專利名稱：一種脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)差的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號(hào)參數(shù)估計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)差的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
無源定位技術(shù)是指通過被動(dòng)接收目標(biāo)輻射源的輻射信號(hào)確定其位置的新興定位技術(shù)，且到達(dá)觀測(cè)點(diǎn)之間的到達(dá)時(shí)差(TDOA, Time difference of arrival)是確定目標(biāo)福射源的空間幾何位置的主要參數(shù)之一。脈沖信號(hào)在通信、導(dǎo)航以及雷達(dá)等方面有著廣泛應(yīng)用，其到達(dá)時(shí)差測(cè)量成為對(duì)這類輻射源目標(biāo)進(jìn)行無源定位的重要決定因素。脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)差是指其到達(dá)兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的到達(dá)時(shí)間(Τ0Α，Time of arrival)之差。傳統(tǒng)方法一般取脈沖視頻信號(hào)(信號(hào)包絡(luò))超過檢測(cè)門限的第一個(gè)采樣時(shí)刻作為其到達(dá)時(shí)間。然而，實(shí)際接收到的輻射源脈沖信號(hào)必然受到噪聲的干擾，特別是低信噪比條件下，直接包絡(luò)檢波法往往引入較大的TOA測(cè)量誤差，進(jìn)而導(dǎo)致觀測(cè)點(diǎn)之間TDOA的估計(jì)誤差較大。此外，由于輻射源天線波束的方向特性以及觀測(cè)點(diǎn)之間相隔一定距離，使得到達(dá)各觀測(cè)點(diǎn)的脈沖幅度存在一定差異，采用固定門限檢測(cè)方法會(huì)導(dǎo)致TDOA估計(jì)存在固有偏差。為克服這一問題，現(xiàn)有方法主要采用自適應(yīng)門限方法，根據(jù)脈沖幅度調(diào)整門限，但該方法面臨雙門限檢測(cè)問題，需要進(jìn)行初始檢測(cè)并測(cè)量脈沖幅度，實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜。因此，如何簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確地獲得脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)差成為無源定位系統(tǒng)工程實(shí)現(xiàn)中對(duì)脈沖輻射源定位的一個(gè)亟待解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)差的測(cè)量方法。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法，可以有效克服固有偏差，且其估計(jì)方差為傳統(tǒng)方法的一半，使得時(shí)差測(cè)量性能明顯改善。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)差的測(cè)量方法包括以下步驟:S1:對(duì)接收到的第一路脈沖信號(hào)和第二路脈沖信號(hào)的包絡(luò)進(jìn)行平滑濾波；S2:采用固定門限方法檢測(cè)脈沖，分別記下所述第一路脈沖信號(hào)和第二路脈沖信號(hào)各自的前沿、后沿的高于、低于預(yù)設(shè)的門限值的采樣時(shí)刻和相應(yīng)樣點(diǎn)值；S3:通過線性插值算法得到所述第一路脈沖信號(hào)和第二路脈沖信號(hào)各自的脈沖到達(dá)時(shí)間和脈沖結(jié)束時(shí)間；S4:分別計(jì)算所述第一路脈沖信號(hào)和第二路脈沖信號(hào)的脈沖中間時(shí)刻，并相減得到脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)差。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)差的測(cè)量方法，充分利用脈沖的前沿后沿信息，通過脈沖中間時(shí)刻相減獲得到達(dá)時(shí)差，克服了脈沖幅度差異引起的固有偏差，對(duì)信號(hào)包絡(luò)的平滑濾波處理，減小了隨機(jī)噪聲對(duì)到達(dá)時(shí)間測(cè)量的影響，通過脈沖中間時(shí)刻相減得到到達(dá)時(shí)差，進(jìn)一步減小了其估計(jì)方差，達(dá)到了簡(jiǎn)單、方便且快速地對(duì)脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)差進(jìn)行高精度估計(jì)的目的。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述門限值是根據(jù)接收機(jī)噪聲功率和系統(tǒng)檢測(cè)性能設(shè)定的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，定義所述門限值為TH，定義所述脈沖信號(hào)的前沿低于TH的采樣時(shí)刻為T0Aa，相應(yīng)樣點(diǎn)值為Aa，后沿高于TH的采樣時(shí)刻為T0Ea，相應(yīng)樣點(diǎn)值為Ea，前沿高于TH的采樣時(shí)刻為TOAb,相應(yīng)樣點(diǎn)值為Ab，后沿低于TH的采樣時(shí)刻為TOEb,相應(yīng)樣點(diǎn)值為Eb，所述步驟S3中的通過線性插值算法得到所述脈沖到達(dá)時(shí)間
TOA和所述脈沖結(jié)束時(shí)間TOE的公式分別為:
權(quán)利要求
1.一種脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)差的測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟: S1:對(duì)接收到的第一路脈沖信號(hào)和第二路脈沖信號(hào)的包絡(luò)進(jìn)行平滑濾波； 52:采用固定門限方法檢測(cè)脈沖，分別記下所述第一路脈沖信號(hào)和第二路脈沖信號(hào)各自的前沿、后沿的高于、低于預(yù)設(shè)的門限值的采樣時(shí)刻和相應(yīng)樣點(diǎn)值； 53:通過線性插值算法得到所述第一路脈沖信號(hào)和第二路脈沖信號(hào)各自的脈沖到達(dá)時(shí)間和脈沖結(jié)束時(shí)間； 54:分別計(jì)算所述第一路脈沖信號(hào)和第二路脈沖信號(hào)的脈沖中間時(shí)刻，并相減得到脈沖號(hào)到達(dá)時(shí)差。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述門限值是根據(jù)接收機(jī)噪聲功率和系統(tǒng)檢測(cè)性能設(shè)定的。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，定義所述門限值為TH，定義所述脈沖信號(hào)的前沿低于TH的采樣時(shí)刻為TOAa，相應(yīng)樣點(diǎn)值為Aa，后沿高于TH的采樣時(shí)刻為T0Ea，相應(yīng)樣點(diǎn)值為Ea，前沿高于TH的采樣時(shí)刻為TOAb,相應(yīng)樣點(diǎn)值為Ab，后沿低于TH的采樣時(shí)刻為TOEb,相應(yīng)樣點(diǎn)值為Eb，所述步驟S3中的通過線性插值算法得到所述脈沖到達(dá)時(shí) 間TOA和所述脈沖結(jié)束時(shí)間TOE的公式分別為
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S4中，所述脈沖中間時(shí)刻TOAm的計(jì)算公式為
全文摘要
本發(fā)明提出一種脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)差的測(cè)量方法，包括以下步驟對(duì)接收到的第一路脈沖信號(hào)和第二路脈沖信號(hào)的包絡(luò)進(jìn)行平滑濾波；采用固定門限方法檢測(cè)脈沖，分別記下第一路脈沖信號(hào)和第二路脈沖信號(hào)各自的前沿、后沿的高于、低于預(yù)設(shè)的門限值的采樣時(shí)刻和相應(yīng)樣點(diǎn)值；通過線性插值算法得到第一路脈沖信號(hào)和第二路脈沖信號(hào)各自的脈沖到達(dá)時(shí)間和脈沖結(jié)束時(shí)間；分別計(jì)算第一路脈沖信號(hào)和第二路脈沖信號(hào)的脈沖中間時(shí)刻，并相減得到脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)差。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法，可以有效克服固有偏差，且其估計(jì)方差為傳統(tǒng)方法的一半，使得時(shí)差測(cè)量性能明顯改善。
文檔編號(hào)G01R29/02GK103163386SQ20131006462
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者黃振, 陸建華, 肖心龍, 李振強(qiáng), 郭智煒, 趙波 申請(qǐng)人:清華大學(xué)