[發明專利]一種降低頻差對時間延遲估計影響的方法

有效

• 申請號: 201811398832.8
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109541531B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 胡正;郭利強;江偉健;宋祥潤
• 申請（專利權）人: 中電科儀器儀表有限公司
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 賈文健

本發明提出了一種降低頻差對時間延遲估計影響的方法，包括以下步驟：首先，獲取時域信號y(n)的相位角，記作phase_y(n)，并進行初始賦值x₀(n)＝x(n)，k₀＝0，τ₀＝0；然后，進行循環迭代運算，利用信號的時域相位進行比對，進行頻差補償，計算出不受頻率分辨率限制的頻差；最后，采用廣義相關算法對頻差補償后的信號做相關，獲取信號之間的時延估計值。本發明基于傅里葉變換頻移特性進行頻率補償，可以對于遠小于頻率分辨率的頻率誤差進行有效補償，不受頻率分辨率對頻差修正的限制，極大地提高了時延估計的精度。

技術領域

本發明涉及測試技術領域，特別涉及一種降低頻差對時間延遲估計影響的方法。

背景技術

TDOA(Time Difference Of Arrival)定位技術，同DOA(Direction Of Arrival)定位技術一樣，是一種經典的無源定位方式，由于其量測的TDOA精度較DOA精度高，得到了廣泛的研究和應用，其定位精度很大程度上取決于時延估計的精度。

在進行時延估計時，一般都是假設各接收機之間不存在頻率差，即本振是完全相同的，認為中頻信號之間不存在頻率誤差的影響。而在實際應用中，兩臺接收機難以保證本振頻率的一致，因此信號之間存在著頻率差，即使是遠小于頻率分辨率的頻率誤差，也可能對時延估計精度產生致命的影響，尤其降低了窄帶信號和非幅度調制信號的時延估計精度，導致信號的時延估計誤差很大甚至時延估計的失效。

現有的頻差修正方法，主要通過頻域相關函數對頻差做準確估計和補償，對補償后的信號做時延估計。當頻差小于離散傅立葉變換的頻率分辨率時，無法估計兩路信號的頻差，進而不能做頻差補償并基于頻差補償進行時延估計。

發明內容

本發明提出了一種降低頻差對時間延遲估計影響的方法，利用信號的時域相位進行比對，計算出不受頻率分辨率限制的頻差，基于頻差補償，有效的提高信號時延的估計精度。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種降低頻差對時間延遲估計影響的方法，兩臺接收機分別接收來自同一個輻射源發射的信號，接收的信號分別是x(n)和y(n)，x(n)和y(n)的關系表示為：

y(n)＝Ax(n-τ)e^-jΔw(n-τ)

其中，A表示歸一化的幅度比值，Δw表示本振不一致造成的兩信號之間的頻差，τ表示時間延遲；

包括以下步驟：

首先，獲取時域信號y(n)的相位角，記作phase_y(n)，并進行初始賦值x₀(n)＝x(n)，k₀＝0，τ₀＝0；

然后，進行循環迭代運算，利用信號的時域相位進行比對，進行頻差補償，計算出不受頻率分辨率限制的頻差；

最后，采用廣義相關算法對頻差補償后的信號做相關，獲取信號之間的時延估計值。

可選地，所述迭代運算的過程包括以下步驟：

步驟(a)，對信號x_i(n)的頻譜進行校正，校正公式為：反傅里葉變換得到新的x_i(n)；

步驟(b)，獲取時域信號x_i(n)的相位角，表示為phase_x_i(n)；

步驟(c)，計算y(n)的相位角和x_i(n)的相位角之間的相位差：phase_error_i(n)＝phase_y(n)-phase_x_i(n)；