基于FPGA超宽带定位TOA估计方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于FPGA超宽带定位TOA估计方法及装置，该方法包括以下步骤：(1)能量检测，接收到的调制高频脉冲超宽带信号经能量检测电路成为超宽带脉冲信号；(2)电压比较，超宽带脉冲信号经电压比较器成为窄的矩形脉冲信号；(3)展宽脉冲，窄的矩形脉冲信号经脉冲展宽电路成为较宽的矩形脉冲信号；(4)脉冲前沿时间提取，矩形脉冲信号经脉冲前沿时间提取电路得到脉冲前沿的精确到达时间；脉冲展宽电路和脉冲前沿时间提取电路由FPGA实现。上述方法简单易行，资源需求少，在较低的时钟频率下达到了高的时间测量精度；利用FPGA进行TOA估计，节省成本及印制板空间，达到了高的集成度和低的结构复杂性，非常适用于小型化、高性能的定位实现。

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA超宽带定位TOA估计方法及装置
本专利技术涉及超宽带无线通信
，特别涉及一种基于FPGA超宽带定位TOA估计方法及装置。
技术介绍
脉冲超宽带(IR-UWB,ImpulseRadioUltra-WideBand)无线定位技术采用纳秒级窄脉冲定位，时间分辨率高，抗多径能力强，因此成为高精度定位的首选技术。在IR-UWB定位系统中，脉冲到达时间(TOA，TimeofArrival)的精确估计是关键问题，这将决定目标位置计算准确与否的问题。由于无线电波传播速度极快，在空气中1纳秒时间就传播约30厘米，所以IR-UWB定位系统对TOA估计的精确度要求较高，厘米级的定位精度需要TOA估计精度达到亚纳秒。在IR-UWB定位系统中，基于能量检测的非相干接收方法由于其结构简单、性能良好而受到大量关注。传统的基于能量检测的非相干接收机的原理是先将接收信号滤波放大，然后进行能量积分，积分信号经ADC采样后送入数据处理模块进行TOA估计。TOA的估计精度和ADC的采样率有很大关系，要得到亚纳秒的估计精度则需要GHz以上的采样速率。如果采用时间间隔模拟放大方法进行TOA估计，虽然降低了AD本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA超宽带定位TOA估计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)能量检测，接收到的调制高频脉冲超宽带信号经能量检测电路成为超宽带脉冲信号；(2)电压比较，所述步骤(1)中的超宽带脉冲信号经电压比较器成为窄的矩形脉冲信号；(3)展宽脉冲，所述步骤(2)中的窄的矩形脉冲信号经脉冲展宽电路成为较宽的矩形脉冲信号；(4)脉冲前沿时间提取，所述步骤(3)中的矩形脉冲信号经脉冲前沿时间提取电路得到脉冲前沿的精确到达时间；其中，在所述步骤(3)中的脉冲展宽电路和所述步骤(4)中的脉冲前沿时间提取电路由FPGA实现。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA超宽带定位TOA估计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)能量检测，接收到的调制高频脉冲超宽带信号经能量检测电路成为超宽带脉冲信号；(2)电压比较，所述步骤(1)中的超宽带脉冲信号经电压比较器成为窄的矩形脉冲信号；(3)展宽脉冲，所述步骤(2)中的窄的矩形脉冲信号经脉冲展宽电路成为较宽的矩形脉冲信号；(4)脉冲前沿时间提取，所述步骤(3)中的矩形脉冲信号经脉冲前沿时间提取电路得到脉冲前沿的精确到达时间；其中，在所述步骤(3)中的脉冲展宽电路和所述步骤(4)中的脉冲前沿时间提取电路由FPGA实现。2.根据权利要求1所述的基于FPGA超宽带定位TOA估计方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，所述脉冲前沿的精确到达时间对应的时间戳由粗时间和细时间构成；其中，所述粗时间由低速计数器测量，低速计数器对时钟信号累加计数，在输入的使能信号为高电平时，输出当前计数器值，该值即为粗时间；所述细时间由细时间转换器中的N个高速计数器并行计数的方式测量，细时间转换器中的N个高速计数器的使能信号由开始和停止两个信号组成，开始信号与低速计数器的使能信号为同一信号，停止信号则为粗时间计数器的时钟信号，当开始信号为高电平时，高速计数器被使能，开始计数，当停止信号为高电平时，高速计数器停止计数，所有N个计数器值被送入DSP中，DSP对这N个计数器值求平均，所得值即为细时间；细时间和粗时间通过粗细合并模块被合并处理，得到测量时间戳。3.根据权利要求1所述的基于FPGA超宽带定位TOA估计方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，能量检测采用分立二极管检波方式，利用二极管单向导电特性，滤除输入信号的负极性部分，然后通过并联电阻和电容滤波，从而重现超宽带信号的包络，能量检测电路的带宽使检波后的信号与接收到的超宽带...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐朝云，韩艳伟，范运兴，李亚楠，李冀，王栋，叶方玲，
申请(专利权)人：广州中海达定位技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44