[發明專利]一種超寬帶定位系統的到達時間估計方法

有效

• 申請號: 201310174851.3
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN103297087A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 王翔;尹勃;徐斌;趙澤西;盧穎;張溢
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04B1/7163
• 分類號: H04B1/7163;H04B17/00
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發明涉及一種脈沖超寬帶信號的到達時間估計方法，尤其涉及一種超寬帶定位系統的到達時間估計方法，屬于信號檢測與估計技術領域，它是利用迭代運算檢測出多徑信號的首達路徑，從而估計出信號的到達時間。本發明適用于基于脈沖超寬帶信號的定位系統測距過程的到達時間估計。

背景技術

近年來，隨著移動通信和物聯網技術的高速發展，人們對高精度定位業務的需求日益增加。脈沖超寬帶技術可獲得很高的時間分辨率和良好的抗多徑性能，這使其從眾多無線定位技術中脫穎而出，成為實現精確定位的首選方案，在軍事、醫療、工業等領域的應用前景廣泛。

在一個無線定位系統中，對目標節點的位置信息的估計是通過分析目標節點和若干參考節點間傳播的信號得到的，通常整個估計過程包括參數提取和位置解算兩步。首先，系統從傳播的信號中提取出與目標節點位置信息有關的參數，然后采用相應的定位算法從相關參數中解算出目標節點的位置信息。根據獲得的參數的不同，定位技術可以分為基于到達角度、基于接收信號強度和基于到達時間這三種估計方式。本發明屬于最后一種方式，通過估計到達時延來計算收發兩端的距離，充分利用了超寬帶信號較高的時間分辨率，能體現出超寬帶高精度定位的優勢。

發明內容

1、目的：本發明的目的是提供一種超寬帶定位系統的到達時間估計方法，該方法提供了一種針對脈沖超寬帶信號的首達路徑檢測方法。所述方法中涉及一個用于解算出最優判決門限的迭代過程，它采用橫虛警率約束作為解算模型，使用最大期望值算法完成迭代，由此可以在具體信道模式下先驗信息未知的情況下估計出超寬帶信號的到達時間。

2、技術方案：圖1為本發明涉及的系統流程圖。其中主要有兩個部分：信號的能量采樣和信號的到達時間估計。在信號的前處理階段，在對接收到的信號完成幀一級同步的情況下，先對信號進行平方率檢波，再對輸出的能量信號進行采樣，得到接收信號的能量采樣序列。在到達時間估計階段，利用迭代門限選擇算法從能量采樣序列中解算出判決門限，使用該門限從能量采樣序列中檢測出信號的首達路徑，完成信號的到達時間估計。

綜上所述，本發明一種超寬帶定位系統的到達時間估計方法，該方法具體步驟如下：

步驟一：接收信號的能量采樣

對幀同步后的超寬帶信號進行平方率檢波，得到接收信號的能量信號；再對此能量信號進行采樣，得到接收信號的能量采樣序列。

接收到的跳時脈沖超寬帶信號可以表示為

r(t)=Σj=-∞∞djwmp(t-jTf-cjTc-τtoa)+n(t)]]>

其中，T_f和T_c分別為幀長和碼片長度；d_j為第j幀信號的極性，τ_toa為信號的到達時間；n(t)為高斯白噪聲，均值為零，方差為δ²，雙邊功率譜密度為N₀/2；c_j是為了防止不同用戶之間的信號沖突而分配的跳時碼，它決定了脈沖碼片在一幀中的位置，第k個用戶分配到的跳時序列滿足；w_mp(t)為接收到的多徑脈沖波形，可以表示為