一种在多径环境下针对同源信号时差的测定方法技术

该发明专利技术属于电子信息技术领域中在多径环境下针对同源信号时差的测定方法。包括：建立接收信号样本，含自相关处理及确定自回归参数在内的.残差的确定，以及通过获取两路信号残差的互相关谱最终确定两路信号的时差。该发明专利技术由于将背景技术通过接收到的两路同源采样信号直接进行互相关处理；改为利用自回归方法、通过将两路采样信号的残差进行互相关处理，使相关峰形尖锐、即使在各路信号到达的时差较小时仍易于分辨，从而有效提高了时差测量的分辨率和准确性；该发明专利技术所测的时差值与理论值相符。因而具有在多径环境下所得采样信号互相关谱的分辨率高，有效地提高了信号时差测定的准确性，可为继后对目标信号源的定位提供准确参数等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子信息
中多径环境下的时差測定方法，特别是ー种在多径环境下各信号接收器针对同源信号的时差的測定方法。
技术介绍
随着信号抵达时间差异定位技术的飞速发展，无线电定位技术在无线电监控领域得到广泛应用。AOA (波达角度定位法)、TOA (波达时间定位法)、TDOA (波达时间差定位法)是目前最有发展潜カ的蜂窝系统移动台定位技术。波达时差、或称波达时间延迟，是指接收器阵列中不同接收器接收到的同源信号之间由于传输距离不同引起的时间差。确定时差是现代信号处理系统中信号检测和參数提取的ー个重要组成部分，广泛应用于探测、通信、生物医学和地球物理等领域。目前，时差测量方法较多，其中广义互相关法较为经典。该方法对接收到的一路信 号与同源信号发射的另一路信号通过下式(ん)=ノ:: I .V, (I)X1 (7 -ん)]直接进行互相关处理；式中Xl和X2分别表示同源信号经过不同路径的两路信号，t表示当前时间，t_k表示当前时间之前的第k个时间单位ス(幻表示两路信号的互相关函数，而E[]表示求期望值运算，*表示复数的共轭。由互相关函数波形比较两路信号的相似程度，相似度最大的时间偏移量即为对应的时延值。该方法由于其具有算法简单、计算量小、易于实现、处理増益高并且能够应用于低信噪比环境的优点，广义互相关法已成为目前国内外在确定时差信息中应用最为广泛的ー类方法。自1976年Knapp和Cater关于广义互相关时延测量的论文发表以来，对确定时延以及有关參量的广义互相关法的探索一直是信号处理领域中活跃的研究方向。当參考信号与噪声、噪声与噪声之间完全正交时，该方法是时间延迟测量的最优方法。但实际情况中，上述两个完全正交条件是难以满足的，此时为了解决时延的測定问题，广义互相关方法需要对接收到的信号进行白化处理、即频域加权处理，使得參考信号与接收信号相关的峰形更为尖鋭(明显)，以达到提高时间延迟的分辨能力和时间延迟测量的稳定性的目的。但广义互相关方法中加权函数的构造需要信号和噪声的具体统计信息；然而在实际工程应用中，现场信号和噪声的统计信息往往尚未得知，只能用信号和噪声ー组实测值来代替加权函数中涉及的统计信息，因而其实际性能与该方法希望得到的理论效果通常有较大差距。在实际应用环境中，尤其是城市或建筑物内部有较多障碍物的情况下，同源信号在传播中经障碍物的反射、折射、散射等过程，往往经多条路径以不同时延到达接收器的现象，称为多径效应。多径效应是信号时延測定在实际应用中不可避免的问题。信号源所发射的信号经过多条路径的传播，即经不同的反射体反射后、为同一传感器先后接收，从而形成了混合信号。这种混合信号中包含多个经历了时间延迟、幅度系数以及相位变化的同源信号及噪声；因此当各路信号到达的时差较小时，将造成各路信号的波形重叠，导致相关峰形变宽、峰顶平滑，測量误差大，准确性差等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对
技术介绍
存在的缺陷，改进设计，在不提高时差测定中信号处理计算量的前提下，提高时间延迟的分辨率、并有效提高信号接收器在多径环境下接收信号时差测定的准确性；进而为目标信号源的定位提供准确参数等目的。本专利技术的解决方案是在
技术介绍
广义互相关法的基础上，针对其在实际工程应用中所需信号的具体信息的准确性以及测量结果精度不足等缺陷，本专利技术引入自回归方法、即利用前期若干时刻的随机变量线性组合来描述以后某时刻随机变量的线性回归方法，该方法通常表示为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在多径环境下针对同源信号时差的测定方法，包括：步骤1.建立接收信号样本：首先确定两个进行时差测量的接收器1、2，当两个接收器收到同一信号源发射的信号后、利用模数转换器分别将接收器1、2输出的模拟信号转换为数字信号，然后对转换后的两路数字信号按照两路信号之间预期时差的最大值的倍数设定时间间隔进行同步采样，得两路接收信号1、2的采样样本；步骤2.残差的确定2.1．自相关处理：按照背景技术对步骤1所得1、2两路采样信号进行自相关处理，得到自相关矩阵，再对矩阵进行奇异值分解，得到其奇异值和相应的特征向量矩阵；2.2．确定自回归参数：对步骤2.1所得零奇异值所对应的特征向量进行归一化处理，从而得到自回归方法中的各阶自回归参数；2.3．获取残差：将步骤2.2中归一化所得自回归参数代入下式中：Δx1(t)=x1(t)-Σm=1Mαmx1(t-m)Δx2(t)=x2(t)-Σm=1Mαmx2(t-m)分别得到两路信号1、2的残差Δx1(t)及Δx2(t)，其中：x1(t)为第一个接收器在当前时刻t收到的信号源在时间点t？t0发出的同源信号，x2(t)为第二个接收器在当前时刻t收到的相同信号源在分别在时间点t？t1和t？t2发出的同源信号的混合信号，αm表示第m阶自回归参数，∑表示求和；步骤3．时差的确定3.1．获取两路信号1、2残差的互相关谱：根据步骤2.3中所得两路信号的残差通过下式：rΔx2(t)Δx1(t)(k)=E[Δx2(t)Δx1*(t-k)]进行互相关处理，得到两路信号的残差的互相关谱；其中Δx1(t)与Δx2(t？k)分别表示两路信号1、2的残差，t表示当前时间，t？k表示当前时间之前的第k个单位时间的时间，表示Δx1(t)与Δx2(t)之间的互相关函数；残差的互相关谱的值由下式决定：r^Δx2(t)Δx1(t)(k)=1L+kΣt=1L+kΔx2(t)Δx1*(t-k),-L+1≤k≤01L-kΣt=k+1LΔx2(t)Δx1*(t-k),L-1≥k>0其中：是残差的互相关函数值，L表示采样时间间隔，∑表示求和；3.2.确定两路信号的时差：步骤3.1所得两路采样信号残差的互相关谱中最大峰值所对应的时间值即为两路信号的时差；该时差即为两接收器1、2收到同一信号源发射的信号的时差。FDA00002033437100014.jpg,FDA00002033437100016.jpg,FDA00002033437100017.jpg...

【技术特征摘要】
1.一种在多径环境下针对同源信号时差的測定方法，包括步骤I.建立接收信号样本首先确定两个进行时差测量的接收器1、2，当两个接收器收到同一信号源发射的信号后、利用模数转换器分别将接收器1、2输出的模拟信号转换为数字信号，然后对转换后的两路数字信号按照两路信号之间预期时差的最大值的倍数设定时间间隔进行同步采样，得两路接收信号1、2的采样样本；步骤2.残差的确定2.I.自相关处理按照背景技术对步骤I所得1、2两路采样信号进行自相关处理，得到自相关...

【专利技术属性】
技术研发人员：万群，罗来源，魏合文，文飞，杨雪菲，李金洋，段林甫，
申请(专利权)人：电子科技大学，西南电子电信技术研究所，
类型：发明
国别省市：