无线测距方法和装置与流程

  2.在测量无线发射设备(例如是蓝牙设备a)与无线接收设施(例如是蓝牙设备b)之间的距离时，通常的做法由无线发射设备在单个信道上发射无线信号，比较发射信号功率与接收到的接收信号功率的差(即路径损耗)，根据自由空间损耗模型推断无线信号的传播路径长度，将该长度近似为两个无线设备之间的距离。

  3.本技术的目的是提供一种无线.本技术采用如下技术方案：一种无线测距方法，用于测量无线发送设备与无线接收设施之间的距离，所描述的方法包括：

  5.分别根据多个信道的接收信号功率和发射信号功率计算得到多个第一距离值，其中，所述第一距离值表征所述无线信号传播路径的长度；

  6.根据所述多个第一距离值得到第二距离值，所述第二距离值作为测量得到的所述无线发射设备与所述无线接收设施之间的距离。

  7.本技术采用如下技术方案：一种无线.第一距离计算模块，用于分别根据多个信道的接收信号功率和发射信号功率计算得到多个第一距离值，其中，所述第一距离值表征所述无线信号传播路径的长度；

  9.第二距离计算模块，用于根据所述多个第一距离值得到第二距离值，所述第二距离值作为测量得到的所述无线发射设备与所述无线接收设施之间的距离。

  10.本技术采用如下技术方案：一种无线测距装置，包括：存储器和处理器，所述存储器存储指令，所述处理器运行所述指令以执行前述的无线.与现存技术相比，本技术的有益效果为：由于不同信道受到的多径干扰不同(受多径干扰严重的信道占少数)，且不同信号的多径干扰具有一定的关联，基于不同信道的路径损耗计算得到的多个第一距离值做多元化的分析得到的第二距离值更能反应无线发射设备与无线是本技术发明人实验得到的不同信道的接收信号强度rssi与频率的关系图。

  13.图2是本技术实施例提出的无线是本技术实施例提出的神经网络的结构图。

  15.图4是本技术实施例提出的无线是本技术另一实施例提出的无线测距装置的框图。

  17.在本技术中，应理解，诸如“包括”或“具有”等术语旨在指示本说明书里面存在所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，但是并不排除存在一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在的可能性。

  18.另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。

  20.参考图1，本技术的发明人研究之后发现，无线发射设备发出的无线信号到达无线接收设施存在多个传播路径。无线信号可以沿直线传播至无线接收设施，能够最终靠地面反射或墙面反射后到达无线接收设施。这样，到达无线接收设施的无线信号的幅度和相位都是不同的。这些信号可能是互相增强，也可能是互相抵消。这就导致依靠单个信道的路径损耗所推断出的无线发射设备与无线接收设施之间的距离值是不准确的。

  21.参考图2，接收信号强度指示(rssi)表示接收信号功率与发射信号功率的相对关系。对于个别信道，接收信号强度指示是很小的，也就是多径现象造成接收信号功率相对于发射信号功率衰减很大，据此推断出的无线发射设备与无线接收设施二者之间的距离值会远大于二者线.基于以上分析，本技术的实施例提供一种无线测距方法，用于测量无线发送设备与无线接收设施之间的距离。参考图2，所描述的方法包括以下步骤。

  23.步骤101、分别根据多个信道的接收信号功率和发射信号功率计算得到多个第一距离值，所述第一距离值表征所述无线信号传播路径的长度。

  24.也就是无线发射设备依次在不同的信道发射无线信号。测量无线接收设施接收到的不同信道的接收信号的功率。根据发射信号功率与接收信号功率的差得到路径损耗。然后根据自由空间损耗模型和路径损耗计算得到第一距离值。

  26.步骤102、根据所述多个第一距离值得到第二距离值，所述第二距离值作为测量得到的所述无线发射设备与所述无线接收设施之间的距离。

  27.由于不同信道受到的多径干扰不同(受多径干扰严重的信道占少数)，且不同信号的多径干扰具有一定的关联，基于不同信道的路径损耗计算得到的多个第一距离值进行统计分析得到的第二距离值更能反应无线发射设备与无线接收设施的线.在一些实施例中，按照如下公式根据每个信道的接收信号功率和发射信号功率计算得到一个第一距离值：

  30.其中，p1为所述信道的发射信号功率，单位为dbm，p2为所述信道的接收信号功率，单位为dbm，f为所述单个信道的中心频率，单位为mhz，d为所述第一距离值，单位为km。

  31.以上是根据自由空间损耗模型和路径损耗计算得到第一距离值的一种具体的计算方法。

  35.是因为受到多径干扰较为显著的只是部分信道，采用第一距离值中的最大值或中位数值作为测量得到的无线发射设备与无线接收设施之间的距离值相对而言可信度更高。

  37.将所述多个第一距离值以及其中的中位数值和最大值输入神经网络，其中，所述神经网络的输入层连接(也即是将所述神经网络的输入值的线性组合叠加一个偏移量所得结果输入单个神经元)，所述单个神经元的输出作为所述第二距离值。

  2个第一距离值、其中的中位数值、以及其中的最大值，w1至wn为n个比例系数，b为偏移量。需要说明的是，n

  39.可选地，所述单个神经元的激活函数采用relu激活函数。如此，能够保证模型的输出均为正值，从而激活函数的输出可以直接作为第二距离值。

  40.在对该神经网络进行参数优化的步骤中，例如能够使用adam算法进行参数优化，损失函数能选择均方误差函数。

  41.模型训练以及测试过程中的数据可以是根据实验测量得到的。例如，手动测量无线发射设备与无线接收设施的真实距离，然后分别在不同的信道上发射无线信号，计算路径损耗，根据路径损耗推断出第一距离值。

  43.具体地，首先随机生成多个不同延时的传播路径(无线信号认为是以光速传播，一个延时也就对应一个传播路径的长度)。随后计算无线发射信号在不同传播路径上的路径损耗(由于总体的频率差异相对2.4ghz很小，所以路径损耗可以认为是一致的。相位延迟是后面的转频域的过程体现)，得到模拟的接收信号的波形。随后将时域的接收信号转换至频域，选择该频谱中对应于该单个频点的频率值的信号强度值作为接收信号的强度值。

  44.在一些实施例中，所述无线发送设备与所述无线接收设施均为蓝牙设备。即二者通过依次在多个信道收发蓝牙信号来实现无线.发明人以蓝牙测距为例做试验，比较传统测距方法与本技术实施例所提出的测距方法。

  46.在室内环境下，蓝牙发射设备与蓝牙接收设施的线个信道进行无线.采用传统方案，即只取一个信道的路径损耗计算得到的距离值与线.由于受到多径干扰较为严重的只是部分信道，所有信道计算得到的第一距离值中的最大值与线.由于受到多径干扰的只是部分信道，所有信道计算得到的第一距离值中的中位值与线.由于不同的多径对各信道的影响是相互关联的，采用前述机器学习的方法得到的第二距离值与线.基于与前述实施例相同的发明构思，本技术的实施例还提供一种无线，用于分别根据多个信道的接收信号功率和发射信号功率计算得到多个第一距离值，其中，所述第一距离值表征所述无线信号传播路径的长度；

  53.第二距离计算模块2，用于根据所述多个第一距离值得到第二距离值，所述第二距离值作为测量得到的所述无线发射设备与所述无线接收设施之间的距离。

  54.可选地，所述第一距离计算模块1具体用于按照如下公式根据每个信道的接收信号功率和发射信号功率计算得到一个第一距离值：

  56.其中，p1为所述信道的发射信号功率，单位为dbm，p2为所述信道的接收信号功率，单位为dbm，f为所述单个信道的中心频率，单位为mhz，d为所述第一距离值，单位为km。

  61.将所述多个第一距离值以及其中的中位数值和最大值输入神经网络，其中，所述神经网络的输入层连接单个神经元，所述单个神经元的输出作为所述第二距离值。

  64.参考图5，本技术的实施例还提供一种无线测距装置，包括：存储器和处理器，所述存储器存储指令，所述处理器运行所述指令以执行前述的无线.本技术中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

  66.本技术的保护范围不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变形而不脱离本技术的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本技术权利要求及其等同技术的范围，则本技术的意图也包含这些改动和变形在内。

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