[發明專利]用于時差估計與多站時鐘誤差校準的方法及系統

有效

• 申請號: 201410010220.2
• 申請日: 2014-01-09
• 公開（公告）號: CN103760522A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 鐘森;夏威;江文穎
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S5/00
• 分類號: G01S5/00
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 劉世平

技術領域

本發明涉及信號處理技術，特別涉及無源系統中的時差估計。

背景技術

時差（TDOA）估計在輻射源定位中具有重要的應用價值。該技術一般可以在接收機的中頻或基帶來實現，但中頻實現時差估計會存在中頻數據流過大的問題，給數據的傳輸與實時處理帶來很大的困難。

經典的時差估計方法是廣義互相關法，該方法在沒有內插的情況下僅能夠給出樣本點時間間隔整數倍值的估計結果，對于在基帶進行時差估計，基帶采樣率較低的情況，顯然不能滿足實際工程需要。

雖然也有頻域時差估計、子采樣時差估計及高分辨率方法的提出，但這些方法通常假設信號是相干接收的，即本地載波與接收信號的載波同步。而實際工程中，由于相干接收系統一般通過原子鐘或GPS同步實現，實現成本和系統復雜度較高。在沒有GPS同步或原子鐘條件下，要實現相干接收是很困難的。我們一般使用非相干接收系統來進行處理，在非相干接收的情況下，兩接收機的內部時鐘存在一致性誤差，這里統一稱其為時鐘誤差。時鐘誤差包括時鐘頻率誤差和相位誤差，這兩種誤差會進一步導致混頻誤差和采樣誤差。若未對接收機的時鐘頻率誤差和相位誤差進行校準，在射頻信號經過處理到基帶的過程中，混頻誤差會導致基帶離散時間信號產生頻率與相位的偏移，采樣誤差則會導致基帶離散時間信號出現時間擴展的情況。即所接收的基帶離散時間信號間存在頻率偏移、相位偏移及時間擴展三個非理想因素。對時差估計問題，非理想的接收最終將導致實際的基帶信號時差關系與真實的基帶信號時差關系不一致。此外，也會使得其他信號處理性能的下降，如解調、直接定位等。

目前，雖然有一些針對非理想因素的補償校準方法，但這些方法或只考慮時鐘誤差所造成的混頻誤差，未考慮時時鐘誤差所引起的采樣誤差(即時間擴展現象)；或只考慮采樣誤差而忽略了混頻誤差。也即是，這些方法并沒有將基帶離散時間信號間的頻率偏移、相位偏移和時間擴展這三個非理想因素綜合考慮在內。并且，目前還沒有將這三個非理想因素與時差聯合考慮并進行估計的方法。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術在時差估計時沒有結合基帶離散時間信號間的頻率偏移、相位偏移和時間擴展這三個因素進行考慮，從而影響時差定位精度的問題。

為達到上述目的，本發明提供一種用于時差估計與多站時鐘誤差校準的系統，包括參考接收機及輔助接收機，還包括聯合估計模塊、統一時鐘模塊及時差定位模塊；

聯合估計模塊，接收參考接收機及輔助接收機的基帶離散時間信號并進行二維搜索，將所得到的時差估計值、時鐘頻差估計值及時鐘相差估計值輸出至時差定位模塊及統一時鐘模塊；

時差定位模塊，接收聯合估計模塊發送的時差估計值，根據時差估計值進行時差定位并予以顯示；

統一時鐘模塊，接收聯合估計模塊發送的時鐘頻差估計值和時鐘相差估計值并根據時鐘頻差估計值和時鐘相差估計值校準輔助接收機的時鐘信號。

進一步地，還包括應用模塊，所述應用模塊利用校準時鐘信號后的輔助接收機輸出的基帶離散時間信號完成應用的處理。

本發明還提供一種用于時差估計與多站時鐘誤差校準的系統，包括參考接收機及輔助接收機，還包括聯合估計模塊、統一時鐘模塊、傳統時差測量模塊及時差定位模塊；

聯合估計模塊，接收參考接收機及輔助接收機的基帶離散時間信號并進行二維搜索，將所得到的時差估計值、時鐘頻差估計值及時鐘相差估計值輸出至時差定位模塊、傳統時差測量模塊及統一時鐘模塊；

傳統時差測量模塊，接收參考接收機與輔助接收機輸出的基帶離散時間信號，并利用時差估計值作為先驗信息進行時差測量；

時差定位模塊，接收傳統時差測量模塊發送的時差測量值，根據時差測量值進行時差定位并予以顯示；

統一時鐘模塊，接收聯合估計模塊發送的時鐘頻差估計值和時鐘相差估計值并根據時鐘頻差估計值和時鐘相差估計值校準輔助接收機的時鐘信號。

本發明還提供另一種用于時差估計與多站時鐘誤差校準的系統，包括參考接收機及輔助接收機，還包括聯合估計模塊、時差定位模塊及信號校準模塊；

聯合估計模塊，接收參考接收機及輔助接收機的基帶離散時間信號并進行二維搜索，將所得到的時差估計值、時鐘頻差估計值及時鐘相差估計值輸出至時差定位模塊及信號校準模塊；

時差定位模塊，接收聯合估計模塊發送的時差估計值，根據時差估計值進行時差定位并予以顯示；