基于功率加權(quán)的多通道組合延時(shí)估計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及超寬帶時(shí)域窄脈沖雷達(dá)探測技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于功率加 權(quán)的多通道組合延時(shí)估計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 超寬帶時(shí)域窄脈沖雷達(dá)(UWB，Ultra-Wide-Band Impulse RADAR)已廣泛應(yīng)用于各 種近場定位或成像探測。UWB雷達(dá)一般利用多通道組合相關(guān)估計(jì)延時(shí)的方法來確定目標(biāo)的 距離、角度等位置信息，由于每種組合估計(jì)的延時(shí)存在不同精度的誤差，其理論置信程度必 然也不同，因此要對各種組合估計(jì)的延時(shí)進(jìn)行不同權(quán)值的加權(quán)，估計(jì)精度越高的組合，其所 對應(yīng)的延時(shí)估計(jì)的加權(quán)值即置信程度也應(yīng)越高。針對傳統(tǒng)UWB雷達(dá)在各組合延時(shí)權(quán)值系數(shù) 計(jì)算上的不合理而導(dǎo)致的目標(biāo)延時(shí)估計(jì)精度低的問題，要尋找一種合理的權(quán)值選取方法， 才能得到尚精度的目標(biāo)延時(shí)，進(jìn)一步提尚目標(biāo)的定位精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于功率加權(quán)的多通道組合延 時(shí)估計(jì)方法。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明提供的基于功率加權(quán)的多通道組合延時(shí)估計(jì)方法，包括如下步驟：
[0005] 步驟S1:使用滑窗積累均值差的方法，求取差分?jǐn)?shù)據(jù)的功率；
[0006] 步驟S2:多通道組合進(jìn)行相關(guān)最大功率統(tǒng)計(jì)值加權(quán)計(jì)算，估計(jì)各通道方位向單位 時(shí)延，并計(jì)算各通道時(shí)延。
[0007] 優(yōu)選地，所述步驟S1包括：
[0008] 步驟S101:確定各通道回波相鄰兩幀信號(hào)Xi(n)，xi(n+l)，其中Xi(n)表示第i個(gè)通 道的第η幀信號(hào)，Xi(n+1)表不第i個(gè)通道的第n+1幀信號(hào)；1表不滑窗積累的長度，w表不窗函 數(shù)，計(jì)算公式如下：
[0009]
(1)
[0010] 式中：11、12表示窗函數(shù)的分段點(diǎn)號(hào)，窗函數(shù)兩側(cè)為正弦模型，11<12<1;
[0011] 步驟S102:計(jì)算第i個(gè)通道相鄰兩幀的差分信號(hào)cU(n，m)，計(jì)算公式如下：
[0012] di(n，m) =Xi(n+l，m)_Xi(n，m);
[0013] 式中:n表不信號(hào)幀數(shù)，m表不信號(hào)長度；
[0014]步驟S103:對第i個(gè)通道相鄰兩幀差分信號(hào)ddn，!!!)進(jìn)行窗寬度為1的逐點(diǎn)滑窗處 理，計(jì)算分段滑窗內(nèi)的均值，其中1 < m;
[0015] 步驟S104:計(jì)算滑窗處理后均方差統(tǒng)計(jì)信號(hào)功率值Ρ^η,πΟ,?表示通道號(hào)，η表示 信號(hào)幀數(shù)，m表示信號(hào)長度，計(jì)算公式如下： 關(guān)
(2)
[0017] 式中：j表示滑窗內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)號(hào)，cU(n，j)表示第i個(gè)通道、第η幀中的第j個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，1 表不滑窗w的信號(hào)長度。
[0018] 優(yōu)選地，所述步驟S2包括：
[0019] 步驟S201:對互異的第u和k兩個(gè)通道間進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，記作組合(u，k)，并記錄每 次相關(guān)結(jié)果最大值位置ind(q)，q表示互異兩通道組合種類編號(hào)，u和k表示通道編號(hào)；
[0020] 步驟S202:根據(jù)天線延時(shí)需滿足條件：ind(q)*c/[(k-u)d]<l，排除不符合條件的 通道組合，其中c表示光速，d表示天線間距；
[0021] 步驟S203:符合條件的互異通道(u，k)組合進(jìn)行功率最大值加權(quán)；
[0022] 步驟S204:估計(jì)方位向單位延時(shí)delay，計(jì)算公式如下：
[0023] :(3)_
[0024]
[0025] 式中:h表示通道總數(shù)，Pu表示第u通道的最大信號(hào)功率，Pk表示第k通道的最大信號(hào) 功率，W(P u，Pk)表示加權(quán)函數(shù)；
[0026] 步驟S205:計(jì)算各接收通道相對延時(shí)：cha_delay = a*delay，其中，cha_delay表示 第a個(gè)通道相對延時(shí)，a表示通道編號(hào)，delay為步驟S204計(jì)算出的單位延時(shí)。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0028] 1、本發(fā)明中的方法采用基于功率加權(quán)的方法，將各組合情況下兩通道的信號(hào)統(tǒng)計(jì) 功率最大值的乘積作為該種組合估計(jì)延時(shí)的權(quán)值，可以提高精度高的估計(jì)延時(shí)的權(quán)重，降 低精度低的估計(jì)延時(shí)對最終加權(quán)平均延時(shí)的影響。
[0029] 2、本發(fā)明中的方法在多通道組合延時(shí)估計(jì)的基礎(chǔ)上，對各組合估計(jì)的延時(shí)進(jìn)行不 同權(quán)值的加權(quán)，使精度高的延時(shí)具有較高的加權(quán)系數(shù)，從而提高加權(quán)平均后的延時(shí)估計(jì)精 度。
【附圖說明】
[0030] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0031] 圖1為本發(fā)明提供的基于功率加權(quán)的多通道組合延時(shí)估計(jì)方法的流程圖；
[0032] 圖2為本發(fā)明提供的基于功率加權(quán)的多通道組合延時(shí)估計(jì)方法中信號(hào)功率的求解 流程圖；
[0033] 圖3為本發(fā)明提供的基于功率加權(quán)的多通道組合延時(shí)估計(jì)方法中延時(shí)加權(quán)估計(jì)流 程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
[0035] 具體地，如圖1所示，所述基于功率加權(quán)的多通道組合延時(shí)估計(jì)方法包括：
[0036] 步驟S1:使用滑窗積累均值差的方法，求取差分?jǐn)?shù)據(jù)cU(n)的功率，其中i表示第i 個(gè)通道，η表示第η幀信號(hào)，功率的計(jì)算方法如圖2所示。
[0037] 步驟S2:多通道組合進(jìn)行相關(guān)最大功率統(tǒng)計(jì)值加權(quán)計(jì)算，延時(shí)加權(quán)的計(jì)算方法如 圖3所示，估計(jì)各通道方位向單位時(shí)延delay，最后計(jì)算各通道時(shí)延chi_delay。
[0038]所述步驟S1，具體可分為：
[0039] 步驟S101:確定各通道回波相鄰兩幀信號(hào)Xi(n)，Xi(n+l)，其中Xi(n)表示第i個(gè)通 道的第η幀信號(hào)，xi(n+l)表不第i個(gè)通道的第n+1幀信號(hào)；1表不滑窗積累的長度，w表不窗函 數(shù)，計(jì)算公式如下：
[0040]
(1)
[0041]式中：11、12表示窗函數(shù)的分段點(diǎn)號(hào)，窗函數(shù)兩側(cè)為正弦模型，11<12<1;
[0042]步驟S102:計(jì)算第i個(gè)通道相鄰兩幀的差分信號(hào)di(n，m)，計(jì)算公式如下：
[0043] di(n，m) =xi(n+l，m)-xi(n，m);
[0044]式中：n表不信號(hào)幀數(shù)，m表不信號(hào)長度；
[0045] 步驟S103:對第i個(gè)通道相鄰兩幀差分信號(hào)cU(n，m)進(jìn)行窗寬度為1的逐點(diǎn)滑窗處 理，計(jì)算分段滑窗內(nèi)的均值，其中1 < m;
[0046] 步驟S104:計(jì)算滑窗處理后均方差統(tǒng)計(jì)信號(hào)功率值Ρ^η,πΟ,?表示通道號(hào)，η表示 信號(hào)幀數(shù)，m表示信號(hào)長度，計(jì)算公式如下： 則