[發明專利]一種在多徑環境下針對同源信號時差的測定方法

有效

• 申請號: 201210296460.4
• 申請日: 2012-08-20
• 公開（公告）號: CN102833016A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 萬群;羅來源;魏合文;文飛;楊雪菲;李金洋;段林甫
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;西南電子電信技術研究所
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00;H04W64/00;G01S7/02
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 詹福五

技術領域

本發明屬于電子信息技術領域中多徑環境下的時差測定方法，特別是一種在多徑環境下各信號接收器針對同源信號的時差的測定方法。

背景技術

隨著信號抵達時間差異定位技術的飛速發展，無線電定位技術在無線電監控領域得到廣泛應用。AOA（波達角度定位法）、TOA（波達時間定位法）、TDOA（波達時間差定位法）是目前最有發展潛力的蜂窩系統移動臺定位技術。波達時差、或稱波達時間延遲，是指接收器陣列中不同接收器接收到的同源信號之間由于傳輸距離不同引起的時間差。確定時差是現代信號處理系統中信號檢測和參數提取的一個重要組成部分，廣泛應用于探測、通信、生物醫學和地球物理等領域。

目前，時差測量方法較多，其中廣義互相關法較為經典。該方法對接收到的一路信號與同源信號發射的另一路信號通過下式：

rx1x2(k)=E[x1(t)x2*(t-k)]]]>

直接進行互相關處理；式中：x₁和x₂分別表示同源信號經過不同路徑的兩路信號，t表示當前時間，t-k表示當前時間之前的第k個時間單位，表示兩路信號的互相關函數，而E[]表示求期望值運算，^*表示復數的共軛。由互相關函數波形比較兩路信號的相似程度，相似度最大的時間偏移量即為對應的時延值。該方法由于其具有算法簡單、計算量小、易于實現、處理增益高并且能夠應用于低信噪比環境的優點，廣義互相關法已成為目前國內外在確定時差信息中應用最為廣泛的一類方法。自1976年Knapp和Cater關于廣義互相關時延測量的論文發表以來，對確定時延以及有關參量的廣義互相關法的探索一直是信號處理領域中活躍的研究方向。當參考信號與噪聲、噪聲與噪聲之間完全正交時，該方法是時間延遲測量的最優方法。但實際情況中，上述兩個完全正交條件是難以滿足的，此時為了解決時延的測定問題，廣義互相關方法需要對接收到的信號進行白化處理、即頻域加權處理，使得參考信號與接收信號相關的峰形更為尖銳（明顯），以達到提高時間延遲的分辨能力和時間延遲測量的穩定性的目的。但廣義互相關方法中加權函數的構造需要信號和噪聲的具體統計信息；然而在實際工程應用中，現場信號和噪聲的統計信息往往尚未得知，只能用信號和噪聲一組實測值來代替加權函數中涉及的統計信息，因而其實際性能與該方法希望得到的理論效果通常有較大差距。

在實際應用環境中，尤其是城市或建筑物內部有較多障礙物的情況下，同源信號在傳播中經障礙物的反射、折射、散射等過程，往往經多條路徑以不同時延到達接收器的現象，稱為多徑效應。多徑效應是信號時延測定在實際應用中不可避免的問題。信號源所發射的信號經過多條路徑的傳播，即經不同的反射體反射后、為同一傳感器先后接收，從而形成了混合信號。這種混合信號中包含多個經歷了時間延遲、幅度系數以及相位變化的同源信號及噪聲；因此當各路信號到達的時差較小時，將造成各路信號的波形重疊，導致相關峰形變寬、峰頂平滑，測量誤差大，準確性差等缺陷。

發明內容

本發明的目的是針對背景技術存在的缺陷，改進設計一種在多徑環境下針對同源信號時差的測定方法，在不提高時差測定中信號處理計算量的前提下，提高時間延遲的分辨率、并有效提高信號接收器在多徑環境下接收信號時差測定的準確性；進而為目標信號源的定位提供準確參數等目的。

本發明的解決方案是在背景技術廣義互相關法的基礎上，針對其在實際工程應用中所需信號的具體信息的準確性以及測量結果精度不足等缺陷，本發明引入自回歸方法、即利用前期若干時刻的隨機變量線性組合來描述以后某時刻隨機變量的線性回歸方法，該方法通常表示為：