北京航空航天大学曹耀光获国家专利权
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龙图腾网获悉北京航空航天大学申请的专利一种基于信道状态信息的车辆无线非接触感知方法和系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118018951B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-25发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410251371.0,技术领域涉及:H04W4/02;该发明授权一种基于信道状态信息的车辆无线非接触感知方法和系统是由曹耀光;张博奥;高灵飞;杨世春;卢家怿;闫啸宇;刘新华;任秉韬设计研发完成,并于2024-03-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于信道状态信息的车辆无线非接触感知方法和系统在说明书摘要公布了:本发明提出了一种基于信道状态信息的车辆无线非接触感知方法和系统,使用分米波作为无线感知的信号源,不受周围光线的影响,非接触式感知周围的环境感知精度高,经分窗计算移动能量值确定障碍物再判断其置信度以确认目标物体,并通过构建相互垂直的菲涅尔区的边界交点实现目标物体的精确定位,易于实现及应用,并有效地减少了自动驾驶汽车感知的误识别,能够无线非接触感知识别及定位,感知精度高,具有巨大的应用前景。
本发明授权一种基于信道状态信息的车辆无线非接触感知方法和系统在权利要求书中公布了:1.一种基于信道状态信息的车辆无线非接触感知方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、在车辆顶部布置一个支持测量信道状态信息的分米波信号发射端以及两个均与所述分米波信号发射端对应的提供信道状态信息的分米波信号接收端,由分米波信号接收端接收分米波信号发射端发出的环境感知数据包并从中提取信道状态信息作为测量的无线感知分米波信号; S2、对信道状态信息进行分窗,并计算每个分窗的移动能量值,对连续出现的移动能量值进行检测,感知周围环境并预测碰撞的可能性,在所述连续出现的移动能量值超过设定的障碍物阈值时判断周围存在障碍物; S3、计算周围存在的所述障碍物的置信度,当置信度超过设定的置信度阈值,则确定为无线非接触感知到的目标物体; S4、对无线非接触感知到的目标物体进行定位:两个分米波信号接收端同时从分米波信号发射端获取测量的无线感知分米波信号包含若干对载波,所述若干对载波中的至少一对载波,以分米波信号发射端的位置和第一分米波信号接收端的位置为椭圆两焦点,构建M层菲涅尔区;所述若干载波中的至少另一对载波,以分米波信号发射端的位置和第二分米波信号接收端的位置为椭圆两焦点,构建N层菲涅尔区,且所述N层菲涅尔区与所述M层菲涅尔区相互垂直;根据第一分米波信号接收端在一时间段内接收到的所述无线感知分米波信号,在所述M层菲涅尔区中,根据菲涅尔相位差和菲涅尔相位偏移,确定目标物体位于的菲涅尔区层级;根据第二分米波信号接收端在相应时间段内接收到的所述无线感知分米波信号,在所述N层菲涅尔区中,根据菲涅尔相位差和菲涅尔相位偏移,确定目标物体位于的菲涅尔区层级;确定目标物体在M层菲涅尔区中位于的所述菲涅尔区层级与N层菲涅尔区中位于的所述菲涅尔区层级的边界交点,并根据所述边界交点确定目标物体的位置; S1步骤中,提取信道状态信息后通过卡尔曼滤波算法进行滤波融合及误差补充处理,处理后信道状态信息作为测量的无线感知信号;S2步骤中,对处理后的信道状态信息进行分窗; S2步骤中,计算每个分窗的移动能量值具体为:先计算出一个长窗口信号的均值,并将信道状态信息减去此均值,以去除CSI中的直流分量,然后把分窗后的信号通过FFT变换从时域转换到频域,得到FFT变换结果的各个系数,再根据各个系数计算移动能量; S3步骤是利用神经网络计算置信度及确定具体种类,通过预先采集的大量带有人工标注的信道状态信息的数据,训练神经网络,所述神经网络的输入为信道状态信息,输出为所述障碍物的种类及其置信度; 所述M层菲涅尔区和N层菲涅尔区均是收发端周围形成的一系列同心椭圆-菲涅尔区,且第一层菲涅尔区信号传播路径比各自对应收发端距离多半个波长,第二层菲涅尔区信号传播路径比各自对应收发端距离多半个波长,每层菲涅尔区比前一层多半个波长; 该S4步骤是通过目标物体在构建相互垂直的菲涅尔区中分别位于所述菲涅尔区层级的边界交点实现目标物体的精确定位,定位流程:首先,第一接收设备R1和第二接收设备R2同时从发送设备T接收无线感知分米波信号,所述无线感知分米波信号包含两个或更多载波;其次,这对所述两个或更多载波中的至少一对载波A,以发送设备T的位置、第一接收设备R1的位置为椭圆焦点,构建多个载波的M层菲涅尔区;接下来,针对所述两个或更多载波中的至少一对载波B,以发送设备T的位置、第二接收设备R2的位置为椭圆焦点,构建多个载波的N层菲涅尔区,所述M层菲涅尔区和N层菲涅尔区均是收发端周围形成的一系列同心椭圆-菲涅尔区,所述N层菲涅尔区与所述M层菲涅尔区相互垂直;定义最内层的椭圆为第一菲涅尔区即第一层菲涅尔区,第一和第二层椭圆之间的椭圆环被定义为第二菲涅尔区即第二层菲涅尔区,并以此类推定义第M层菲涅尔区或第N层菲涅尔区,而每一层椭圆本身被定义为相应菲涅尔区的边界;第一层菲涅尔区信号传播路径比各自对应收发端距离多半个波长,第二层菲涅尔区信号传播路径比各自对应收发端距离多半个波长,每层菲涅尔区比前一层多半个波长,空间中布满了这种菲涅尔区。
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