CN112213690B - 一种相位压缩采样的时差测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电子信息技术领域，具体是涉及一种相位压缩采样的时差测量方法。本发明的方法利用两个基站接收无线电辐射信号，其中一个基站对接收的信号进行相位压缩采样处理之后将相位压缩信号传递给另一个基站进行时差测量，在降低时差测量所需的一个基站传递给另一个基站的采样数据量的同时，能降低时差测量的性能损失。

Description

一种相位压缩采样的时差测量方法

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，具体涉及一种对一个基站的接收信号进行相位压缩处理之后再传递给另一个基站，从而测量两个基站的接收信号到达时差的方法。

背景技术

通过测量无线电辐射信号到达多个基站的信号传播时差对无线电辐射信号进行定位是一种高精度的被动定位方法，在无线电监测管理、卫星导航定位等领域得到了大量应用。

在时差测量中，一个基站接收到无线电辐射信号后，需要将接收信号传递给另一个基站，通过时域或频域互相关信号处理，测量信号的到达视察。但是，由于无线电辐射信号的带宽越大需要基站的信号采样频率越高、接收信号的信噪比越低需要基站进行信号累积的时间越长，一个基站需要传递给另一个基站的采样数据相应的也就越多，使得时差测量受到基站的通信能力的限制，阻碍了利用时差测量进行被动定位的技术推广应用。

发明内容

本发明所要解决的问题就是如何利用相位压缩采样处理，在一个基站传递给另一个基站的采样数据量降低的同时，实现高精度时差测量的目的。

本发明的技术方案为：

一种相位压缩采样的时差测量方法，定义两个基站分别为基站1和基站2，基站1中，频域均匀采样个数为K、相位压缩采样个数为N、搜索的时差个数为H、频域均匀采样序列为x₁(k)、频点序列为f_k以及时差序列为τ_h，N<K，k＝1,2,...,K，h＝1,2,...,H，基站2中频域均匀采样个数为K、频域均匀采样序列为x₂(k)，包括以下步骤：

S1、基站1将{1,2,...,K}随机排序，得到{p₁,p₂,...,p_K}，并将排在最前面的N个数{p₁,p₂,...,p_N}传递给基站2；

S2、基站2根据{p₁,p₂,...,p_N}，对频域采样x₂(p_n)进行相位压缩采样，n＝1,2,...,N：

y₂(p_n)＝angle(x₂(p_n))

其中angle(x₂(p_n))表示x₂(p_n)的相位，n＝1,2,...,N；

S3、基站2将相位压缩采样{y₂(p₁),y₂(p₂),...,y₂(p_N)}传递给基站1；

S4、基站1对时差序列中的每一个时差τ_h，确定对应的时差谱g(τ_h)为：

其中

是x₁(p_n)的共轭，

||表示取绝对值；

S5、获取{g(τ₁),g(τ₂),...,g(τ_H)}中的最大值为

对应的

即为基站1和基站2的接收信号的时差估计。

本发明的有益效果是：使用本发明提出的方法，利用两个基站接收无线电辐射信号，其中一个基站对接收的信号进行相位压缩采样处理之后将相位压缩信号传递给另一个基站进行时差测量，在降低时差测量所需的一个基站传递给另一个基站的采样数据量的同时，能降低时差测量的性能损失。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的实用性进行分析。

实施例

在本例中，基站1和基站2的频域均匀采样序列个数K为10⁵，相位压缩采样个数N为2×10⁴，频点序列f_k＝k-1(Hz)，k＝1,2,...,K，搜索的时差个数H＝1.6×10⁶，时差序列τ_h＝0.625×(h-1)微秒，h＝1,2,...,H，无线电辐射信号到达两个基站的时差为562.98347微秒。

当两个基站的接收信号的信噪比分别为-6dB和12dB时，进行500次独立实验。时差测量的统计结果表明，在基站1将所有的频域均匀采样序列传递给基站2的情况下，时差测量的均方根误差为0.1776微秒,80％的时差测量误差小于0.2449微秒，90％的时差测量误差小于0.2839微秒；利用本发明方法，基站1将1/5的频域均匀采样序列传递给基站2进行时差测量，时差测量的均方根误差为0.1872微秒，80％的时差测量误差小于0.2544微秒，90％的时差测量误差小于0.2963微秒。可见，本发明方法的时差测量的均方根误差性能损失为5.40％，80％的时差测量误差性能损失约3.90％，90％的时差测量误差性能损失约4.35％。

可见，本发明提供了一种通过相位压缩采样处理，在一个基站传递给另一个基站的采样数据量降低80％的情况下，实现了时差测量性能损失小于5.50％。

Claims (1)

1.一种相位压缩采样的时差测量方法，定义两个基站分别为基站1和基站2，基站1中，频域均匀采样个数为K、相位压缩采样个数为N、搜索的时差个数为H、频域均匀采样序列为x₁(k)、频点序列为f_k以及时差序列为τ_h，N<K，k＝1,2,...,K，h＝1,2,...,H，基站2中频域均匀采样个数为K、频域均匀采样序列为x₂(k)，其特征在于，包括以下步骤：

S1、基站1将{1,2,...,K}随机排序，得到{p₁,p₂,...,p_K}，并将排在最前面的N个数{p₁,p₂,...,p_N}传递给基站2；

S2、基站2根据{p₁,p₂,...,p_N}，对频域采样x₂(p_n)进行相位压缩采样，n＝1,2,...,N：

y₂(p_n)＝angle(x₂(p_n))

其中angle(x₂(p_n))表示x₂(p_n)的相位，n＝1,2,...,N；

S3、基站2将相位压缩采样{y₂(p₁),y₂(p₂),...,y₂(p_N)}传递给基站1；

S4、基站1对时差序列中的每一个时差τ_h，确定对应的时差谱g(τ_h)为：

其中

是x₁(p_n)的共轭，

||表示取绝对值；

S5、获取{g(τ₁),g(τ₂),...,g(τ_H)}中的最大值为

对应的

即为基站1和基站2的接收信号的时差估计。