本发明专利技术公开了一种基于中国地面数字电视单频网的时频二维联合定位方法及系统，解决了定位处理中伪距测量、区分发射塔的问题。该方法包括步骤：Ｓ１．在发射端将传输参数信令（ＴＰＳ）信号时分复用；Ｓ２．接收机将接收到的时域训练序列与本地伪随机噪声（ＰＮ）序列相关，得到来自各发射塔的信号的整数倍时延的初估计；Ｓ３．将解调判决后的ＴＰＳ看作正交频域导频进行处理，获得各发射塔发送信号的整数倍和小数倍时延估计；Ｓ４．根据所述整数倍和小数倍时延估计，得到信号传输时延进而获得来自各发射塔的信号之间的传输时延差，计算伪距差，利用双曲线交点定位接收机。本发明专利技术的方法最大程度地兼容了原有地面数字电视系统，且定位精度较高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线传输
，尤其涉及一种基于中国地面数字电视单频网的 时频二维联合定位方法及系统。
技术介绍
目前已有的利用卫星进行的导航定位的手段，如美国的全球定位系统(Global Positioning System, GPS)，还有已研制成功投入使用的或正在研制的，如俄罗斯的全球 导航卫星系统(GLOBALNAVIGATION SATELLITE SYSTE，GLONASS)、欧盟的伽利略 全球定位系统(GALILEO)，以及中国的北斗卫星导航系统。其中美国的GPS系统是现 在全球定位系统中最为常见和最为成熟的，该系统历时16年、耗资130亿美元建成，由 24颗卫星组网。全球很多国家都在使用这个系统，GPS系统可用于定位、导航、测量和 授时等各种用途，尤其是可以进行全天候的、实时的三维定位。目前GPS星座的精确性 在米级。随着下一代卫星在轨数量的增加，GPS IIF卫星的精确性将是其上一代的两倍。 因此，多数GPS IIF卫星进入太空之后，将可以为地面接收机提供更高的精度。但卫星信号传输很远的距离，接收信号的强度很弱，很容易受到干扰，在室内 或地下室，很难完成定位。此外，电离层的干扰以及卫星高速运动造成的多普勒效应等 多种因素也导致了定位精度的降低。工作在较低频率的地面数字电视系统则没有GPS的上述困扰，因为其接收信号 功率比GPS的要高40dB，覆盖范围可达几十公里，这就使得利用地面数字电视系统定位 成为卫星定位有力的辅助和补充手段。电视发射塔位置固定，接收机不用实时更新位置 信息，而且也没有GPS中卫星高速运动产生的多普勒频移；同时，由于是地面传输，信 号不会受到电离层的各种不利影响。这些优点可以降低基于数字电视信号的定位系统的 设计难度，降低定位算法的信号处理复杂度。其中，中国的地面数字电视标准，比欧洲的DVB-T(地面数字视频广播)接收门 限低2dB，接收灵敏度大幅提高，因而更大的区域可以被覆盖到；且采用了快速信道估 计技术，使得用于系统同步和信道估计的时间缩短很多，有利于缩短定位耗时；其时域 同步正交频分复用(TDS-OFDM)信号可以被充分利用来完成定位功能。多载波形式的正交频分复用(OFDM)信号在抗多径效应方面有着天然的优 势，而且实现复杂度很低，因此在无线广播和通信领域如DVB-T、正EE 802.Ha/g、 802.11η、WiMAX, UWB、LTE等都得到了广泛的应用，被认为是下一代无线网络中 的物理层核心技术。因此，以OFDM为基础的无线定位技术在近年来引起了广泛的研 究兴趣，已有为数不多的文献研究了基于OFDM信号的定位问题。最新的文献表明， 利用OFDM信号进行定位的方法主要有两类，一类是传统的基于定时同步算法进行相 关运算，另一类是基于现代频谱估计技术的多信号分类(Multiple Signal Classification， MUSIC)、最大似然(Maximum LikeUhood，ML)等算法。前者受制于采样率，精度不 高；后者有较高精度，但复杂度也高。中国现有地面数字电视广播系统的TDS-OFDM信号区别于一般循环前缀频分复 用(CP-OFDM)的突出特点就是，前者是时频域处理相结合的技术，后者是纯频域处理 的技术，此独特之处为联合时频域进行定位提供了有利条件。在中国地面数字电视传输标准中，TDS-OFDM信号帧体中的传输参数信令 (TPS),目前为止一直被用于为每信号帧提供必要的解调和解码信息，包括符号星座映射 模式、低密度校验编码(LDPC)的码率、交织模式信息、或帧体信息模式等，以此来辅 助解调帧体中的数据，获得数字电视节目。低阶调制、内容少而固定、多载波、以及所 在子载波位置固定等等这些特点，使得TPS的用途可以进一步扩展。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术所要解决的技术问题是提供一种受到的定位干扰小、定位耗时短、且 定位精度高的定位方法及系统。(二)技术方案为解决上述问题，本专利技术提供了一种基于中国地面数字电视单频网的定位方 法，该方法包括步骤Si.在发射端将传输参数信令TPS信号时分复用；S2.接收机将接收到的时域训练序列与本地伪随机噪声PN序列相关，得到来自 各发射塔的信号的整数倍时延的初估计；S3.将解调判决后的TPS看作正交频域导频进行处理，获得来自各发射塔的信号 的整数倍和小数倍时延估计；S4.根据所述整数倍和小数倍时延估计，得到信号的传输时延，进而获得来自各 发射塔的信号之间的传输时延差，计算伪距差，利用双曲线交点定位接收机。其中，发射塔位置预存在接收机内或预置在帧体内随信号发送，接收机接收到 信号后，在进行原有的电视节目数据恢复处理的同时进行定位。其中，在步骤Sl中，时分复用方法具体为，在一个信号帧中，只有一个发射塔 发送TPS信号，其它发射塔在所述TPS对应的位置发送O ；在下一个信号帧中，另一个 发射塔发送TPS信号，其它发射塔在所述TPS对应的位置发送O ；在一个信号帧中，接 收机只接收到来自一个发射塔的TPS信号。其中，在步骤S2中，将相关运算获得的所有整数倍时延初估计与首个信号的整 数倍时延比较，得到整数倍差分时延的初估计。其中，步骤S2中，在得到来自各发射塔的信号的整数倍时延的初估计之前，利 用获得的信号接收和发射时间来辅助得出来自各发射塔的信号的整数倍时延的范围，包 括步骤接收机从任一时刻Ir开始，检测信号帧的到达时间，经过时间emTs的检测确认 信号帧的起始位置，并获得所述信号帧的帧号；根据所述帧号获得所述信号帧的发射时间ts ；由检测开始时刻及所述检测时间得到所述信号帧的到达时间，并根据所述发射 时间，由τ ‘ m, d = t,+ θ mT-ts获得来自各发射塔的信号的传输时延τ ‘ m, d ；由τ' m, d/Ts辅助获得来自各发射塔的信号的整数倍时延的范围。其中，在步骤S3中得到所述整数倍时延估计的步骤包括S3.ll对接收到的信号补偿步骤S2的相关运算得到的首个整数倍时延后，得到含 有整数倍差分时延以及小数倍时延的接收信号；S3.12从步骤S3.ll得到的所述接收信号中根据TPS所在的位置提取接收到的 TPS信号，并将解调判决后的TPS看成已知的频域导频，用接收到的TPS信号除以已知 导频，从而得到简化的含有整数倍差分时延和小数倍时延的接收到的TPS信号；S3.13根据步骤S3.12得到的所述接收到的TPS所在帧的帧号，根据TPS的时分 复用信息来区分当前接收到的TPS来自哪个发射塔；S3.14对于与各发射塔对应的TPS信号，对相邻子载波上的TPS信号进行共轭相 乘、取和、及提取相位处理，得到对应来自各发射塔的信号的整数倍差分时延估计；S3.15将步骤S2的相关运算获得的整数倍差分时延初估计结果中与步骤S3.14得 到的来自各发射塔的信号的整数倍差分时延估计最接近的值作为最终结果，在此值的基 础上加上步骤S2的相关运算获得的首个相关峰的整数倍时延，从而得到来自各发射塔的 信号的整数倍时延估计。其中，在步骤S3中得到所述小数倍时延估计的步骤包括S3.21对步骤S3.12所述简化的含有整数倍差分时延和小数倍时延的接收到的 TPS补偿步骤S3.15中所得到的整数倍差分时延；S3.22将步骤S本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于中国地面数字电视单频网的定位方法，其特征在于，该方法包括步骤：Ｓ１．在发射端将传输参数信令ＴＰＳ信号时分复用；Ｓ２．接收机将接收到的时域训练序列与本地伪随机噪声ＰＮ序列相关，得到来自各发射塔的信号的整数倍时延的初估计；Ｓ３．将解调判决后的ＴＰＳ看作正交频域导频进行处理，获得来自各发射塔的信号的整数倍和小数倍时延估计；Ｓ４．根据所述整数倍和小数倍时延估计，得到信号的传输时延，进而获得来自各发射塔的信号之间的传输时延差，计算伪距差，利用双曲线交点定位接收机。
【技术特征摘要】
1.一种基于中国地面数字电视单频网的定位方法，其特征在于，该方法包括步骤s1.在发射端将传输参数信令TPS信号时分复用；s2.接收机将接收到的时域训练序列与本地伪随机噪声PN序列相关，得到来自各发 射塔的信号的整数倍时延的初估计；s3.将解调判决后的TPS看作正交频域导频进行处理，获得来自各发射塔的信号的整 数倍和小数倍时延估计；s4.根据所述整数倍和小数倍时延估计，得到信号的传输时延，进而获得来自各发射 塔的信号之间的传输时延差，计算伪距差，利用双曲线交点定位接收机。2.如权利要求1所述的基于中国地面数字电视单频网的定位方法，其特征在于，发射 塔位置预存在接收机内或预置在帧体内随信号发送，接收机接收到信号后，在进行原有 的电视节目数据恢复处理的同时进行定位。3.如权利要求1所述的基于中国地面数字电视单频网的定位方法，其特征在于，在步 骤Sl中，时分复用方法具体为，在一个信号帧中，只有一个发射塔发送TPS信号，其它 发射塔在所述TPS对应的位置发送0;在下一个信号帧中，另一个发射塔发送TPS信号， 其它发射塔在所述TPS对应的位置发送0;在一个信号帧中，接收机只接收到来自一个发 射塔的TPS信号。4.如权利要求1所述的基于中国地面数字电视单频网的定位方法，其特征在于，在步 骤S2中，将相关运算获得的所有整数倍时延初估计与首个信号的整数倍时延比较，得到 整数倍差分时延的初估计。5.如权利要求1所述的基于中国地面数字电视单频网的定位方法，其特征在于，步骤 S2中，在得到来自各发射塔的信号的整数倍时延的初估计之前，利用获得的信号接收和 发射时间来辅助得出来自各发射塔的信号的整数倍时延的范围，包括步骤接收机从任一时刻Ir开始，检测信号帧的到达时间，经过时间emTs的检测确认信号 帧的起始位置，并获得所述信号帧的帧号；根据所述帧号获得所述信号帧的发射时间ts ；由检测开始时刻及所述检测时间得到所述信号帧的到达时间，并根据所述发射时 间，由τ ‘ m, d = t,+ θ mT-ts获得来自各发射塔的信号的传输时延τ ‘ m, d ；由τ' m, d/Ts辅助获得来自各发射塔的信号的整数倍时延的范围。6.如权利要求4所述的基于中国地面数字电视单频网的定位方法，其特征在于，在步 骤S3中得到所述整数倍时延估计的步骤包括S3.ll对接收到的信号补偿步骤S2的相关运算得到的首个整数倍时延后，得到含有 整数倍差分时延以及小数倍时延的接收信号；S3.12从步骤S3.ll得...
【专利技术属性】
技术研发人员：王昭诚，张彧，计晓媛，戴凌龙，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11
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