一种基于多峰追踪的UWB信号检测方法与流程

本发明涉及超宽带通信，尤其是涉及一种基于多峰追踪的uwb信号检测方法。

背景技术：

1、目前基于gnss的室外定位技术相对成熟，但在室内由于卫星信号容易受到遮挡而无法完成正常定位服务，且定位精度不能满足服务需求。近年来人们对于高精度的定位服务的需求愈加强烈，据统计，人们70％-80％的活动发生在室内，因此开展室内定位技术有着十分重要的意义。

2、基于各种不同的需求，许多相应的定位技术已经展现出来，并取得了不错的效果，例如红外线、射频识别、超声波、wifi、蓝牙、zigbee、视觉定位等技术。然而上述技术都有各自的缺陷，要么定位精度低，要么对环境的要求苛刻，无法满足人们对室内定位感知系统精度高、环境自适应好的要求。

3、超带宽(ultrawide band,uwb)定位技术能够实现高精度的室内定位，相比于其他无线定位技术，uwb具有抗干扰能力强、带宽极宽、传输速率快、功率消耗小等诸多优势。然而，uwb技术也属于无线通信技术的一种，对于无线通信技术，关键的一项技术就是信号检测技术，信号检测的灵敏度直接关乎uwb的测距范围。因此，如何在低信噪比以及强干扰下保证信号检测的灵敏度，对uwb在复杂场景的应用有着重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于多峰追踪的uwb信号检测方法，对互相关结果取绝对值处理，弱化了载波频偏的影响；对取绝对值后的互相关运算结果进行符号间滤波处理，弱化了噪声的影响；通过多峰检测，保持较低复杂度的同时，提高了信号检测的灵敏度，具有较好的抗多径的性能。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于多峰追踪的uwb信号检测方法，包括以下步骤：

3、s1、对adc采样后的信号与本地序列进行互相关运算并取绝对值处理；

4、s2、对取绝对值后的互相关运算结果进行符号间滤波处理；

5、s3、利用滤波处理后的结果，根据需要追踪的峰值数对每个符号的峰值索引进行提取；

6、s4、利用提取的峰值索引进行峰值周期性检测，峰值周期性检测分为捕获和跟踪两个阶段。

7、优选的，在步骤s4中，所述利用提取的峰值索引进行峰值周期性检测，具体步骤如下：

8、s41、通过捕获阶段确定需要跟踪的峰值索引；

9、s42、在跟踪阶段，通过对追踪的峰值索引进行跟踪并更新周期检测计数器；

10、s43、在跟踪阶段，当周期检测计数器减少到零，说明跟踪失败，回到步骤s41的捕获阶段；

11、s44、在跟踪阶段，当周期检测计数的值达到设定阈值后，信号检测成功，完成信号检测。

12、优选的，在步骤s41中，所述通过捕获阶段确定需要跟踪的峰值索引，具体为：

13、记录上一个符号的峰值索引为ilast(ml)，并且记录当前符号的峰值索引icur(mc)，其中，ml和mc的取值均为1～npeak；

14、当mod(n，nsmp)＝0，进行峰值周期检查，当存在abs(icur(mc)-ilast(ml))≤dth时，idet＝icur(mc)，其中，idet为捕获的峰值索引，dth为形成周期性的检测阈值。

15、优选的，在步骤s42中，所述通过对追踪的峰值索引进行跟踪并更新周期检测计数器，具体为：

16、当mod(n，nsmp)＝0时，进行峰值周期检查，如果出现abs(icur(mc)-idet)≤dth，则cpeak＝cpeak+1，并更新跟踪的峰值索引idet＝icur(mc)；如果遍历icur(mc)，不存在abs(icur(mc)-idet)≤dth，则cpeak＝cpeak-1，其中，cpeak为峰值周期检测计数器。

17、优选的，在步骤s1中，所述对adc采样后的信号与本地序列进行互相关运算并取绝对值处理，具体计算公式如下：

18、

19、其中，scorr为互相关运算并取绝对值，ssig为adc采样后的信号，sloc为本地序列，n表示数据点的索引，τ为基于n的变量系数，nsmp为一个符号周期包含的采样点数。

20、优选的，在步骤s2中，所述对取绝对值后的互相关运算结果进行符号间滤波处理，具体计算公式如下：

21、siir(n)＝siir(n-nsmp)+ωiir*(scorr(n)-siir(n-nsmp))

22、其中，siir(n)为第n个互相关数据对应的滤波后的结果，ωiir为滤波系数。

23、优选的，在步骤s3中，所述利用滤波处理后的结果，根据需要追踪的峰值数对每个符号的峰值索引进行提取，具体为：

24、首先，定义三个变量ilast、icur和vpeak，ilast为记录上一个符号的峰值索引，icur为当前符号的峰值索引，vpeak为当前符号的峰值，ilast、icur和vpeak均为1*npeak的矩阵变量，npeak为要跟踪的峰值数；

25、当满足mod(n,nsmp)＝1时，将icur赋值给ilast，并对icur和vpeak进行清空，开始峰值索引提取；

26、对于每个siir(n)，首先判断其是否是极值点，如果是极值点，将其与当前存储的峰值进行比较，得到其需要更新的峰值位置；

27、得到需要更新的峰值位置mi后，对存储的峰值序列进行更新，当mod(n,nsmp)＝0时，该符号的峰值索引提取结束，进入步骤s4进行周期性检测。

28、因此，本发明采用上述一种基于多峰追踪的uwb信号检测方法，有益效果如下：

29、(1)本发明通过对互相关结果取绝对值处理后，弱化了载波频偏对信号检测的影响。

30、(2)本发明通过对取绝对值后的互相关运算结果进行符号间滤波处理，弱化了噪声的影响，提供了信号检测的灵敏度。

31、(3)本发明通过同时对多峰进行检测并追踪，在保持较低复杂度的同时，提高了信号检测的灵敏度，同时具有非常好的抗多径的性能。

32、(4)本发明在追踪过程中，峰值周期检测成功周期检测计数增加，峰值周期检测成功失败周期检测计数减少，极大的降低了误检率。

33、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种基于多峰追踪的uwb信号检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于多峰追踪的uwb信号检测方法，其特征在于，在步骤s4中，所述利用提取的峰值索引进行峰值周期性检测，具体步骤如下：

3.根据权利要求2所述的一种基于多峰追踪的uwb信号检测方法，其特征在于，在步骤s41中，所述通过捕获阶段确定需要跟踪的峰值索引，具体为：

4.根据权利要求2所述的一种基于多峰追踪的uwb信号检测方法，其特征在于，在步骤s42中，所述通过对追踪的峰值索引进行跟踪并更新周期检测计数器，具体为：

5.根据权利要求1所述的一种基于多峰追踪的uwb信号检测方法，其特征在于，在步骤s1中，所述对adc采样后的信号与本地序列进行互相关运算并取绝对值处理，具体计算公式如下：

6.根据权利要求1所述的一种基于多峰追踪的uwb信号检测方法，其特征在于，在步骤s2中，所述对取绝对值后的互相关运算结果进行符号间滤波处理，具体计算公式如下：

7.根据权利要求1所述的一种基于多峰追踪的uwb信号检测方法，其特征在于，在步骤s3中，所述利用滤波处理后的结果，根据需要追踪的峰值数对每个符号的峰值索引进行提取，具体为：

技术总结
本发明公开了一种基于多峰追踪的UWB信号检测方法，包括以下步骤：S1、对ADC采样后的信号与本地序列进行互相关运算并取绝对值处理；S2、对取绝对值后的互相关运算结果进行符号间滤波处理；S3、利用滤波处理后的结果，根据需要追踪的峰值数对每个符号的峰值索引进行提取；S4、利用提取的峰值索引进行峰值周期性检测，峰值周期性检测分为捕获和跟踪两个阶段。本发明采用上述的一种基于多峰追踪的UWB信号检测方法，对互相关结果取绝对值处理，弱化了载波频偏的影响；对取绝对值后的互相关运算结果进行符号间滤波处理，弱化了噪声的影响；通过多峰检测，保持较低复杂度的同时，提高了信号检测的灵敏度，具有较好的抗多径的性能。

技术研发人员：黄先日,张强,杨旭磊,王嘉诚
受保护的技术使用者：青岛柯锐思德电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16