高精度的超宽带信号传播时延测量方法技术

本发明专利技术公开了一种高精度的超宽带信号传播时延测量方法，涉及通信方法技术领域。所述方法包括如下步骤：1)粗同步时间估计：通过滑动相关计算方法来确定信号的大致传播时延，捕获到粗同步点，其精度为±0.5个采样间隔；2)采样位置偏移量估计：捕获到粗同步点后利用可变群延迟滤波器，获得更高的传播时延估计精度，其估计方法精度可达l/M个样点间隔。所述方法实现了高精度时间测量，克服了传统方法需要几十GHz的采样速率，ADC芯片无法实现、FPGA芯片无法接收和处理这样高速采样数据的瓶颈，实现了UWB高精度定位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信方法
，尤其涉及一种高精度的超宽带信号传播时延测量方法。
技术介绍
超宽带(UWB)技术在短距离精确定位方面具有独特的优势，与其它估计方法相比而言，基于信号到达时延的估计方法，利用了UWB信号较高的时间分辨率，充分体现出了UWB高精度定位的优势，在实际应用中更为广泛。时钟同步是测距定位系统中的一项技术难题，但高精度时间估计方法降川的作用更加不可忽视，时延估计算法时间分辨率直接决定了测距定位的精度，时延估计方法的优劣直接决定了测距定位系统的好坏。通常，时间估计精度与计算复杂度，被认为是时延估计方法的两项重要指标。UWB信号带宽在GHz级别，信号可以达到纳秒级的时间分辨率，但无论依靠哪种时间估计方法，高精度时间分辨率的获得都必需借助于采样率极高的ADC芯片来完成，ADC采样速率直接决定了测距定位的距离分辨率。例如，采用IGHz的ADC能达到的时延估计精度在1ns，对应的距离分辨率为30cm。在一些对定位精度要求更高的场合，则需要采样速率高达几十吉赫兹的采样数据，尽管IOGHz以上的ADC器件己经出现，但成本极高，功耗极大，难以在实际定位系统中得到推广。即使拥有了高速的采样数据，依照现阶段的硬件水平，上百万门的FPGA和DSP芯片面对如此高速的采样数据，计算量如此大的数据处理也无能为力，当然就更谈不上定位跟踪系统的实时性了。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高精度的超宽带信号传播时延测量方法，所述方法实现了高精度时间测量，克服了传统方法需要几十GHz的采样速率，ADC芯片无法实现、FPGA芯片无法接收和处理这样高速采样数据的瓶颈，实现了UWB高精度定位。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种高精度的超宽带信号传播时延测量方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：1)粗同步时间估计：通过滑动相关计算方法来确定信号的大致传播时延，捕获到粗同步点，其精度为±0.5个采样间隔；2)采样位置偏移量估计：捕获到粗同步点后利用可变群延迟滤波器，获得更高的传播时延估计精度，其估计方法精度可达l/M个样点间隔。进一步的技术方案在于：所述步骤1)具体为：假设发送信号为DS-UWB信号，各码片采用高斯波形成形，接收端A/D变换采样率为3-5倍码片速率，采用与发送端完全相同的扩频码进行滑动相关同步计算，即得到同步点处的采样点位置，其中参考站接收的基带信号可表示为： r ( t ) = Σ i = 0 ∞ Σ j = 0 N - 1 ϵ r · c j · p m ( t - iT f - jT c ) + n ( t ) ]]>其中：εr为单脉冲能量，i、Tf分别表示帧序号与帧周期，j、Tc分别表示码片序号与码片周期，一帧内的码片数为N＝Tf/Tc；cj∈{+1,-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度的超宽带信号传播时延测量方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：1)粗同步时间估计：通过滑动相关计算方法来确定信号的大致传播时延，捕获到粗同步点，其精度为±0.5个采样间隔；2)采样位置偏移量估计：捕获到粗同步点后利用可变群延迟滤波器，获得更高的传播时延估计精度，其估计方法精度可达l/M个样点间隔。

【技术特征摘要】
1.一种高精度的超宽带信号传播时延测量方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
1)粗同步时间估计：通过滑动相关计算方法来确定信号的大致传播时延，捕获到粗同
步点，其精度为±0.5个采样间隔；
2)采样位置偏移量估计：捕获到粗同步点后利用可变群延迟滤波器，获得更高的传播
时延估计精度，其估计方法精度可达l/M个样点间隔。
2.根据权利要求1所述的高精度的超宽带信号传播时延测量方法，其特征在于所述步
骤1)具体为：
假设发送信号为DS-UWB信号，各码片采用高斯波形成形，接收端A/D变换采样率为3-5
倍码片速率，采用与发送端完全相同的扩频码进行滑动相关同步计算，即得到同步点处的
采样点位置，其中参考站接收的基带信号可表示为：
r ( t ) = Σ i = 0 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙立民，
申请(专利权)人：孙立民，
类型：发明
国别省市：山东;37