基于接收信号强度的自适应时延估计的测距方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，特别是指一种基于接收信号强度的自适应时延估计的测距 方法及系统。
【背景技术】
[0002] 目前，在近场电磁场测距时，采用自适应时延估计算法来估计电磁场之间的时延， 并根据估计的电磁场之间的时延与测距目标之间的通信距离的关系对测距目标之间的通 信距离进行测距。所述自适应时延估计算法包括：传统的自适应时延估计算法和变步长的 自适应时延估计算法。其中，传统的自适应时延估计算法虽然能够准确估计两路接收信号 (电场信号与磁场信号）之间的时延，但是对于时间延时不断变化的情况，传统的自适应时 延估计算法存在一定的时间滞后，同时，如果需要测距的目标是在不断移动变化的，传统的 自适应时延估计算法不能快速精确地测出测距的目标之间的距离。
[0003] 与传统的自适应时延估计算法相比，变步长的自适应时延估计算法能够有效地提 高自适应算法的收敛速度，提高算法对于变化系统的跟踪性能，但是变步长的自适应时延 估计算法在收敛阶段采用较大的步长来提高收敛速度，会引入较大的收敛误差，使该阶段 的电磁场时延估计误差较大，如果测距目标的位置始终在变化，则测距误差会一直比较大。 另外，由于噪声的影响，当自适应时延估计算法的代价函数存在局部最优值和全局最优值 时，如果初始时延估计值设置不当，算法会收敛于局部最优值，使时延估计出现错误。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种基于接收信号强度的自适应时延估计的测 距方法及系统，以解决现有技术所存在的电磁场时延估计误差大、测距误差大的问题。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于接收信号强度的自适应时延估 计的测距方法，包括：
[0006] Sl :获取电场信号和磁场信号，并消除所述电场信号和磁场信号中的噪声；
[0007] S 2 :确定消除噪声后的电场信号和磁场信号的强度，并初步确定电磁场时延估计 值；
[0008] S3 :根据初步确定的电磁场时延估计值确定电磁场时延初始值，并对除去噪声后 的电场信号和磁场信号的进行处理，确定测距目标之间的通信距离。
[0009] 可选地，所述S1之前包括：
[0010] 设置电磁场时延初始值Λ)、电磁场时延差值ΔΒ，采样个数N、发射信号的峰均功 率比Rtx;
[0011] 所述Sl包括：
[0012] 通过发射端将低频信号发射出去；
[0013] 通过电场接收天线获取发射信号中的电场信号并通过磁场接收天线获取发射信 号中的磁场信号；
[0014] 通过自适应阈值噪声消隐器消除所述电场信号和磁场信号中的噪声；
[0015] 将消除噪声后的电场信号和磁场信号分别存储至N个存储空间中。
[0016] 可选地，所述通过自适应阈值噪声消隐器消除所述电场信号和磁场信号中的噪声 包括：
[0017] 确定获取的电场信号和磁场信号的强度；
[0018] 根据确定的电场信号和磁场信号的强度以及设置的发射信号的峰均功率比Rtx，确 定自适应阈值噪声消隐器的阈值B :
[0019]
[0020] 其中，E(|s(k) I2)表示接收信号强度，
s(k)为接收端 接收到的信号，所述信号包括：电场信号和磁场信号，所述电场信号和磁场信号中包含着噪 声，N为采样个数，k的取值范围为1，2,……，N。
[0021] 可选地，所述S2包括：
[0022] 根据存储的电场信号和磁场信号，确定消除噪声后的电场信号和磁场信号的强 度；
[0023] 根据低频信号的传播公式，通过确定的消除噪声后的电场信号和磁场信号的强 度，初步确定测距目标之间的通信距离；
[0024] 根据测距目标之间的通信距离与电磁场时延之间的关系，初步确定电磁场时延估 计值A、、。
[0025] 可选地，所述S3包括：
[0026] 当Α·Μ-Α)|>Δ?)时，更新自适应时延估计模块的电磁场时延初始值4 = 当 -Α) < Δ?不更新自适应时延估计模块的电磁场时延初始值包.
[0027] 根据确定的电磁场时延初始值Λ，并利用自适应时延估计模块对消除噪声后的 电场信号和磁场信号进行处理，确定电磁场时延估计终值b = 6(/0,并更新电磁场时延初 始值 4 = 6(A). ?
[0028] 若电磁场时延估计终值力为定值或误差在预设范围内时，则根据所述电磁场时延 估计终值6 ,确定测距目标之间的通信距离；
[0029] 若电磁场时延估计终值处于不断变化时，则返回步骤Sl继续执行。
[0030] 本发明实施例还提供一种基于接收信号强度的自适应时延估计的测距系统，包 括：
[0031] 消除噪声单元，用于获取电场信号和磁场信号，并消除所述电场信号和磁场信号 中的噪声；
[0032] 时延初步确定单元，用于确定消除噪声后的电场信号和磁场信号的强度，并初步 确定电磁场时延估计值；
[0033] 通信距离确定单元，用于根据初步确定的电磁场时延估计值确定电磁场时延初始 值，并对除去噪声后的电场信号和磁场信号的进行处理，确定测距目标之间的通信距离。
[0034] 可选地，所述系统还包括：
[0035] 初始化单元，用于设置电磁场时延初始值/\、电磁场时延差值Ad，采样个数N、发 射信号的峰均功率比Rtx;
[0036] 所述消除噪声单元包括：
[0037] 信号发射模块，用于通过发射端将低频信号发射出去；
[0038] 电场信号接收模块，用于通过电场接收天线获取发射信号中的电场信号；
[0039] 磁场信号接收模块，用于通过磁场接收天线获取发射信号中的磁场信号；
[0040] 消除噪声模块，用于通过自适应阈值噪声消隐器消除所述电场信号和磁场信号中 的噪声；
[0041] 信号存储模块，用于将消除噪声后的电场信号和磁场信号分别存储至N个存储空 间中。
[0042] 可选地，所述消除噪声模块包括：
[0043] 接收信号强度确定子模块，用于确定获取的电场信号和磁场信号的强度；
[0044] 消隐器阈值确定子模块，用于根据确定的电场信号和磁场信号的强度以及设置的 发射信号的峰均功率比Rtx，确定自适应阈值噪声消隐器的阈值B :
[0045]
[0046] 其中，E(|s(k) I2)表示接收信号强度，
s(k)为接收端 接收到的信号，所述信号包括：电场信号和磁场信号，所述电场信号和磁场信号中包含着噪 声，N为采样个数，k的取值范围为1，2,……，N。
[0047] 可选地，所述时延初步确定单元包括：
[0048] 接收信号强度确定模块，用于根据存储的电场信号和磁场信号，确定消除噪声后 的电场信号和磁场信号的强度；
[0049] 通信距离初步确定模块，用于根据低频信号的传播公式，通过确定的消除噪声后 的电场信号和磁场信号的强度，初步确定测距目标之间的通信距离；
[0050] 时延初步确定模块，用于根据测距目标之间的通信距离与电磁场时延之间的关 系，初步确定电磁场时延估计值A 〇
[0051] 可选地，所述通信距离确定单元包括：
[0052] 时延初始值确定模块，用于当為Μ ·~?)| > Δυ时，更新自适应时延估计模块的电磁场 时延初始值=玖、、5当??_Α) 不更新自适应时延估计模块的电磁场时延初始值 Α, j
[0053] 时延终值确定模块，用于根据确定的电磁场时延初始值A，并利用自适应时 延估计模块对消除噪声后的电场信号和磁场信号进行处理，确定电磁场时延估计终值 D二0(/〇并更新电磁场时延初始值A =3(左）.
[0054] 通信距离确定模块，用于若电磁场时延估计终值为定值或误差在预设范围内 时，则根据所述电磁场时延估计终值0，确定测距目标之间的通信距离；
[0055] 返回执行模块，用于若电磁场时延估计终值D处于不断变化时，则返回步骤Sl继 续执行。
[0056] 本发明的上述技术方案的有益效果如下：
[0057] 上述方案中，通过消除噪声后的电场信号和磁场信号的强度对电磁场时延估计值 进行初步估计，并根据初步估计的电磁场时延估计值确定电磁场时延初始值，再对除去噪 声后的电场信号和磁场信号的进行处理，从而确定测距目标之间的通信距离。这样，根据初 步估计的电磁场时延估计值确定电磁场时延初始值，在一定信噪比范围内，能够避免代价 函数局部最优值对电磁场