專利名稱：一種脈沖信號到達時差的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號參數(shù)估計技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種脈沖信號到達時差的測量方法。
背景技術(shù)：
無源定位技術(shù)是指通過被動接收目標輻射源的輻射信號確定其位置的新興定位技術(shù)，且到達觀測點之間的到達時差(TDOA, Time difference of arrival)是確定目標福射源的空間幾何位置的主要參數(shù)之一。脈沖信號在通信、導航以及雷達等方面有著廣泛應(yīng)用，其到達時差測量成為對這類輻射源目標進行無源定位的重要決定因素。脈沖信號到達時差是指其到達兩個觀測點的到達時間(Τ0Α，Time of arrival)之差。傳統(tǒng)方法一般取脈沖視頻信號(信號包絡(luò))超過檢測門限的第一個采樣時刻作為其到達時間。然而，實際接收到的輻射源脈沖信號必然受到噪聲的干擾，特別是低信噪比條件下，直接包絡(luò)檢波法往往引入較大的TOA測量誤差，進而導致觀測點之間TDOA的估計誤差較大。此外，由于輻射源天線波束的方向特性以及觀測點之間相隔一定距離，使得到達各觀測點的脈沖幅度存在一定差異，采用固定門限檢測方法會導致TDOA估計存在固有偏差。為克服這一問題，現(xiàn)有方法主要采用自適應(yīng)門限方法，根據(jù)脈沖幅度調(diào)整門限，但該方法面臨雙門限檢測問題，需要進行初始檢測并測量脈沖幅度，實現(xiàn)較為復(fù)雜。因此，如何簡單、快速、準確地獲得脈沖信號到達時差成為無源定位系統(tǒng)工程實現(xiàn)中對脈沖輻射源定位的一個亟待解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種脈沖信號到達時差的測量方法。根據(jù)本發(fā)明實施例的方法，可以有效克服固有偏差，且其估計方差為傳統(tǒng)方法的一半，使得時差測量性能明顯改善。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明實施例的一種脈沖信號到達時差的測量方法包括以下步驟:S1:對接收到的第一路脈沖信號和第二路脈沖信號的包絡(luò)進行平滑濾波；S2:采用固定門限方法檢測脈沖，分別記下所述第一路脈沖信號和第二路脈沖信號各自的前沿、后沿的高于、低于預(yù)設(shè)的門限值的采樣時刻和相應(yīng)樣點值；S3:通過線性插值算法得到所述第一路脈沖信號和第二路脈沖信號各自的脈沖到達時間和脈沖結(jié)束時間；S4:分別計算所述第一路脈沖信號和第二路脈沖信號的脈沖中間時刻，并相減得到脈沖信號到達時差。根據(jù)本發(fā)明實施例的一種脈沖信號到達時差的測量方法，充分利用脈沖的前沿后沿信息，通過脈沖中間時刻相減獲得到達時差，克服了脈沖幅度差異引起的固有偏差，對信號包絡(luò)的平滑濾波處理，減小了隨機噪聲對到達時間測量的影響，通過脈沖中間時刻相減得到到達時差，進一步減小了其估計方差，達到了簡單、方便且快速地對脈沖信號到達時差進行高精度估計的目的。
在本發(fā)明的一個實施例中，所述門限值是根據(jù)接收機噪聲功率和系統(tǒng)檢測性能設(shè)定的。在本發(fā)明的一個實施例中，定義所述門限值為TH，定義所述脈沖信號的前沿低于TH的采樣時刻為T0Aa，相應(yīng)樣點值為Aa，后沿高于TH的采樣時刻為T0Ea，相應(yīng)樣點值為Ea，前沿高于TH的采樣時刻為TOAb,相應(yīng)樣點值為Ab，后沿低于TH的采樣時刻為TOEb,相應(yīng)樣點值為Eb，所述步驟S3中的通過線性插值算法得到所述脈沖到達時間
TOA和所述脈沖結(jié)束時間TOE的公式分別為:
權(quán)利要求
1.一種脈沖信號到達時差的測量方法，其特征在于，包括以下步驟: S1:對接收到的第一路脈沖信號和第二路脈沖信號的包絡(luò)進行平滑濾波； 52:采用固定門限方法檢測脈沖，分別記下所述第一路脈沖信號和第二路脈沖信號各自的前沿、后沿的高于、低于預(yù)設(shè)的門限值的采樣時刻和相應(yīng)樣點值； 53:通過線性插值算法得到所述第一路脈沖信號和第二路脈沖信號各自的脈沖到達時間和脈沖結(jié)束時間； 54:分別計算所述第一路脈沖信號和第二路脈沖信號的脈沖中間時刻，并相減得到脈沖號到達時差。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述門限值是根據(jù)接收機噪聲功率和系統(tǒng)檢測性能設(shè)定的。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，定義所述門限值為TH，定義所述脈沖信號的前沿低于TH的采樣時刻為TOAa，相應(yīng)樣點值為Aa，后沿高于TH的采樣時刻為T0Ea，相應(yīng)樣點值為Ea，前沿高于TH的采樣時刻為TOAb,相應(yīng)樣點值為Ab，后沿低于TH的采樣時刻為TOEb,相應(yīng)樣點值為Eb，所述步驟S3中的通過線性插值算法得到所述脈沖到達時 間TOA和所述脈沖結(jié)束時間TOE的公式分別為
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S4中，所述脈沖中間時刻TOAm的計算公式為
全文摘要
本發(fā)明提出一種脈沖信號到達時差的測量方法，包括以下步驟對接收到的第一路脈沖信號和第二路脈沖信號的包絡(luò)進行平滑濾波；采用固定門限方法檢測脈沖，分別記下第一路脈沖信號和第二路脈沖信號各自的前沿、后沿的高于、低于預(yù)設(shè)的門限值的采樣時刻和相應(yīng)樣點值；通過線性插值算法得到第一路脈沖信號和第二路脈沖信號各自的脈沖到達時間和脈沖結(jié)束時間；分別計算第一路脈沖信號和第二路脈沖信號的脈沖中間時刻，并相減得到脈沖信號到達時差。根據(jù)本發(fā)明實施例的方法，可以有效克服固有偏差，且其估計方差為傳統(tǒng)方法的一半，使得時差測量性能明顯改善。
文檔編號G01R29/02GK103163386SQ20131006462
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者黃振, 陸建華, 肖心龍, 李振強, 郭智煒, 趙波 申請人:清華大學