基于超宽带能量谱特征向量的被动式定位算法制造技术

本发明专利技术提供一种基于超宽带能量谱特征向量的被动式定位算法，包括以下步骤：设置多个超宽带信号发射机和多个超宽带信号接收机；所述超宽带信号接收机接收所述超宽带信号发射机发送的UWB信号，并提取与目标人员有关的接收信号，采用最大能量选择算法选择目标人员所处信号传输路径的接收信号，并通过小波包构造该接收信号的能量谱特征向量；通过神经网络算法和该接收信号的能量谱特征向量计算目标人员所在的所述超宽带信号接收机到所述超宽带信号发射机的信号传输路径的距离；根据多个目标人员所在的所述超宽带信号接收机到所述超宽带信号发射机的信号传输路径的距离计算目标人员的位置坐标。 1

Passive location algorithm based on UWB energy spectrum eigenvector

The invention provides a passive location algorithm based on ultra wideband energy spectrum feature vectors, including the following steps: setting up a plurality of ultra wideband signal transmitters and multiple ultra wideband signal receivers; the UWB signal receiver receives the UWB signal transmitted by the UWB signal transmitter and extracts related to the target personnel. The receiving signal is received by the maximum energy selection algorithm, and the energy spectrum characteristic vector of the received signal is constructed by the wavelet packet, and the ultra wideband signal receiver of the target person is calculated by the neural network algorithm and the energy spectrum feature vector of the received signal. The distance of the signal transmission path of the UWB signal transmitter is calculated by calculating the position coordinates of the target personnel according to the distance from the UWB signal receiver to the signal transmission path of the ultra wideband signal transmitter in which the multiple targets are located. One

【技术实现步骤摘要】
基于超宽带能量谱特征向量的被动式定位算法
本专利技术涉及一种无线定位测距算法，具体的说，涉及了一种基于超宽带能量谱特征向量的被动式定位算法。
技术介绍
随着位置服务技术的不断发展，定位技术在各应用领域起到的作用也愈加重要，由于超宽带信号具有超高时间分辨率，更适用于室内高精度定位。在定位过程中，定位目标可以以主动的或被动的方式进行参与，主动式定位往往要求定位目标佩戴无线信号收发设备，然而，在很多现实情况中，定位目标可能未配备任何设备，因此迫切需要一种新的定位方。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，从而提供了一种基于超宽带能量谱特征向量的被动式定位算法。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于超宽带能量谱特征向量的被动式定位算法，包括以下步骤：步骤1，设置多个超宽带信号发射机和多个超宽带信号接收机；步骤2，所述超宽带信号接收机接收所述超宽带信号发射机发送的UWB信号，并从所述UWB信号中提取与目标人员有关的接收信号；步骤3，所述超宽带信号接收机通过最大能量选择算法选择能量最大的接收信号作为目标人员所处信号传输路径的接收信号；步骤4，所述超宽带信号接收机采用小波包分解目标人员所处信号传输路径的接收信号，并根据分解所得的小波包系数构造目标人员所处信号传输路径的接收信号的能量谱特征向量；步骤5，所述超宽带信号接收机通过神经网络算法和目标人员所处信号传输路径的接收信号的能量谱特征向量，计算目标人员所在的所述超宽带信号接收机到所述超宽带信号发射机的信号传输路径的距离；步骤6，根据多个目标人员所在的所述超宽带信号接收机到所述超宽带信号发射机的信号传输路径的距离计算目标人员的位置坐标。基于上述，步骤2中，从所述UWB信号中提取与目标人员有关的接收信号的具体步骤为：根据超宽带信道中无人时超宽带信号接收机接收的UWB信号的先验知识，提取由于目标人员的存在而产生的接收信号：rp(t)＝r(t)-rnp(t)其中，rnp(t)为超宽带信道中无人时的UWB信号；αk和τk为与目标人员无关的第k条路径的幅度和到达时延，n1(t)为超宽带信道中无人时的环境噪声；rp(t)为与目标人员有关的接收信号，其包含噪声；对rp(t)做归一化处理，得到：R(t)即为从所述UWB信号中提取的与目标人员有关的接收信号。基于上述，步骤3的具体步骤为：步骤3.1，对R(t)进行N层小波包分解，得到第N层从低频到高频各频带成分系数构成的特征信号SNj(N＝i,j＝1,2,…2n)；步骤3.2，计算特征信号的频带局部能量Esj：步骤3.3，构造特征向量：对每一信号进行小波包分解，计算各频带的局部能量，得到一组与信号相对应的能量{Eij,j＝1,2,……2n}，即可确定与此能量序列对应的特征向量P＝(E1,E2,……En)；步骤3.4，对特征向量进行归一化处理：令则即为归一化的小波包特征向量。本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本专利技术通过超宽带信号发射机和超宽带信号接收机来实现被动定位，具体的，超宽带信号接收机接收对应的超宽带信号发射机发送的UWB信号，提取与目标人员有关的接收信号，并通过小波包分解构造获得能量谱特征向量，并基于能量谱特征向量计算目标人员与超宽带信号接收机的距离，最终通过目标人员与多个超宽带信号接收机的距离实现目标人员精准定位；本专利技术在多径、有障碍阻挡的情况下也能实现目标人员的精准定位。附图说明图1是本专利技术的流程示意图。具体实施方式下面通过具体实施方式，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。如图1所示，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于超宽带能量谱特征向量的被动式定位算法，包括以下步骤：步骤1，设置多个超宽带信号发射机和多个超宽带信号接收机；步骤2，所述超宽带信号接收机接收所述超宽带信号发射机发送的UWB信号，并从所述UWB信号中提取与目标人员有关的接收信号；步骤3，所述超宽带信号接收机通过最大能量选择算法选择能量最大的接收信号作为目标人员所处信号传输路径的接收信号；步骤4，所述超宽带信号接收机采用小波包分解目标人员所处信号传输路径的接收信号，并根据分解所得的小波包系数构造目标人员所处信号传输路径的接收信号的能量谱特征向量；步骤5，所述超宽带信号接收机通过神经网络算法和目标人员所处信号传输路径的接收信号的能量谱特征向量，计算目标人员所在的所述超宽带信号接收机到所述超宽带信号发射机的信号传输路径的距离d；步骤6，根据多个目标人员所在的所述超宽带信号接收机到所述超宽带信号发射机的信号传输路径的距离计算目标人员的位置坐标；其中，(x,y)为目标人员的位置坐标，di,j为目标人员所在的从第i个超宽带信号发射机到第j个超宽带信号接收机的信号传输路径，(XTi,YTi)为第i个超宽带信号发射机的位置坐标，(XRi,YRTi)为第j个超宽带信号接收机的位置坐标，i，j分别为超宽带信号发射机和超宽带信号接收机的数量。具体的，步骤2中，从所述UWB信号中提取与目标人员有关的接收信号的具体步骤为：根据超宽带信道中无人时超宽带信号接收机接收的UWB信号的先验知识，提取由于目标人员的存在而产生的接收信号：rp(t)＝r(t)-rnp(t)其中，rnp(t)为超宽带信道中无人时的UWB信号；αk和τk为与目标人员无关的第k条路径的幅度和到达时延，n1(t)为超宽带信道中无人时的环境噪声；rp(t)为与目标人员有关的接收信号，其包含噪声；对rp(t)做归一化处理，得到：R(t)即为从所述UWB信号中提取的与目标人员有关的接收信号。具体的，步骤3的具体步骤为：步骤3.1，对R(t)进行N层小波包分解，得到第N层从低频到高频各频带成分系数构成的特征信号SNj(N＝i,j＝1,2,…2n)；步骤3.2，计算特征信号的频带局部能量Esj：步骤3.3，构造特征向量：对每一信号进行小波包分解，计算各频带的局部能量，得到一组与信号相对应的能量{Eij,j＝1,2,……2n}，即可确定与此能量序列对应的特征向量P＝(E1,E2,……En)；步骤3.4，对特征向量进行归一化处理：令则即为归一化的小波包特征向量。最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本专利技术进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本专利技术的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本专利技术技术方案的精神，其均应涵盖在本专利技术请求保护的技术方案范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超宽带能量谱特征向量的被动式定位算法，其特征在于，包括以下步骤：

【技术特征摘要】
1.一种基于超宽带能量谱特征向量的被动式定位算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，设置多个超宽带信号发射机和多个超宽带信号接收机；步骤2，所述超宽带信号接收机接收所述超宽带信号发射机发送的UWB信号，并从所述UWB信号中提取与目标人员有关的接收信号；步骤3，所述超宽带信号接收机通过最大能量选择算法选择能量最大的接收信号作为目标人员所处信号传输路径的接收信号；步骤4，所述超宽带信号接收机采用小波包分解目标人员所处信号传输路径的接收信号，并根据分解所得的小波包系数构造目标人员所处信号传输路径的接收信号的能量谱特征向量；步骤5，所述超宽带信号接收机通过神经网络算法和目标人员所处信号传输路径的接收信号的能量谱特征向量，计算目标人员所在的所述超宽带信号接收机到所述超宽带信号发射机的信号传输路径的距离；步骤6，根据多个目标人员所在的所述超宽带信号接收机到所述超宽带信号发射机的信号传输路径的距离计算目标人员的位置坐标。2.根据权利要求1所述的基于超宽带能量谱特征向量的被动式定位算法，其特征在于，步骤2中，从所述UWB信号中提取与目标人员有关的接收信号的具体步骤为：根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：马杰，杜红民，孔晓阳，王莹莹，王茹川，王磊，
申请(专利权)人：中原智慧城市设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41