时延估计的影响，且当测距目标在快速移动时，本发明能够根据 获取到的电场信号和磁场信号的强度不断更新自适应时延估计算法的电磁场时延初始值， 能够有效的提高自适应时延估计算法的收敛速度、电磁场时延估计精度和测距精度。
【附图说明】
[0058] 图1为本发明实施例提供的基于接收信号强度的自适应时延估计的测距方法的 方法流程图；
[0059] 图2为本发明实施例提供的发射端和接收端的结构示意图；
[0060] 图3为本发明实施例提供的时延与通信距离、路径损耗与通信距离之间的关系示 意图；
[0061] 图4为本发明实施例提供的基于接收信号强度的自适应时延估计模块的结构示 意图；
[0062] 图5为本发明实施例提供的基础自适应时延估计模块的结构示意图；
[0063] 图6为本发明实施例提供的基于接收信号强度的自适应时延估计模块对SETDE算 法的优化结果示意图。
【具体实施方式】
[0064] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具 体实施例进行详细描述。
[0065] 本发明针对现有的电磁场时延估计误差大、测距误差大的问题，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。
[0066] 实施例一
[0067] 参看图1所示，本发明实施例提供的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：
[0068] 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；
[0069] S2 :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；
[0070] 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。
[0071] 本发明实施例所述的基于接收信号强度（Received Signal Strength, RSS)的自 适应时延估计的测距方法，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时延估计的影响，且当测距目标在快速移动时，本发明能够 根据获取到的电场信号和磁场信号的强度不断更新自适应时延估计算法的电磁场时延初 始值，能够有效的提高自适应时延估计算法的收敛速度、电磁场时延估计精度和测距精度。
[0072] 本发明实施例中，接收信号包括：电场信号和磁场信号。
[0073] 在前述基于接收信号强度的自适应时延估计的测距方法的【具体实施方式】中，可选 地，所述Sl之前包括：
[0074] 设置电磁场时延初始值、电磁场时延差值ΔΒ，米样个数N、发射信号的峰均功 率比Rtx;
[0075] 所述Sl包括：
[0076] 通过发射端将低频信号发射出去；
[0077] 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；
[0078] 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；
[0079] 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。
[0080] 本发明实施例中，可以分别根据接收到的信号强度或者电磁场的时延来确定测距 目标之间的通信距离。但是在复杂的环境中，由于建筑物遮挡等原因，接收信号的衰减不只 与通信距离相关，同时当接收端信噪比较低时，接收信号强度计算会有误差，因此基于接收 信号强度的测距方法不够精确，但是，低频信号可以更好地穿透建筑物，在非视距以及信噪 比较低的情况下也能够有效的提取时延信息，因此更加适合室内测距。
[0081] 本发明实施例中，例如，可以通过发射端的发射天线将低频信号发射出去，再利用 接收天线接收发射信号中的电场信号和磁场信号，接收到电场信号和磁场信号后，还需设 置接收机211的采样个数N用于对电场信号和磁场信号进行采样，采样后的电场信号和磁 场信号由自适应时延估计模块213进行自适应处理。参看图2所示，发射端的发射天线可 以为电场天线，发射端的发射机201通过电场天线202将低频信号203发射出去，此处低频 信号频率可调，调制方式可选，发射功率可调，所述低频信号为低频窄带信号。接收端的接 收机211与发射机201之间的距离为r204,接收天线包括：磁场接收天线205和电场接收 天线206,分别接收发射信号中的磁场信号和电场信号。为了减小噪声对接收信号强度的影 响，接收到的磁场信号和电场信号分别通过AGC\滤波器模块208、AGC\滤波器模块207滤 除噪声，此处AGC放大倍数可调，滤波器根据发射信号特征选取，经过AGC\滤波器模块调理 后的磁场信号和电场信号分别通过AD采样器210、AD采样器209进行采样，采样频率根据 信号频率、测距精度要求可调。本发明实施例中，发射天线可以为各种电场天线，接收天线 可以为各种电场接收天线和磁场接收天线，例如，电场天线、电场接收天线可以采用单极子 天线，磁场天线、磁场接收天线可以采用环形天线。
[0082] 本发明实施例中，为了减少S2中计算RSS值时的计算负载，将Sl中采样后的电场 信号和磁场信号分别存储至N个存储空间中，以便在S2中再次利用。
[0083] 在前述基于接收信号强度的自适应时延估计的测距方法的【具体实施方式】中，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：
[0084] 确定获取的电场信号和磁场信号的强度；
[0085] 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 :
[0086]
[0087] 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。
[0088] 本发明实施例中，用接收信号的平均功率式（1)表示接收信号强度RSS :
[0089]
[0090] 式（1)中，s(k)为接收端接收到的信号，s(k)中包含电场信号、磁场信号和噪声，N 为采样个数，k的取值范围为1，2,……，N。因此，通过RSS初步计算电磁场时延估计值时， 计算误差源自RSS值中同时包括电场信号强度、磁场信号强度和噪声强度。为了使电磁场 时延估计误差尽量小，必须在计算RSS值时，尽可能去除噪声的影响，本发明中通过自适应 阈值噪声消隐器滤除幅值超过阈值的噪声，滤除噪声后的接收信号s' (k)表示为式（2):
[0091]
[0092] 式⑵中，B是自适应阈值噪声消隐器的阈值，当阈值B设置过小时，大部分的目 标信号（目标信号包括：电场信号、磁场信号）会被滤除，增加 RSS值的计算误差；当阈值B 设置过大时，对噪声的消隐作用有限。在室内测距环境中，会随着测距目标的移动而变化， 因此阈值B需要根据接收端目标信号的强度变化而自适应改变，当自适应噪声消隐器的阈 值B等于目标信号的峰值时，消隐效果最佳。
[0093] 本发明实施例中，目标信号的峰值可以通过峰均功率比（Peak-to-Average Power Ratio, PAPR)来计算。峰均功率比的定义为式（3):
[0094]
[0095] 本发明实施例中，假设发射端目标信号的峰均功率比为Rtx，接收端含有噪声的信 号为s(k)，则自适应噪声消隐器的阈值B可以用式（4)表示：
[0096]
[0097] 在前述基于接收信号强度的自适应时延估计的测距方法的【具体实施方式】中，可选 地，所述S2包括：
[0098] 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；
[0099] 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；
[0100] 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I 〇
[0101] 本发明实施例中，根据存储的采样后的接收信号强度RSS，以及低频信号传播模 型、电磁场时延与测距目标之间的通信距离的关系，初步确定测距目标之间的通信距离和 电磁场时延估计值其中，电磁场时延Δ t与测距目标之间的通信距离r的关系表示为 式（5):
[0102]