[發明專利]估計無線電信號的到達時刻的方法和接收設備，用于定位的方法和系統

在審

• 申請號: 201780068267.6
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN109964140A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 雅恩·曼奈柯斯;伊利·邦迪
• 申請（專利權）人: UWINLOC公司
• 主分類號: G01S1/04
• 分類號: G01S1/04;G01S1/24;H04B1/7163
• 代理公司: 北京漢德知識產權代理事務所(普通合伙) 11328
• 代理人: 王占軍

本發明涉及用于通過接收設備（12）估計無線電信號的到達時刻的方法。無線電信號對應一組由包含N_c個具有相同預定持續時間T_c的符號的擴頻序列調制的數據包，無線電信號以脈沖形式發送并被接收設備（12）接收。另外，方法包括以下步驟：?步驟（100），根據預定采樣周期T_e對無線電信號進行采樣的步驟，使得量N_c x T_c/T_e的分數部分P_f不為零，?步驟（200），計算采樣的無線電信號和由脈沖包調制的擴頻序列的代表性參考序列之間的滑動相關函數，?步驟（300），檢測相關函數的相關峰值的步驟，相關峰值分別與檢測時刻相關聯，?步驟（400），根據相關峰值及分數部分P_f的相應檢測時刻來估計無線電信號的到達時刻。

技術領域

本發明屬于物體定位系統領域，更具體地說，涉及一種用于通過接收設備估計無線電信號的到達時刻的方法，以及一種用于定位將所述無線電信號發送到所述接收設備的發送設備的方法。

背景技術

本發明在超寬帶無線定位系統中發現了特別有利的，但決不是限制性的應用。 在這里，“超寬帶”（“超寬帶”，在英文文獻中也縮寫為UWB）是指由一個或多個發送設備發射到所述定位系統的一個或多個接收設備的無線電信號，其絕對帶寬（相對于中心頻率測得的功率為-10 dB）大于500兆赫茲。

UWB的應用是多種多樣的，并且通常涉及高速無線數字數據的本地傳輸，還涉及雷達或醫學成像系統。

更具體地，UWB系統有利地適于定位分別固定到位于封閉環境中的固定物體的無線電標記（在也稱為無線電標簽），例如庫房，或者在特定區域為執行所述定位專門配置的移動的無線電標記。

我們已知的能量無源標記例如無源標簽RFID（英文“Radio FrequencyIdentification”的縮寫），但也有能量有源標記，含有例如Zebra?, Decawave?,Ubisense?, Nanotron?等類型的電池的有源標記。

通常，這種定位系統的發送設備向多個接收設備發送持續時間非常短的脈沖形式的無線電信號，所述持續時間為納秒級別。這些在時域中極短的脈沖通過頻域引出，以獲得UWB技術的超寬帶頻譜特性。

為了定位發送設備，每個接收設備對到達它的信號的到達時刻進行估計，該估計隨后用作到達時刻差計算TDOA（英文 “Time Difference Of Arrival ”的縮寫）的基礎。所述估計通常由接收設備配備的數字相關器執行，并在對接收信號采樣的同時產生相關峰值。然后，信號到達時刻的估計對應于第一個幅度超過預定閾值的相關峰值的檢測時刻。

因此，可以理解的是，位置的精度取決于到達時刻的估計精度，這取決于信號的采樣頻率。然而，無論是出于成本，能耗還是技術發展的原因，采樣頻率的增加必然是有限的。因此，采樣頻率是限制定位系統性能的一個因素。

此外，到達時刻的估計也受到接收設備構造中固有的大約一個樣本誤差的影響，因此意味著該估計缺乏精確性。為了最小化該誤差的影響，可采用已知相關峰值的插值技術。例如，可以考慮將峰值與本峰值前面的峰值和本峰值后面的峰值進行幅度內插。如果這些技術確實在接收信號沒有或有非常輕微噪聲時提高了估計的精度，那么當噪聲的幅度相對于發射信號的幅度不可忽略時，它們的表現仍然非常穩定。實際上在在UWB無線定位系統中通常就是這種情況。

發明內容

本發明旨在通過提出一種能夠精確估計發出的無線電信號的到達時刻的解決方案來彌補現有技術的全部或部分缺點，尤其是上述缺點。該無線電信號由一個發送設備向多個接收設備發出，同時限制所述無線電信號的采樣頻率，并使該信號在傳輸時可能受到的噪聲影響保持穩定。