相位延遲的測(cè)量和標(biāo)定方法及信號(hào)處理器、rsu的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及智能控制領(lǐng)域，具體涉及一種相位延遲的測(cè)量和標(biāo)定方法及信號(hào)處理 器、RSU。
【背景技術(shù)】
[0002] 在ETC(Electronic Toll Collection，電子不停車(chē)收費(fèi)）系統(tǒng)中，基于空間陣列天 線(xiàn)的RSU(Road Side Unit，路側(cè)單元）采用DOA(Direction of Arrival，波達(dá)方向估計(jì)） 和DBF (Digital Beam Forming，數(shù)字波束形成）技術(shù)對(duì)OBU (On board Unit，車(chē)載單元）進(jìn) 行定位和定向波束形成，由于電路不對(duì)稱(chēng)、器件性能不一致等硬件固有差異，造成信號(hào)在各 通道傳輸時(shí)會(huì)產(chǎn)生相對(duì)相位延遲（簡(jiǎn)稱(chēng)為通道延遲），為消除通道之間的相對(duì)相位延遲，需 要獲取精確的通道延遲參數(shù)以便對(duì)RSU的各接收通道進(jìn)行相位延遲補(bǔ)償，以保證定位的準(zhǔn) 確性和穩(wěn)定性。如圖1所示。
[0003] 圖1中，0BU(5)發(fā)射微波信號(hào)給RSU，RSU通過(guò)陣列天線(xiàn)（由天線(xiàn)單元101~103 組成）接收微波信號(hào)，各接收通道（201~203)分別進(jìn)行下變頻、濾波、放大等信號(hào)處理將 接收到的微波信號(hào)變?yōu)橹蓄l信號(hào)，中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)同步AD采集（3)，將模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信 號(hào)，信號(hào)處理單元對(duì)AD數(shù)字信號(hào)進(jìn)行特定算法處理。
[0004] 在通道延遲的測(cè)試和標(biāo)定過(guò)程中，信號(hào)處理單元對(duì)各通道的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比分析， 計(jì)算出接收通道之間的通道延時(shí)，并將通道延遲參數(shù)保存在存儲(chǔ)器中以便定位時(shí)進(jìn)行補(bǔ) 償。在OBU定位過(guò)程中，RSU接收OBU發(fā)射的微波信號(hào)，從存儲(chǔ)器中讀取通道延遲參數(shù)并對(duì) 接收到的信號(hào)進(jìn)行延遲補(bǔ)償，再通過(guò)DOA等算法對(duì)OBU進(jìn)行精確定位，輸出定位等結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種相位延遲的測(cè)量和標(biāo)定方法及信號(hào)處理 器、RSU，能夠得到較為準(zhǔn)確和穩(wěn)定的通道相對(duì)相位延遲。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
[0007] 第一方面，本發(fā)明提供了一種相位延遲的測(cè)量和標(biāo)定方法，包括：
[0008] 對(duì)接收到的N個(gè)通道的微波信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，得到協(xié)方差矩陣Rxx;
[0009] 根據(jù)所述協(xié)方差矩陣Rxx獲取任意兩個(gè)通道之間的相位延遲；
[0010] 根據(jù)兩兩通道之間的相位延遲，獲取每個(gè)通道的相位延時(shí)累計(jì)誤差函數(shù)；
[0011] 根據(jù)每個(gè)通道的相位延時(shí)累計(jì)誤差函數(shù)，確定相位延時(shí)累計(jì)誤差函數(shù)最小的通道 為最優(yōu)通道；
[0012] 以所述最優(yōu)通道為參考，標(biāo)定N個(gè)通道的最優(yōu)相位延遲。
[0013] 進(jìn)一步地，對(duì)接收到的N個(gè)通道的微波信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，得到協(xié)方差矩陣Rxx 包括：
[0014] 對(duì)N個(gè)通道的微波信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，得到協(xié)方差矩陣Rxx:
CN 105116374 A 說(shuō)明書(shū) 2/12 頁(yè)
[0017] 其中，#是X的共輒轉(zhuǎn)置，X = [X i，x2,...，XN] τ為接收到的N個(gè)通道的微波信號(hào)； 任意通道η的微波信號(hào)\為：X,, = 4, ·;
[0018] 其中，An為第η通道信號(hào)的幅度，e為自然常數(shù)，i為虛數(shù)單位，w為信號(hào)的角頻率， t為時(shí)間，科!為第η通道信號(hào)的相位，N為通道數(shù)目，N彡3。
[0019] 進(jìn)一步地，根據(jù)所述協(xié)方差矩陣Rxx獲取任意兩個(gè)通道之間的相位延遲包括：
[0020] 根據(jù)協(xié)方差矩陣Rxx獲取任意兩個(gè)通道之間的相位延時(shí)，得到通道相位延時(shí)矩陣：
[0022] 其中，通道m(xù)與通道η的相位延時(shí)f_為f %, -ft ?
[0023] 進(jìn)一步地，根據(jù)兩兩通道之間的相位延遲，獲取每個(gè)通道的相位延時(shí)累計(jì)誤差函 數(shù)包括：
[0024] 根據(jù)兩兩通道之間的相位延遲得到通道m(xù)和η之間的相位延時(shí)累計(jì)誤差函數(shù) 紙:
[0026] 根據(jù)所述相位延時(shí)累計(jì)誤差函數(shù)得到相位延時(shí)累計(jì)誤差矩陣Δ爐：
[0028] 根據(jù)所述相位延時(shí)累計(jì)誤差矩陣Δ爐，獲得任意通道η的相位延時(shí)累計(jì)誤差函數(shù) _η·.
[0030] 所述通道η的相位延時(shí)累計(jì)誤差函數(shù)4??示通道η對(duì)其余所有通道的相位延時(shí) 累計(jì)誤差。
[0031] 進(jìn)一步地，以所述最優(yōu)通道為參考，標(biāo)定N個(gè)通道的最優(yōu)相位延遲包括：
[0032] 以最優(yōu)通道1為參考，按照9>(/)={外,奶2,…,仍Λ}標(biāo)定N個(gè)通道的最優(yōu)相位延遲。
[0033] 進(jìn)一步地，在標(biāo)定N個(gè)通道的最優(yōu)相位延遲之后，所述方法還包括：
[0034] 利用最優(yōu)相位延遲?= 對(duì)每個(gè)通道η接收到的微波信號(hào)進(jìn)行相 應(yīng)的相位延時(shí)補(bǔ)償：
[0036] 第二方面，本發(fā)明還提供了一種信號(hào)處理器，包括獲取單元、確定單元和標(biāo)定單 元；
[0037] 所述獲取單元，用于對(duì)接收到的N個(gè)通道的微波信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，得到協(xié)方 差矩陣Rxx;
[0038] 所述獲取單元，還用于根據(jù)所述協(xié)方差矩陣Rxx獲取任意兩個(gè)通道之間的相位延 遲；
[0039] 所述獲取單元，還用于根據(jù)兩兩通道之間的相位延遲，獲取每個(gè)通道的相位延時(shí) 累計(jì)誤差函數(shù)；
[0040] 所述確定單元，用于根據(jù)所述獲取單元獲取的每個(gè)通道的相位延時(shí)累計(jì)誤差函 數(shù)，確定相位延時(shí)累計(jì)誤差函數(shù)最小的通道為最優(yōu)通道；
[0041] 所述標(biāo)定單元，用于以所述確定單元確定的最優(yōu)通道為參考，標(biāo)定N個(gè)通道的最 優(yōu)相位延遲。
[0042] 進(jìn)一步地，所述獲取單元，用于對(duì)N個(gè)通道的微波信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，得到協(xié)方 差矩陣Rxx:
[0045] 其中，乂"是X的共輒轉(zhuǎn)置，X = [X D X2, ...，ΧΝ] τ為接收到的N個(gè)通道的微波信號(hào)； 任意通道η的微波信號(hào)\為：夂=為^;
[0046] 其中，An為第η通道信號(hào)的幅度，e為自然常數(shù)，i為虛數(shù)單位，w為信號(hào)的角頻率， t為時(shí)間，fn為第η通道信號(hào)的相位，N為通道數(shù)目，N彡3。
[0047] 進(jìn)一步地，所述獲取單元還用于根據(jù)協(xié)方差矩陣Rxx獲取任意兩個(gè)通道之間的相 位延時(shí)，得到通道相位延時(shí)矩陣：
[0049] 其中，通道m(xù)與通道η的相位延時(shí)辦血1為隊(duì),產(chǎn)氣-爐":。
[0050] 第三方面，本發(fā)明還提供了一種RSU，包括：陣列天線(xiàn)、接收通道、AD采集器和存儲(chǔ) 器，還包括上面所述的信號(hào)處理器；
[0051] 所述陣列天線(xiàn)用于接收N個(gè)通道的微波信號(hào)；
[0052] 所述接收通道用于對(duì)所述微波信號(hào)進(jìn)行下變頻，使其變?yōu)橹蓄l信號(hào)；
[0053] 所述AD采集器，用于將所述中頻信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)；
[0054] 所述信號(hào)處理器，用于根據(jù)AD采樣器輸出的信號(hào)標(biāo)定N個(gè)通道的最優(yōu)相位延遲；
[0055] 所述存儲(chǔ)器，用于將所述信號(hào)處理器標(biāo)定的N各通道的最優(yōu)相位延遲進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0056] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明所述的相位延遲標(biāo)定方法，首先對(duì)RSU接收到的微 波信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算得出信號(hào)協(xié)方差矩陣，其次根據(jù)協(xié)方差矩陣計(jì)算出任意兩個(gè)通道之 間通道延時(shí)，然后根據(jù)通道延時(shí)之間的相對(duì)性確定RSU中最穩(wěn)定的接收通道（最優(yōu)通道）， 最后以最優(yōu)通道為參考通道標(biāo)定其余所有通道的通道延時(shí)，從而保證了 RSU接收通道相對(duì) 相位延時(shí)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，提高了 RSU對(duì)OBU設(shè)備的定位精度和定向波束形成能力。
【附圖說(shuō)明】
[0057] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明 的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù) 這些附圖獲得其他的附圖。
[0058] 圖1是信號(hào)接收示意圖；
[0059] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的相位延遲的測(cè)量和標(biāo)定方法的流程圖；
[0060] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的信號(hào)處理器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0061] 圖4是基于陣列天線(xiàn)RSU相位延時(shí)標(biāo)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0062] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0063] 本發(fā)明提出一種相位延遲的測(cè)量和標(biāo)定方法，