信號間時延估算方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種信號間時延估算方法和系統(tǒng)，其中，方法包括以下步驟：采用至少兩根天線組成的天線組接收信號發(fā)生源產(chǎn)生的信號，得到若干個接收信號；分別按照若干個預(yù)設(shè)的信號長度從每條接收信號中選取若干段信號序列，得到若干個信號序列的集合，分別計算各個集合內(nèi)的信號序列之間的時延值；其中，每個集合中的信號序列為同一時間段內(nèi)由不同天線接收到的信號序列；濾除所述時延值中偏差較大的時延值，得到可用時延值；計算所述可用時延值的平均值，將所述平均值設(shè)為接收信號的時延值。所述信號間時延估算方法和系統(tǒng)計算誤差小，精確度高。
【專利說明】
信號間時延估算方法和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及信號處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種信號間時延估算方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線定位技術(shù)是第=代移動通信的重要技術(shù)之一，已得到了歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化組織 化uropean Telecommunications Sl:andards Institute,ETSI)、美國電信電子行業(yè)協(xié)會和 世界各大通信公司的廣泛重視。該技術(shù)在現(xiàn)代社會中發(fā)揮著重要的作用?；跁r延的定位 方法是無線定位技術(shù)的一種，目前廣泛應(yīng)用于電力、通訊、軍事、航運(yùn)、聲學(xué)等領(lǐng)域中。
[0003] W在電力領(lǐng)域的應(yīng)用為例，在電力系統(tǒng)中，局部放電或火花放電是絕緣材料老化、 故障產(chǎn)生的前兆，同時放電所產(chǎn)生的高頻福射電磁波還會對輸配電線路、變電站附近的通 信設(shè)備、電視廣播信號等造成電磁干擾。因此，為了及早發(fā)現(xiàn)絕緣材料老化部位、避免絕緣 故障W及避免對周圍電磁環(huán)境的干擾，需要對放電源的位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位?，F(xiàn)在常用的方 法是利用特高頻天線接收放電所產(chǎn)生的電磁波，求取天線之間的時間差，然后利用已知的 天線組位置關(guān)系，通過求解方程得到放電源的位置。但是，由于放電源周圍常常存在其他電 磁干擾的存在，同時在天線接收信號還會受到周圍環(huán)境噪聲的干擾，致使在計算時延值時 產(chǎn)生較大的誤差，最終導(dǎo)致定位效果欠佳。為了實現(xiàn)高精度定位，需要開發(fā)處更適用于現(xiàn)場 環(huán)境的時延值估算方法。
[0004] 綜上所述，現(xiàn)有的基于時延的定位方法容易受環(huán)境噪聲干擾，計算時延值時的誤 差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于此，有必要針對現(xiàn)有技術(shù)計算時延值時的誤差較大的問題，提供一種信號間 時延估算方法和系統(tǒng)。
[0006] -種信號間時延估算方法，包括W下步驟：
[0007] 采用至少兩根天線組成的天線組接收信號發(fā)生源產(chǎn)生的信號，得到若干個接收信 號；
[000引分別按照若干個預(yù)設(shè)的信號長度從每條接收信號中選取若干段信號序列，得到若 干個信號序列的集合，分別計算各個集合內(nèi)的信號序列之間的時延值;其中，每個集合中的 信號序列為同一時間段內(nèi)由不同天線接收到的信號序列；
[0009] 濾除所述時延值中偏差較大的時延值，得到可用時延值；
[0010] 計算所述可用時延值的平均值，將所述平均值設(shè)為接收信號的時延值。
[0011] -種信號間時延估算系統(tǒng)，包括：
[0012] 獲取裝置，用于采用至少兩根天線組成的天線組接收信號發(fā)生源產(chǎn)生的信號，得 到若干個接收信號；
[0013] 第一計算裝置，用于分別按照若干個預(yù)設(shè)的信號長度從每條接收信號中選取若干 段信號序列，得到若干個信號序列的集合，分別計算各個集合內(nèi)的信號序列之間的時延值； 其中，每個集合中的信號序列為同一時間段內(nèi)由不同天線接收到的信號序列；
[0014] 過濾裝置，用于濾除所述時延值中偏差較大的時延值，得到可用時延值；
[0015] 第二計算裝置，用于計算所述可用時延值的平均值，將所述平均值設(shè)為接收信號 的時延值。
[0016] 上述時延估算方法和系統(tǒng)，通過從多個接收信號中按照預(yù)設(shè)長度選取若干段信號 序列，得到若干個信號序列的集合，分別計算各個集合內(nèi)的信號序列之間的時延值，對每個 接收信號，可W計算多個時延值，濾除所述時延值中偏差較大的時延值，得到可用時延值， 能夠排除因噪聲而導(dǎo)致的時延值的計算偏差，計算所述可用時延值的平均值，最終得到接 收信號的時延值，計算誤差小，精確度高。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明的時延估算方法流程圖；
[0018] 圖2為一個實施例的2組信號間選取不同數(shù)據(jù)記錄長度的示意圖；
[0019] 圖3為一個實施例的排除偏差值的示意圖；
[0020] 圖4為本發(fā)明的時延估算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的時延估算方法和系統(tǒng)的實施例進(jìn)行描述。
[0022] 圖1為本發(fā)明的時延估算方法流程圖。如圖1所示，所述時延估算方法可包括W下 步驟：
[0023] SI,采用至少兩根天線組成的天線組接收信號發(fā)生源產(chǎn)生的信號，得到若干個接 收信號；
[0024] 在步驟Sl中，所述的接收信號用的天線數(shù)量應(yīng)為2個或2個W上，按照非同一位置 擺放，同時用來接收采集信號。
[0025] S2,分別按照若干個預(yù)設(shè)的信號長度從每條接收信號中選取若干段信號序列，得 到若干個信號序列的集合，分別計算各個集合內(nèi)的信號序列之間的時延值;其中，每個集合 中的信號序列為同一時間段內(nèi)由不同天線接收到的信號序列；
[0026] 可從所述集合中選取兩個信號序列，計算所述兩個信號序列之間的時延值;重復(fù) 上述步驟，直到得到所述集合中任意兩個信號序列之間的時延值。
[0027] W接收信號數(shù)量為2為例，可同時抽取兩個接收信號中長度為N的信號序列，N=I, 2,3,…，L，L為信號的總長度或小于信號的總長度。2組信號間選取不同數(shù)據(jù)記錄長度的示 意圖如圖2所示。
[0028] 可將步驟Sl中所記錄的兩組信號序列"分解"出的N對波形組，分別求出不同長度 數(shù)據(jù)所對應(yīng)的時延值。例如：
[0030]在一個實施例中，可利用互相關(guān)函數(shù)算法或其加權(quán)算法求出不同長度數(shù)據(jù)所對應(yīng) 的時延值。
[0031] S3,濾除所述時延值中偏差較大的時延值，得到可用時延值；
[0032] 在本步驟中，可根據(jù)W下方式濾除所述時延值中偏差較大的時延值：
[0033] 首先，可根據(jù)各個集合內(nèi)的信號序列之間的時延值計算平均時延值；
[0034] 然后，可分別計算各個時延值與所述平均時延值的差值；
[0035] 最后，若所述差值小于時延值的標(biāo)準(zhǔn)差的k倍，可保留對應(yīng)的時延值;否則，可濾除 對應(yīng)的時延值;其中，k為預(yù)設(shè)的常數(shù)。
[0036] 還可設(shè)定最大循環(huán)次數(shù)，并根據(jù)保留的時延值重復(fù)執(zhí)行根據(jù)各個集合內(nèi)的信號序 列之間的時延值計算平均時延值的步驟，直到當(dāng)前循環(huán)次數(shù)小于所述最大循環(huán)次數(shù);其中， 所述當(dāng)前循環(huán)次數(shù)的初始值為0。排除偏差值的示意圖如圖3所示。如果天線所接收到的波 形中只是包含信號信息而沒有任何干擾成分的理想情況下，運(yùn)些時延估算值應(yīng)該相同并為 真實值。但是由于各種干擾成分，導(dǎo)致誤差值的出現(xiàn)。因此，按照偏差值的定義，求解獲得的 大量時延值估算結(jié)構(gòu)的偏差值并除去。再次求解剩余時延值中的偏差值并除去。如此循環(huán) 幾次后，剩余的結(jié)果中將不再出現(xiàn)偏差值。例如，上面的數(shù)據(jù)中，先可W排除0.02、0.2運(yùn)樣 的偏差值。
[0037] 在一個實施例中，所述k的值為1.5或2。經(jīng)過實際工程測試，k值取1.5或2時能夠獲 得較好的準(zhǔn)確性。若k值太小，容易過濾掉有用的時延值;反之，若k值太大，則難W濾除無效 的時延值。
[0038] S4,計算所述可用時延值的平均值，將所述平均值設(shè)為接收信號的時延值。
[0039] 在得到大量的時延值后，利用預(yù)定的規(guī)則，找出其中的"偏離值"并除去，即找出干 擾成分造成估算誤差的結(jié)果。重復(fù)運(yùn)種處理，將會將包含了較大誤差(干擾成分）的估算結(jié) 果，直到剩余的時延值的精度達(dá)到要求，再求解剩余的時延值的平均值W作為最后的時延 值估算結(jié)果。
[0040] 本發(fā)明的時延估算方法，避免或降低了傳統(tǒng)常規(guī)算法由于信號中包含干擾成分而 對時延估計，乃至于定位精度的影響，進(jìn)而提高了定位的精度或改善了基于時延算法定位 的系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0041] 圖4為本發(fā)明的時延估算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，所述時延估算系統(tǒng)可包 括：
[0042] 獲取裝置10，用于采用至少兩根天線組成的天線組接收信號發(fā)生源產(chǎn)生的信號， 得到若干個接收信號；
[0043] 所述的接收信號用的天線數(shù)量應(yīng)為2個或2個W上，按照非同一位置擺放，同時用 來接收采集信號。
[0044] 第一計算裝置20,用于分別按照若干個預(yù)設(shè)的信號長度從每條接收信號中選取若 干段信號序列，得到若干個信號序列的集合，分別計算各個集合內(nèi)的信號序列之間的時延 值;其中，每個集合中的信號序列為同一時間段內(nèi)由不同天線接收到的信號序列；
[0045] 可從所述集合中選取兩個信號序列，計算所述兩個信號序列之間的時延值;重復(fù) 上述步驟，直到得到所述集合中任意兩個信號序列之間的時延值。
[0046] W接收信號數(shù)量為2為例，可同時抽取兩個接收信號中長度為N的信號序列，N=I, 2,3,…，L，L為信號的總長度或小于信號的總長度。2組信號間選取不同數(shù)據(jù)記錄長度的示 意圖如圖2所示。
[0047]可將獲取裝置10中所記錄的兩組信號序列"分解"出的N對波形組，分別求出不同 長度數(shù)據(jù)所對應(yīng)的時延值。例如：
[0049] 在一個實施例中，可利用互相關(guān)函數(shù)算法或其加權(quán)算法求出不同長度數(shù)據(jù)所對應(yīng) 的時延值。
[0050] 過濾裝置30,用于濾除所述時延值中偏差較大的時延值，得到可用時延值；
[0051] 可根據(jù)W下方式濾除所述時延值中偏差較大的時延值：
[0052] 首先，可根據(jù)各個集合內(nèi)的信號序列之間的時延值計算平均時延值；
[0053] 然后，可分別計算各個時延值與所述平均時延值的差值；
[0054] 最后，若所述差值小于時延值的標(biāo)準(zhǔn)差的k倍，可保留對應(yīng)的時延值;否則，可濾除 對應(yīng)的時延值;其中，k為預(yù)設(shè)的常數(shù)。
[0055] 還可設(shè)定最大循環(huán)次數(shù)，并根據(jù)保留的時延值重復(fù)執(zhí)行根據(jù)各個集合內(nèi)的信號序 列之間的時延值計算平均時延值的步驟，直到當(dāng)前循環(huán)次數(shù)小于所述最大循環(huán)次數(shù);其中， 所述當(dāng)前循環(huán)次數(shù)的初始值為0。排除偏差值的示意圖如圖3所示。如果天線所接收到的波 形中只是包含信號信息而沒有任何干擾成分的理想情況下，運(yùn)些時延估算值應(yīng)該相同并為 真實值。但是由于各種干擾成分，導(dǎo)致誤差值的出現(xiàn)。因此，按照偏差值的定義，求解獲得的 大量時延值估算結(jié)構(gòu)的偏差值并除去。再次求解剩余時延值中的偏差值并除去。如此循環(huán) 幾次后，剩余的結(jié)果中將不再出現(xiàn)偏差值。例如，上面的數(shù)據(jù)中，先可W排除0.02、0.2運(yùn)樣 的偏差值。
[0056] 在一個實施例中，所述k的值為1.5或2。經(jīng)過實際工程測試，k值取1.5或2時能夠獲 得較好的準(zhǔn)確性。若k值太小，容易過濾掉有用的時延值;反之，若k值太大，則難W濾除無效 的時延值。
[0057] 第二計算裝置40,用于計算所述可用時延值的平均值，將所述平均值設(shè)為接收信 號的時延值。
[0058] 在得到大量的時延值后，利用預(yù)定的規(guī)則，找出其中的"偏離值"并除去，即找出干 擾成分造成估算誤差的結(jié)果。重復(fù)運(yùn)種處理，將會將包含了較大誤差(干擾成分）的估算結(jié) 果，直到剩余的時延值的精度達(dá)到要求，再求解剩余的時延值的平均值W作為最后的時延 值估算結(jié)果。
[0059] 本發(fā)明的時延估算系統(tǒng)，避免或降低了傳統(tǒng)常規(guī)算法由于信號中包含干擾成分而 對時延估計，乃至于定位精度的影響，進(jìn)而提高了定位的精度或改善了基于時延算法定位 的系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0060] 本發(fā)明的時延估算系統(tǒng)與本發(fā)明的時延估算方法一一對應(yīng)，在上述時延估算方法 的實施例闡述的技術(shù)特征及其有益效果均適用于時延估算系統(tǒng)的實施例中，特此聲明。
[0061] W上所述實施例的各技術(shù)特征可W進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實 施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要運(yùn)些技術(shù)特征的組合不存 在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。
[0062] W上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來 說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可W做出若干變形和改進(jìn)，運(yùn)些都屬于本發(fā)明的保護(hù) 范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)W所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種信號間時延估算方法，其特征在于，包括以下步驟： 采用至少兩根天線組成的天線組接收信號發(fā)生源產(chǎn)生的信號，得到若干個接收信號； 分別按照若干個預(yù)設(shè)的信號長度從每條接收信號中選取若干段信號序列，得到若干個 信號序列的集合，分別計算各個集合內(nèi)的信號序列之間的時延值;其中，每個集合中的信號 序列為同一時間段內(nèi)由不同天線接收到的信號序列； 濾除所述時延值中偏差較大的時延值，得到可用時延值； 計算所述可用時延值的平均值，將所述平均值設(shè)為接收信號的時延值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的時延估算方法，其特征在于，濾除所述時延值中偏差較大的時 延值的步驟包括： 根據(jù)各個集合內(nèi)的信號序列之間的時延值計算平均時延值； 分別計算各個時延值與所述平均時延值的差值； 若所述差值小于時延值的標(biāo)準(zhǔn)差的k倍，保留對應(yīng)的時延值;否則，濾除對應(yīng)的時延值； 其中，k為預(yù)設(shè)的常數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的時延估算方法，其特征在于，還包括以下步驟： 設(shè)定最大循環(huán)次數(shù)； 根據(jù)保留的時延值重復(fù)執(zhí)行根據(jù)各個集合內(nèi)的信號序列之間的時延值計算平均時延 值的步驟，直到當(dāng)前循環(huán)次數(shù)小于所述最大循環(huán)次數(shù);其中，所述當(dāng)前循環(huán)次數(shù)的初始值為 0〇4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的時延估算方法，其特征在于，所述k的值為1.5或2。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的時延估算方法，其特征在于，計算各個集合內(nèi)的信號序列之間 的時延值的步驟包括： 從所述集合中選取兩個信號序列，計算所述兩個信號序列之間的時延值； 重復(fù)上述步驟，直到得到所述集合中任意兩個信號序列之間的時延值。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的時延估算方法，其特征在于，計算所述兩個信號序列之間的時 延值的步驟包括： 根據(jù)相關(guān)函數(shù)算法或加權(quán)算法計算所述兩個信號序列之間的時延值。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的時延估算方法，其特征在于，所述至少兩根天線按照非同一位 置擺放，并同時接收信號。8. -種信號間時延估算系統(tǒng)，其特征在于，包括： 獲取裝置，用于采用至少兩根天線組成的天線組接收信號發(fā)生源產(chǎn)生的信號，得到若 干個接收信號； 第一計算裝置，用于分別按照若干個預(yù)設(shè)的信號長度從每條接收信號中選取若干段信 號序列，得到若干個信號序列的集合，分別計算各個集合內(nèi)的信號序列之間的時延值；其 中，每個集合中的信號序列為同一時間段內(nèi)由不同天線接收到的信號序列； 過濾裝置，用于濾除所述時延值中偏差較大的時延值，得到可用時延值； 第二計算裝置，用于計算所述可用時延值的平均值，將所述平均值設(shè)為接收信號的時 延值。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的時延估算系統(tǒng)，其特征在于，所述過濾裝置包括： 第一計算單元，用于根據(jù)各個集合內(nèi)的信號序列之間的時延值計算平均時延值； 第二計算單元，用于分別計算各個時延值與所述平均時延值的差值； 過濾單元，用于若所述差值小于時延值的標(biāo)準(zhǔn)差的k倍，保留對應(yīng)的時延值;否則，濾除 對應(yīng)的時延值;其中，k為預(yù)設(shè)的常數(shù)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的時延估算方法，其特征在于，還包括： 設(shè)置單元，用于設(shè)定最大循環(huán)次數(shù)； 循環(huán)單元，用于根據(jù)保留的時延值重復(fù)執(zhí)行第一計算單元的功能，直到當(dāng)前循環(huán)次數(shù) 小于所述最大循環(huán)次數(shù);其中，所述當(dāng)前循環(huán)次數(shù)的初始值為0。
【文檔編號】G01S5/02GK105848282SQ201610150230
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月16日
【發(fā)明人】田野
【申請人】南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司