基于通信基站的场景重建方法及装置、设备及存储介质

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于通信基站的场景重建方法及装置、设备及存储介质。

背景技术

随着通信技术的蓬勃发展，泛在智能感知达到了更加广泛的感知、更加紧密的互联互通以及更加深入的智能推演，随着人们对通信感知一体化的需求日益增加，场景重建技术成为一个具有应用前景的方向。

在现有技术中，人们利用传统的激光同步定位与地图构建技术、激光点云技术、双目视频三维成像技术，实现了对场景的重建。

由于现有技术的成本费用高昂、稳定性受环境影响大且技术尚未需要实现建立数据库进行模型学习，对不同场景的泛化能力弱，存在高成本、场景重建效率低且稳定性差的技术问题。

发明内容

本申请提供一种基于通信基站的场景重建方法及装置、设备及存储介质，用以解决现有技术方案高成本、场景重建效率低且稳定性差的技术问题。

第一方面，本申请提供一种基于通信基站的场景重建方法，包括：

基于通信基站向目标空间发射混合信号，并接收混合信号的反射信号；

基于反射信号确定信道状态信息，并基于信道状态信息确定目标信号传播参数；

基于目标信号传播参数和反射信号确定目标三维位置信息，以对目标空间进行场景重建。

可选地，基于反射信号确定信道状态信息，并基于信道状态信息确定目标信号传播参数，包括：

基于反射信号确定信道状态信息，并基于信道状态信息确定第一信号传播参数；

基于通信基站的至少两个接收通道确定至少两个方向的第一信号传播参数的和差比值，确定第二信号传播参数；

基于第一信号传播参数和第二信号传播参数构建字典矩阵，确定目标信号传播参数。

可选地，基于信道状态信息确定第一信号传播参数，包括：

基于通信基站的多个信道构建时变信道模型，基于时变信道模型确定阵列流形；

基于信道状态信息和阵列流形，确定第一信号传播参数；其中，第一信号传播参数包括俯仰角参数和时延参数。

可选地，基于通信基站的至少两个接收通道确定至少两个方向的第一信号传播参数的和差比值，确定第二信号传播参数，包括：

基于通信基站的左右阵元或上下阵元对应的至少两个接收通道，确定至少两个方向的和差波束；

将至少两个方向的和差波束的比值确定为第一信号传播参数的和差比值，基于和差比值确定第二信号传播参数；其中，第二信号传播参数包括基于和差波束调整后的俯仰角参数。

可选地，基于第一信号传播参数和第二信号传播参数构建字典矩阵，确定目标信号传播参数，包括：

基于第一信号传播参数中的时延参数和第二信号传播参数对应的俯仰角参数，构建字典矩阵；

基于字典矩阵，确定目标信号传播参数。

可选地，基于通信基站向目标空间发射混合信号，并接收混合信号的反射信号，包括：

基于通信基站通过波束赋形技术生成混合信号；

基于通信基站的预设覆盖物范围向目标空间反射混合信号，并接收目标空间基于混合信号反射的反射信号。

可选地，基于目标信号传播参数和反射信号确定目标三维位置信息，包括：

对多个预设覆盖物范围对应的反射信息进行聚类和滤波，确定多个目标三维位置信息；

基于预设算法对通信基站的覆盖物对应的多个目标三维位置信息进行分类和修正，以对目标空间进行场景重建。

第二方面，本申请提供了一种基于通信基站的场景重建装置，包括：

第一处理模块，用于基于通信基站向目标空间发射混合信号，并接收混合信号的反射信号；

确定模块，用于基于反射信号确定信道状态信息，并基于信道状态信息确定目标信号传播参数；

第二处理模块，用于基于目标信号传播参数和反射信号确定目标三维位置信息，以对目标空间进行场景重建。

可选地，第一处理模块还用于：

基于通信基站通过波束赋形技术生成混合信号；

基于通信基站的预设覆盖物范围向目标空间反射混合信号，并接收目标空间基于混合信号反射的反射信号。

可选地，确定模块还用于：

基于反射信号确定信道状态信息，并基于信道状态信息确定第一信号传播参数；

基于通信基站的至少两个接收通道确定至少两个方向的第一信号传播参数的和差比值，确定第二信号传播参数；

基于第一信号传播参数和第二信号传播参数构建字典矩阵，确定目标信号传播参数。

可选地，确定模块还用于：

基于通信基站的多个信道构建时变信道模型，基于时变信道模型确定阵列流形；

基于信道状态信息和阵列流形，确定第一信号传播参数；其中，第一信号传播参数包括俯仰角参数和时延参数。

可选地，确定模块还用于：

基于通信基站的左右阵元或上下阵元对应的至少两个接收通道，确定至少两个方向的和差波束；

将至少两个方向的和差波束的比值确定为第一信号传播参数的和差比值，基于和差比值确定第二信号传播参数；其中，第二信号传播参数包括基于和差波束调整后的俯仰角参数。

可选地，确定模块还用于：

基于第一信号传播参数中的时延参数和第二信号传播参数对应的俯仰角参数，构建字典矩阵；

基于字典矩阵，确定目标信号传播参数。

可选地，第二处理模块还用于：

对多个预设覆盖物范围对应的反射信息进行聚类和滤波，确定多个目标三维位置信息；

基于预设算法对通信基站的覆盖物对应的多个目标三维位置信息进行分类和修正，以对目标空间进行场景重建。

第三方面，一种基于通信基站的场景重建设备，包括：处理器和存储器；

存储器存储计算机执行指令；

处理器执行存储器存储的计算机执行指令，使得基于通信基站的场景重建设备执行第一方面中任一项的基于通信基站的场景重建方法。

第四方面，一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现如第一方面任一项的基于通信基站的场景重建方法。

本申请提供的基于通信基站的场景重建方法及装置、设备及存储介质，该方法基于通信基站向目标空间发射混合信号，并接收混合信号的反射信号；基于反射信号确定信道状态信息，并基于信道状态信息确定目标信号传播参数；基于目标信号传播参数和反射信号确定目标三维位置信息，以对目标空间进行场景重建；从而通信基站通过波束赋形技术向目标空间发射混合信号，经基站的覆盖物反射后，通信基站从反射信号中提取对应的信道状态信息，确定目标信号的俯仰角度以及信号时延参数，信号时延参数与由和差波束算法调整后的俯仰角参数共同构造字典矩阵，确定目标信号的传播参数，再结合预设的K-means聚类算法和Kalman滤波算法对反射信息进行聚类和滤波，确定目标空间的三维位置信息，最终实现对目标空间的场景重建；因此，本申请提供的方法，实现了降低应用成本、提高场景重建效率和稳定性的技术效果。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请实施例提供的基于通信基站的场景重建方法流程图一；

图2为本申请实施例提供的基于通信基站的场景重建方法流程图二；

图3为本申请实施例提供的基于通信基站的场景重建方法流程图三；

图4为本申请实施例提供的基于通信基站的场景重建装置的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的基于通信基站的场景重建设备的硬件结构图。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的设备和方法的例子。

在现有技术中，人们利用传统的激光同步定位与地图构建技术、激光点云技术、双目视频三维成像技术，实现了对场景的重建。

由于现有技术的成本费用高昂、稳定性受环境影响大且技术尚未需要实现建立数据库进行模型学习，对不同场景的泛化能力弱，存在高成本、场景重建效率低且稳定性差的技术问题。

本申请提供的基于通信基站的场景重建方法及装置、设备及存储介质，该方法基于通信基站向目标空间发射混合信号，并接收混合信号的反射信号；基于反射信号确定信道状态信息，并基于信道状态信息确定目标信号传播参数；基于目标信号传播参数和反射信号确定目标三维位置信息，以对目标空间进行场景重建；从而通信基站通过波束赋形技术向目标空间发射混合信号，经基站的覆盖物反射后，通信基站从反射信号中提取对应的信道状态信息，确定目标信号的俯仰角度以及信号时延参数，信号时延参数与由和差波束算法调整后的俯仰角参数共同构造字典矩阵，确定目标信号的传播参数，再结合预设的K-means聚类算法和Kalman滤波算法对反射信息进行聚类和滤波，确定目标空间的三维位置信息，最终实现对目标空间的场景重建；因此，本申请提供的方法，实现了降低应用成本、提高场景重建效率和稳定性的技术效果。

下面以具体的实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

图1为本申请实施例提供的基于通信基站的场景重建方法流程图一。如图1所示，本实施例提供的基于通信基站的场景重建方法，包括：

S101、基于通信基站向目标空间发射混合信号，并接收混合信号的反射信号；

S102、基于反射信号确定信道状态信息，并基于信道状态信息确定目标信号传播参数；

本实施例中，目标信号传播参数包括俯仰角度和时延参数。

S103、基于目标信号传播参数和反射信号确定目标三维位置信息，以对目标空间进行场景重建。

本申请提供的基于通信基站的场景重建方法，该方法基于通信基站向目标空间发射混合信号，并接收混合信号的反射信号；基于反射信号确定信道状态信息，并基于信道状态信息确定目标信号传播参数；基于目标信号传播参数和反射信号确定目标三维位置信息，以对目标空间进行场景重建；从而通信基站通过波束赋形技术向目标空间发射混合信号，经基站的覆盖物反射后，通信基站从反射信号中提取对应的信道状态信息，确定目标信号的俯仰角度以及信号时延参数，信号时延参数与由和差波束算法调整后的俯仰角参数共同构造字典矩阵，确定目标信号的传播参数，再结合预设的K-means聚类算法和Kalman滤波算法对反射信息进行聚类和滤波，确定目标空间的三维位置信息，最终实现对目标空间的场景重建；因此，本申请提供的方法，实现了降低应用成本、提高场景重建效率和稳定性的技术效果。

图2为本申请实施例提供的基于通信基站的场景重建方法流程图二。如图2所示，本申请实施例提供的基于通信基站的场景重建方法，包括：

S201、基于通信基站通过波束赋形技术生成混合信号；

本实施例中，波束赋形技术生成混合信号的公式为：

其中，N为天线单元的个数，M为通道数量，d为阵元间距等于半波长，N/M为接收后的信号幅值增益，θ，

空间中某方向波束赋形后的空间信号矢量为

其中

其中，

S202、基于通信基站的预设覆盖物范围向目标空间反射混合信号，并接收目标空间基于混合信号反射的反射信号；

本实施例中，通信基站的预设覆盖物范围可自行设置。

S203、基于通信基站的多个信道构建时变信道模型，基于时变信道模型确定阵列流形；

本实施例中，时变信道模型构建公式为：

其中，h(τ，t)表示信道在t时刻对t-τ时刻发出的脉冲的响应，a

将上式进行傅里叶变换后再根据天线阵列的相位差信息对四通道信号进行幅值归一化处理后，可构造阵列流形：

其中，d为虚拟天线的间距，f为信号载频，c为光速，而β、γ为方向角信息。

S204、基于信道状态信息和阵列流形，确定第一信号传播参数；其中，第一信号传播参数包括俯仰角参数和时延参数；

S205、基于通信基站的左右阵元或上下阵元对应的至少两个接收通道，确定至少两个方向的和差波束；

本实施中，和差波束的表达式包括：

S206、将至少两个方向的和差波束的比值确定为第一信号传播参数的和差比值，基于和差比值确定第二信号传播参数；其中，第二信号传播参数包括基于和差波束调整后的俯仰角参数；

本实施例中，将至少两个方向的和差波束的比值确定为第一信号传播参数的和差比值，基于和差比值确定第二信号传播参数包括将和差波束进行相比，

其中，Δθ为估计角度与实际目标角度间的差值，借此可以提高测量角度得精度。

S207、基于第一信号传播参数中的时延参数和第二信号传播参数对应的俯仰角参数，构建字典矩阵；基于字典矩阵，确定目标信号传播参数；

本实施例中，构造的字典矩阵如下：

其中，Θ

Θ

其中，f为信号频点，d为天线之间的间距，c为光速，searching_β和searching_γ为向量，由β和γ的搜索范围和搜索步长确定的搜索角度值组成。

S208、对多个预设覆盖物范围对应的反射信息进行聚类和滤波，确定多个目标三维位置信息；

S209、基于预设算法对通信基站的覆盖物对应的多个目标三维位置信息进行分类和修正，以对目标空间进行场景重建；

本实施例中，基于预设算法对通信基站的覆盖物对应的多个目标三维位置信息进行分类和修正包括基于K-means聚类算法和Kalman滤波算法对通信基站的覆盖物对应的多个目标三维位置信息进行分类和修正。

通过S201至S209,使得通信基站向目标空间发射混合信号，并接收对应的反射信号；基于反射信号确定信道状态信息，并基于信道状态信息确定目标信号传播参数；基于目标信号传播参数和反射信号确定目标三维位置信息，对目标空间实现场景重建。

图3为本申请实施例提供的基于通信基站的场景重建方法流程图三。如图3所示，本申请实施例提供的基于通信基站的场景重建方法，包括：

S301、通信基站通过波束赋形技术生成混合信号；

S302、基于通信基站的预设覆盖物范围向目标空间反射混合信号，并接收目标空间基于混合信号反射的反射信号；

S303、基于通信基站的至少两个接收通道，利用和差波束算法，确定至少两个方向的第一信号传播参数的和差比值，初步得到第二信号传播参数；

S304、基于第一信号传播参数和第二信号传播参数构建字典矩阵，确定目标信号传播参数；

S305、判断是否按照预设的覆盖物范围对基站范围内的覆盖物全部进行扫描；

本实施例中，若否，则重复步骤S302至S305。

S306、若是，则对多个基站范围内的覆盖物对应的反射信息进行聚类和滤波，确定多个目标三维位置信息，并基于预设算法对通信基站的覆盖物对应的多个目标三维位置信息进行分类和修正，以对目标空间进行场景重建；

本申请提供的基于通信基站的场景重建方法，该方法基于通信基站向目标空间发射混合信号，并接收混合信号的反射信号；基于反射信号确定信道状态信息，并基于信道状态信息确定目标信号传播参数；基于目标信号传播参数和反射信号确定目标三维位置信息，以对目标空间进行场景重建；从而通信基站通过波束赋形技术向目标空间发射混合信号，经基站的覆盖物反射后，通信基站从反射信号中提取对应的信道状态信息，确定目标信号的俯仰角度以及信号时延参数，信号时延参数与由和差波束算法调整后的俯仰角参数共同构造字典矩阵，确定目标信号的传播参数，再结合预设的K-means聚类算法和Kalman滤波算法对反射信息进行聚类和滤波，确定目标空间的三维位置信息，最终实现对目标空间的场景重建；因此，本申请提供的方法，实现了降低应用成本、提高场景重建效率和稳定性的技术效果。

图4为本申请实施例提供的一种基于通信基站的场景重建装置结构示意图。如图4所示，本申请实施例提供的一种基于通信基站的场景重建装置400，包括第一处理模块401、确定模块402、第二处理模块403；

第一处理模块401，用于基于通信基站向目标空间发射混合信号，并接收混合信号的反射信号；

确定模块403，用于基于反射信号确定信道状态信息，并基于信道状态信息确定目标信号传播参数；

第二处理模块403，用于基于目标信号传播参数和反射信号确定目标三维位置信息，以对目标空间进行场景重建。

一种可能的实现方式中，第一处理模块401还用于：

基于通信基站通过波束赋形技术生成混合信号；

基于通信基站的预设覆盖物范围向目标空间反射混合信号，并接收目标空间基于混合信号反射的反射信号。

一种可能的实现方式中，确定模块402还用于：

基于反射信号确定信道状态信息，并基于信道状态信息确定第一信号传播参数；

基于通信基站的至少两个接收通道确定至少两个方向的第一信号传播参数的和差比值，确定第二信号传播参数；

基于第一信号传播参数和第二信号传播参数构建字典矩阵，确定目标信号传播参数。

一种可能的实现方式中，确定模块402还用于：

基于通信基站的多个信道构建时变信道模型，基于时变信道模型确定阵列流形；

基于信道状态信息和阵列流形，确定第一信号传播参数；其中，第一信号传播参数包括俯仰角参数和时延参数。

一种可能的实现方式中，确定模块402还用于：

基于通信基站的左右阵元或上下阵元对应的至少两个接收通道，确定至少两个方向的和差波束；

将至少两个方向的和差波束的比值确定为第一信号传播参数的和差比值，基于和差比值确定第二信号传播参数；其中，第二信号传播参数包括基于和差波束调整后的俯仰角参数。

一种可能的实现方式中，确定模块402还用于：

基于第一信号传播参数中的时延参数和第二信号传播参数对应的俯仰角参数，构建字典矩阵；

基于字典矩阵，确定目标信号传播参数。

一种可能的实现方式中，第二处理模块403还用于：

对多个预设覆盖物范围对应的反射信息进行聚类和滤波，确定多个目标三维位置信息；

基于预设算法对通信基站的覆盖物对应的多个目标三维位置信息进行分类和修正，以对目标空间进行场景重建。

本申请提供的基于通信基站的场景重建装置，第一处理模块通过基于通信基站向目标空间发射混合信号，并接收混合信号的反射信号；确定模块基于反射信号确定信道状态信息，并基于信道状态信息确定目标信号传播参数；第二处理模块基于目标信号传播参数和反射信号确定目标三维位置信息，以对目标空间进行场景重建；从而通信基站通过波束赋形技术向目标空间发射混合信号，经基站的覆盖物反射后，通信基站从反射信号中提取对应的信道状态信息，确定目标信号的俯仰角度以及信号时延参数，信号时延参数与由和差波束算法调整后的俯仰角参数共同构造字典矩阵，确定目标信号的传播参数，再结合预设的K-means聚类算法和Kalman滤波算法对反射信息进行聚类和滤波，确定目标空间的三维位置信息，最终实现对目标空间的场景重建；因此，本申请提供的方法，实现了降低应用成本、提高场景重建效率和稳定性的技术效果。

图5为本申请实施例提供的基于通信基站的场景重建设备的硬件结构图。如图5所示，该基于通信基站的场景重建设备500包括：

处理器501和存储器502；

存储器存储计算机执行指令；

处理器执行存储器502存储的计算机执行指令，使得基于通信基站的场景重建设备执行如上述的基于通信基站的场景重建方法。

应理解，上述处理器501可以是中央处理单元(英文：Central Processing Unit，简称：中央处理器)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：Digital SignalProcessor，简称：DSP)、专用集成电路(英文：Application Specific IntegratedCircuit，简称：ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。存储器502可能包含高速随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)，也可能还包括非易失性存储器(英文：Non-volatilememory，简称：NVM)，例如至少一个磁盘存储器，还可以为U盘、移动硬盘、只读存储器、磁盘或光盘等。

本申请实施例相应还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现基于通信基站的场景重建方法。

需要说明的是，本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据，并且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关法律法规和标准，并提供有相应的操作入口，供用户选择授权或者拒绝。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

进一步需要说明的是，虽然流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

应该理解，上述的设备实施例仅是示意性的，本申请的设备还可通过其它的方式实现。例如，上述实施例中单元/模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如，多个单元、模块或组件可以结合，或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略或不执行。

另外，若无特别说明，在本申请各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个单元/模块中，也可以是各个单元/模块单独物理存在，也可以两个或两个以上单元/模块集成在一起。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序模块的形式实现。

集成的单元/模块如果以硬件的形式实现时，该硬件可以是数字电路，模拟电路等等。硬件结构的物理实现包括但不局限于晶体管，忆阻器等等。若无特别说明，处理器可以是任何适当的硬件处理器，比如中央处理器、GPU、FPGA、DSP和ASIC等等。若无特别说明，存储单元可以是任何适当的磁存储介质或者磁光存储介质，比如，阻变式存储器RRAM(Resistive Random Access Memory)、动态随机存取存储器DRAM(Dynamic Random AccessMemory)、静态随机存取存储器SRAM(Static Random-Access Memory)、增强动态随机存取存储器EDRAM(Enhanced Dynamic Random Access Memory)、高带宽内存HBM(High-Bandwidth Memory)、混合存储立方HMC(Hybrid Memory Cube)等等。

集成的单元/模块如果以软件程序模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。