[發明專利]基于壓縮傳輸的TDOA估計方法

在審

• 申請號: 201910057761.3
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109669157A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 鮑丹;蔡晶晶;錢奔奔;武斌;秦國棟;劉高高;李鵬
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S5/06
• 分類號: G01S5/06;H04L29/06
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華

1.一種基于壓縮傳輸的TDOA估計方法，其特征在于，包括：

(1)設計壓縮矩陣，對接收設備獲取到的目標信號進行信號壓縮：

(1a)利用分組壓縮的思想，推導出壓縮矩陣A，該壓縮矩陣A的第m行第k列元素值A_m,k表示如下：

式中，q_m＝rand(Q)-1，M表示壓縮后信號序列長度，N表示壓縮前接收機接收信號長度，定義壓縮倍數Q＝N/M，rand(Q)是隨機函數，能夠生成1～Q之間的隨機數字；

(1b)通過壓縮矩陣A對目標信號s_i進行時域壓縮，得到壓縮信號y_i；

(2)對壓縮信號y_i進行頻域離散傅里葉變換DFT，得到頻域信號Y_i和轉換矩陣H；

(3)根據頻域信號Y_i和轉換矩陣H構建DFT系數乘積(PDC)模型，并求解得到估計接收信號s_i的時延τ：

(3a)根據步驟(2)得出的Y_i和H，得到DFT系數算子U(p)和延遲矩陣g(p,τ)：

式中，Y₁(p)是Y_i的第p個元素，h_pk是H第p行第k列的元素，| |表示求模函數，*表示取共軛操作，τ表示目標信號時延；

(3b)由步驟(3a)的結果構建兩者的最小化差異函數F(τ)：

式中，σ²為信號s_i的方差，|| ||表示向量求模函數，argmin表示函數取值最小時的自變量取值；

3c)對最小化差異函數F(τ)進行求解，得出時延估計值

2.根據權利要求1所述的方法，其中(1b)中得到的壓縮信號y_i表示如下：

y_i＝As_i+w_i，

式中A表示壓縮矩陣，w_i表示在壓縮過程中引入的噪聲信號，i表示接收機的序號，i＝1,2；s_i表示接收機接收到的目標信號，其信號之間的關系滿足s₂(n)＝s₁(n+τ)，s₁(n)表示目標信號s₁的第n個元素，s₂(n+τ)表示目標信號s₂的第n+τ個元素，τ表示信號時延。

3.根據權利要求1所述的方法，其中(2)中對壓縮信號y_i進行頻域離散傅里葉變換DFT，得到頻域信號Y_i和轉換矩陣H，按如下步驟進行：

(2a)根據DFT乘子定義,得到原始信號和壓縮信號所對應的DFT矩陣乘子F和G，其中F的第n行第k列的元素值F_n,k和G的第m行第p列的元素值G_m,p分別表示如下：

式中，e表示以自然常數為底的指數函數,j表示虛部符號；

(2b)由DFT矩陣乘子F和G計算出壓縮信號y_i在頻域信號Y_i：

Y_i＝Gy_i＝GAs_i+Gw_i

式中，w_i表示在壓縮過程中引入的噪聲信號，s_i表示接收機接收到的目標信號，A為壓縮矩陣。

(2c)根據壓縮矩陣A、DFT矩陣乘子F和G，計算得到轉換矩陣H＝GAF^-1。

4.根據權利要求3所述的方法，其中(2b)中兩個頻域信號的關系表示如下：

式中，k表示傅里葉變換的序數，M表示壓縮后信號序列長度，N表示壓縮前接收機接收信號長度，e表示以自然常數為底的指數函數,j表示虛部符號，τ表示目標信號時延。