一种到达时刻检测方法、装置及定位装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种到达时刻检测装置及方法，通过在到达时刻检测装置中设置多个比较电路和时间数字转换电路，对接收到的脉冲信号进行多点采样，进而拟合出脉冲信号的包络，通过与预存的脉冲包络进行匹配，认定接收到的脉冲信号为有用信号还是干扰信号。进一步地，根据匹配结果设置参考点，通过测定参考点在脉冲信号发射包络、本到达时刻检测装置及其他到达时刻检测装置的脉冲信号接收包络上的时刻值，准确获得脉冲信号的到达时间或到达时间差，解决了现有技术中单个比较电路和时间数字转换电路中无法排除干扰信号，以及由于脉冲信号幅度的起伏，无法准确测定脉冲信号的到达时间的技术问题。

A Time of Arrival Detection Method, Device and Location Device

The invention discloses a time-of-arrival detection device and a method. By setting multiple comparison circuits and time digital conversion circuits in the time-of-arrival detection device, the received pulse signal is sampled at multiple points, and then the envelope of the pulse signal is fitted. By matching with the existing pulse envelope, the received pulse signal is identified as a useful signal or an interference signal. Furthermore, according to the matching result, the reference point is set, and the arrival time or arrival time difference of the pulse signal can be accurately obtained by measuring the time value of the reference point on the pulse signal transmitting envelope, the current arrival time detection device and other arrival time detection devices, thus resolving the problem that the single comparison circuit and the time digital conversion circuit can not be arranged in the existing technology. In addition to the interference signal, as well as the fluctuation of the amplitude of the pulse signal, it is difficult to accurately determine the arrival time of the pulse signal.

【技术实现步骤摘要】
一种到达时刻检测方法、装置及定位装置
本专利技术涉及无线通信领域，具体涉及定位系统中的时间测量。
技术介绍
对于大型建筑内部、城市密集区域，以及桥梁、水坝、山体、基坑等区域的安全监测，有助于实现对人员的安全监控、紧急救援，对物资的运输管理、分配调度，以及对自然灾害的预防和监测等。由于具有建筑群密集，遮挡，环境复杂监测空间狭小GPS、北斗信号往往不能深入覆盖，导致空间监测困难。现有技术中，通过自建定位系统实现在特定区域中对指定目标的定位和监控。UWB(UltraWideband)是一种无载波通信技术，利用纳秒至皮秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。UWB具有脉冲宽度窄，抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势，广泛应用于室内通信、高速无线LAN、家庭网络、无绳电话、安全检测、位置测定、雷达等领域。以UWB信号作为定位信号的定位系统可以弥补天空卫星无法覆盖的区域，方便布置，实现狭小空间的位移监测。在以UWB脉冲作为定位信号的定位系统中常用的定位算法有到达时间TOA定位及到达时间差TDOA定位，上述算法在实施过程中需要定位信号接收端检测UWB脉冲到达自身的时刻值。现有的定位系统中，定位信号接收端将接收到的UWB脉冲与系统预设的某一幅值门限进行比较，将UWB脉冲包络上刚好超过幅值门限的时刻值作为定位信号的到达时刻。理想情况下，UWB脉冲的上升沿可以达到接近九十度，此时，通过上述方法测得的到达时刻较为准确，但实际场景中，受限于硬件设备，UWB脉冲的上升沿无法达到接近九十度，此时，设置不同的幅值门限就会得到不同的定位信号到达时刻，定位系统无法给出准确的定位信号到达时刻测量标准，严重影响定位精度。此外，一些幅值超多幅值门限的其他干扰信号或噪声信号，会被检测成定位信号，从而造成误检，严重影响定位系统的性能。因此，如何准确检测UWB脉冲定位信号的到达时刻，成为了本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
依据本专利技术的一个方面，公开了一种用于检测脉冲发射信号到达接收装置的到达时刻的检测装置，包括：多个比较电路，均具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中，各个比较电路的第一输入端分别接收一参考门限值，各个比较电路的第二输入端均接收待检脉冲信号，各个比较电路分别将待检脉冲信号与自身接收的参考门限值进行比较，并根据比较结果输出计时触发信号；多个时间数字转换电路，和多个比较电路一一对应，多个时间数字转换电路均具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中，各个时间数字转换电路的第一输入端分别耦接至对应的比较电路以接收计时触发信号，各个时间数字转换电路的第二输入端均接收时间参考信号，各个时间数字转换电路根据时间参考信号和计时触发信号获得采样时刻，所述参考门限值和与其相对应的采样时刻构成待检脉冲信号的采样点；以及匹配电路，将待检脉冲信号的采样点拟合成采样包络，并与预存的脉冲发射信号包络进行匹配，以根据匹配的结果获得脉冲发射信号到达接收装置的到达时间。依据本专利技术的另一个方面，公开了一种用于检测脉冲发射信号到达接收装置的到达时刻的检测方法，包括：将待检脉冲信号与多个参考门限值进行比较；当待检脉冲信号的幅值为参考门限值时，记录此时时刻为采样时刻，所述参考门限值和与其相对应的采样时刻构成待检脉冲信号的采样点；将各个参考门限值对应的采样点拟合成采样包络；以及将采样包络和预存的脉冲发射信号包络进行匹配，根据匹配的结果获得脉冲发射信号到达接收装置的到达时间。依据本专利技术的又一个方面，公开了一种定位装置，包括：定位信号发射装置，发射脉冲发射信号，记录脉冲发射信号包络上一个选取点所对应的时刻为脉冲发射信号的发射时间；以及定位信号接收装置，接收脉冲发射信号，所述定位信号接收装置包括到达时刻检测装置，定位信号接收装置记录采样包络上和脉冲发射信号包络上选取点对应的特定点对应的时刻作为脉冲发射信号到达定位信号接收装置的到达时间；定位装置利用脉冲发射信号的发射时间和到达时间之差获得飞行时间以用于定位。依据本专利技术的又一个方面，还公开了一种定位装置，包括：定位信号发射装置，发射脉冲发射信号；第一定位信号接收装置，接收脉冲发射信号，所述第一定位信号接收装置包括到达时刻检测装置，第一定位信号接收装置记录采样包络上一特定点对应的时刻作为脉冲发射信号到达第一定位信号接收装置的第一到达时间；以及第二定位信号接收装置，接收脉冲发射信号，所述第二定位信号接收装置包括到达时刻检测装置，第二定位信号接收装置记录采样包络上一特定点对应的时刻作为脉冲发射信号到达第二定位信号接收装置的第二到达时间；定位装置利用第一到达时间和第二到达时间之差获得到达时间差以用于定位。附图说明图1给出依据本专利技术一种实施例的到达时刻检测装置100的示意图；图2给出一种图1所示的到达时刻检测装置100获得待检脉冲信号包络的示意图；图3给出另一种图1所示的到达时刻检测装置100获得待检脉冲信号包络的示意图；图4给出依据本专利技术一种实施例的到达时刻检测装置400的示意图；图5给出一种图4所示的到达时刻检测装置400获得待检脉冲信号包络的示意图；图6给出依据本专利技术一种实施例的到达时刻检测方法600的流程图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“连接”到另一元件时，它可以是直接连接或连接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。图1给出依据本专利技术一种实施例的用于检测脉冲发射信号到达接收装置的到达时刻检测装置100的示意图。到达时刻检测装置100示例性地包括比较电路COMP1和COMP2、时间数字转换电路TDC1和TDC2以及匹配电路MAT。其中，比较电路COMP1和COMP2以及时间数字转换电路TDC1和TDC2均具有第一输入端、第二输入端和输出端。比较电路COMP1的第一输入端接收参考门限v_th1，比较电路COMP1的第二输入端接收待检脉冲信号mea_p。在一个实施例中，所述到达时刻检测装置100置于定位系统的接收装置中，该定位系统还包括发射装置，用于发射脉冲发射信号St，而接收装置用以接收脉冲发射信号St，并检测脉冲发射信号St到达接收装置的到达时间，从而用于定位。又本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测脉冲发射信号到达接收装置的到达时刻的检测装置，包括：多个比较电路，均具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中，各个比较电路的第一输入端分别接收一参考门限值，各个比较电路的第二输入端均接收待检脉冲信号，各个比较电路分别将待检脉冲信号与自身接收的参考门限值进行比较，并根据比较结果输出计时触发信号；多个时间数字转换电路，和多个比较电路一一对应，多个时间数字转换电路均具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中，各个时间数字转换电路的第一输入端分别耦接至对应的比较电路以接收计时触发信号，各个时间数字转换电路的第二输入端均接收时间参考信号，各个时间数字转换电路根据时间参考信号和计时触发信号获得采样时刻，所述参考门限值和与其相对应的采样时刻构成待检脉冲信号的采样点；以及匹配电路，将待检脉冲信号的采样点拟合成采样包络，并与预存的脉冲发射信号包络进行匹配，以根据匹配的结果获得脉冲发射信号到达接收装置的到达时间。

【技术特征摘要】
1.一种用于检测脉冲发射信号到达接收装置的到达时刻的检测装置，包括：多个比较电路，均具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中，各个比较电路的第一输入端分别接收一参考门限值，各个比较电路的第二输入端均接收待检脉冲信号，各个比较电路分别将待检脉冲信号与自身接收的参考门限值进行比较，并根据比较结果输出计时触发信号；多个时间数字转换电路，和多个比较电路一一对应，多个时间数字转换电路均具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中，各个时间数字转换电路的第一输入端分别耦接至对应的比较电路以接收计时触发信号，各个时间数字转换电路的第二输入端均接收时间参考信号，各个时间数字转换电路根据时间参考信号和计时触发信号获得采样时刻，所述参考门限值和与其相对应的采样时刻构成待检脉冲信号的采样点；以及匹配电路，将待检脉冲信号的采样点拟合成采样包络，并与预存的脉冲发射信号包络进行匹配，以根据匹配的结果获得脉冲发射信号到达接收装置的到达时间。2.如权利要求1所述的到达时刻检测装置，其中，匹配电路还根据匹配的结果甄别待检脉冲信号是否是表征脉冲发射信号的信号，若是，则根据匹配的结果获得脉冲发射信号到达接收装置的到达时间。3.如权利要求1所述的到达时刻检测装置，其中，当待检脉冲信号的幅值为相应参考门限值时，计时触发信号触发时间数字转换电路，使时间数字转换电路输出此时的时刻作为采样时刻。4.如权利要求1所述的到达时刻检测装置，其中，匹配电路利用相关运算将采样包络与预存的脉冲发射信号包络进行波形匹配。5.如权利要求2所述的到达时刻检测装置，其中，当待检脉冲信号表征脉冲发射信号时，获取采样包络上特定点的时刻值作为脉冲发射信号到达接收装置的到达时间。6.如权利要求5所述的到达时刻检测装置，其中，特定点为采样包络上幅值最大的点或和预存的脉冲发射信号包络上预设的一参考点相对应的点。7.如权利要求1所述的到达时刻检测装置，其中，脉冲发射信号为UWB信号。8.一种用于检测脉冲发射信号到达接收装置的到达时刻的检测方法，包括：将待检脉冲信号与多个参考门限值进行比较；当待检脉冲信号的幅值为参考门限值时，记录此时时刻为采样时...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟，朱晓章，叶加伟，张晨曦，李飞雪，
申请(专利权)人：四川中电昆辰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51