零；时间提取模块，用于从所述测距加强信号中提取时间信息，并根据所述时间信息计算所述目标对象的当前距离。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述脉冲累加模块包括：基准信号确定单元，用于将接收到的第一个符合测距计算标准的测距脉冲信号作为基准信号；计时单元，用于从接收到所述基准信号时起开始计时；累加单元，用于将在预设时间范围内接收到的测距脉冲信号以所述基准信号为初始信号依次进行累加，得到测距加强信号。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述累加单元，用于将在预设时间范围内接收到的所述测距信号脉冲依次按照I信号方向及Q信号方向累加，其中I信号表征复数信号实部，Q信号表征复数信号虚部。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述时间提取模块，包括：时域压缩单元，用于对所述测距加强信号进行时域压缩；时间信息提取单元，用于从所述时域压缩后的测距加强信号中提取时间信息。
本发明实施例的室内无线测距中抑制背景干扰的方法及装置，对在预设时间范围内的测距信号脉冲进行累加，由于在预设时间范围内目标对象的移动距离可近似为零，信号累加不影响测距的结果； 累加过程中，测距信号脉冲的幅值得到增强，同时由于测距信号脉冲中噪声等背景干扰的随机性，在累加的过程中，干扰信号之间相互抵消，使得背景干扰信号得到有效抑制，从而减少背景干扰对测距结果的影响，进而提高室内测距的准确性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明实施例中室内无线测距中抑制背景干扰的方法的一种流程图；
图2示出了本发明实施例中室内无线测距中抑制背景干扰的方法的另一种流程图；
图3示出了本发明实施例中测距信号脉冲的示意图；
图4示出了本发明实施例中测距信号脉冲累加的效果示意图；
图5示出了本发明实施例中测距信号脉冲相干累积的效果示意图；
图6示出了本发明实施例中室内无线测距中抑制背景干扰的装置的一种结构示意图；
图7示出了本发明实施例中室内无线测距中抑制背景干扰的装置的另一种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
室内测距中，由于多径、散射以及背景杂波等背景干扰的存在，使得依据测距信号得到的定位距离不准确，为了改善室内测距的准确性，本发明实施例中提供了一种室内无线测距中抑制背景干扰的方法，本方法中通过增强测距信号能量，抵消削弱背景干扰能量，从而减小背景干扰对测距信号的影响，进而使得测距的结果更加准确。
以下将结合附图对本发明实施例的室内无线测距中抑制背景干扰的方法进行详细说明。
如图1所示，本发明实施例的室内无线测距中抑制背景干扰的方法的主要处理步骤包括：
步骤S11：将在预设时间范围内接收到的测距信号脉冲依次进行累加，得到测距加强信号。
在上述预设时间范围内目标对象的移动距离近似为零，该时间范围内目标对象的测距信号脉冲的累加不影响测距的实际结果，例如以3米每秒的移动速度为例，3毫秒时间内目标对象的移动距离不到1公分，相对于80-150公分的定位精度而言，可以忽略不计。
本发明实施例中，为保证在累加的过程中，目标对象的移动距离近似静止，还需要设置预设时间范围。具体实施过程中，设置上述预设时间范围的方法包括：以接收到的测距信号脉冲的相位变化误差为基准设置预设时间范围，例如在实际应用中可以依据接收到的测距脉冲信号的相位误差小于pi/4为原则，设置上述的预设时间范围，其中pi为圆周率。
在实际设置上述预设时间范围时，可以依据接收到的测距信号脉冲的个数作为计时的依据，例如，如图3所示，当无线测距脉冲的发送周期为u微秒时，可以设置待累加的测距信号脉冲的个数为3000/u，这里记为N。以u＝4微秒为例，则待累加的测距信号脉冲的个数N＝750个。
在N个测距信号脉冲的时间范围内，可以视被测量目标为近似静止状态，即这N个测距信号脉冲表征的目标距离均可视为统一测量参数，因此可以进行综合、融合处理。
上述步骤中，将该时间范围内的测距信号脉冲依次进行累加，由此可以使得测距信号脉冲的幅值得到增强，背景干扰信号由于分布的随机性在累加的过程中得到削弱，从而实现对背景干扰的有效抑制。
步骤S12：从测距加强信号中提取时间信息，并根据时间信息计算目标对象的当前距离。
本发明中，由于测距信号脉冲得到增强，背景干扰得到抑制，减少了背景干扰对测距结果的影响，因此使得计算得到的测距距离更加准确。
本发明实施例中提供了一种室内无线测距中抑制背景干扰方法的优选实施方式，如图2所示，主要处理步骤包括：
步骤S21：将接收到的第一个符合测距计算标准的测距脉冲信号作为基准信号。
室内测距中，基站服务器接收用于对目标对象进行测距的测距脉冲信号，并将接收的第一个符合测距计算标准的测距脉冲信号作为基准信号，其中符合测距计算标准可以有多种设置，例如，可以根据接收到的测距信号脉冲的幅值、相位误差以及连续接收到稳定测距脉冲信号的个数确定基准信号。
步骤S22：从接收到基准信号时起开始计时，并将在预设时间范围内接收到的测距脉冲信号以基准信号为初始信号依次进行累加，得到测距加强信号。
鉴于测距脉冲信号发送的周期性，本步骤中可以考虑依据接收到的测距信号脉冲的个数进行计时。
例如，以基准信号为准，将后续的N个信号作为待处理的信号。
如图4所示，在对预设时间范围的测距信号脉冲进行累加时，以基准信号为基准，将后续N个测距信号脉冲依次累加到基准脉冲信号中。
特别地，当实际接收到的测距信号脉冲的个数少于N时，则对接收到的全部测距信号脉冲进行累加，如果实际接收到的测距信号脉冲的个数大于N，则仅累加前N个测距信号脉冲。
实际测距中，背景干扰有可能使测距信号脉冲的相位、幅值中的一项或两项内容发生改变，如果仅是幅值上的改变，对测距的结果影响不大，当测距脉冲信号的相位产生较大误差时，会在较大程度上影响测距的结果，同时由于背景干扰信号相位分布的随机性，因此，本发明采用复数累加方式对测距脉冲信号进行累加，从而使 测距脉冲信号在振幅幅值上得到增强，背景干扰信号抵消削弱，从而起到抑制背景干扰的作用。
本发明实施例中，将接收到的多个测距脉冲信号进行复数累加的方法为：将在预设时间范围内接收到的所述测距信号脉冲依次按照I信号方向及Q信号方向累加，其中I信号表征复数信号实部，Q信号表征复数信号虚部，由此可以使得测距脉冲信号在相位的偏差相互抵消，振幅幅值上得到增强，从而起到抑制背景干扰的作用。
步骤S23：对测距加强信号进行时域压缩。
为了提高定位精度，本实施例中对测距加强信号进行时域压缩，其中时域压缩的方法可以为：将加强信号与预设的参考脉冲进行时域相关运算，以对加强信号进行时域压缩，相关累积的结果如图5所示。
步骤S24：从时域压缩后的测距加强信号中提取时间信息。
本发明中通过对加强信号进行时域上的压缩，可以提高测距的精度，例如，以原始脉冲的时域宽度为2微秒为例，在没有做压缩处理之前，其时间提取精度即为2微秒，其对应的距离精度为600米，压缩之后，时间提取精度变为10纳秒，其对应的距离精度为3米。
对应上述室内无线测距中抑制背景干扰的方法，本发明实施例还提供了一种室内无线测距中抑制背景干扰的装置，如图6所示，包括：脉冲累加模块31，用于将在预设时间范围内接收到的测距信号脉冲依次进行累加，得到测距加强信号，其中在预设时间范围内目标对象的移动距离近似为零；时间提取模块32，用于从测距加强信号中提取时间信息，并根据时间信息计算目标对象的当前距离。
本发明实施例中，通过对测距信号脉冲的累加，使测距脉冲信号在幅值方向上得到增强，背景干扰得到了有效削弱，从而降低了背景干扰对测距信号的影响，使得测距的结果更加准确。
上述测距信号脉冲累加过程中，设定基准信号，并以基准信号为基准对后续连续接收到的多个测距信号脉冲进行累加，为了实现该累加方法，在脉冲累加模块31中设置基准信号确定单元、计时单元以及累加单元，其中，基准信号确定单元用于将接收到的第一个符合测距计算标准的测距脉冲信号作为基准信号；计时单元，用于从接收到基准信号时起开始计时；累加单元，用于将在预设时间范围内接收到的测距脉冲信号以基准信号为初始信号依次进行累加，得到测距加强信号。
为了在累加过程中，使测距信号脉冲的振幅得到增强，背景干扰得到抑制，本发明实施例中采用了复数累加的方法，具体地，累加单元将在预设时间范围内接收到的所述测距信号脉冲依次按照I信号方向及Q信号方向累加，其中I信号表征复数信号实部，Q信号表征复数信号虚部。
本发明实施例中对上述累加得到的测距加强信号进行高精度时间提取，为了提高测距的精度，本发明实施例中采用了时域压缩的方法，具体地，时间提取模块32中包括：时域压缩单元及时间信息提取单元，其中时域压缩单元用于对测距加强信号进行时域压缩；时间信息提取单元，用于从时域压缩后的测距加强信号中提取时间信息。
本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
以上实施例通过将预设时间范围的测距信号脉冲进行累加，使得测距信号脉冲的幅值得到增强，背景干扰由于分布的随机性在累加过程中得到削弱，从而实现对背景干扰的有效抑制，从而减少背景干扰对测距结果的影响，进而提高测距结果的准确性。
参见图7，本发明实施例还提供一种室内无线测距中抑制背景干扰的装置100，包括：处理器40，存储器41，总线42和通信接口43，所述处理器40、通信接口43和存储器41通过总线42连接；处理器40用于执行存储器41中存储的可执行模块，例如计算机程序。
其中，存储器41可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口43(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。
总线42可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器41用于存储程序，所述处理器40在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器40中，或者由处理器40实现。
处理器40可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器40中的硬件的集成 逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器40可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器41，处理器40读取存储器41中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
本发明实施例还提供了室内无线测距中抑制背景干扰的方法、界面控件显示方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部 分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。