RU2012152893A - METHOD FOR SIGNAL ARRIVAL TIME MEASUREMENT AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION - Google Patents

METHOD FOR SIGNAL ARRIVAL TIME MEASUREMENT AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION Download PDF

Info

Publication number
RU2012152893A
RU2012152893A RU2012152893/08A RU2012152893A RU2012152893A RU 2012152893 A RU2012152893 A RU 2012152893A RU 2012152893/08 A RU2012152893/08 A RU 2012152893/08A RU 2012152893 A RU2012152893 A RU 2012152893A RU 2012152893 A RU2012152893 A RU 2012152893A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
values
spectrum
fft
data stream
Prior art date
Application number
RU2012152893/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2524843C2 (en
Inventor
Борис Муссаевич Боташев
Алексей Анатольевич Скрипкин
Александр Васильевич Тулинов
Владимир Александрович Щербачев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") filed Critical Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь")
Priority to RU2012152893/08A priority Critical patent/RU2524843C2/en
Publication of RU2012152893A publication Critical patent/RU2012152893A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2524843C2 publication Critical patent/RU2524843C2/en

Links

Abstract

1. Способ измерения времени прихода сигнала с двухпозиционной угловой манипуляцией, включающий прием сигнала, аналого-цифровое преобразование принятого сигнала, в первый цифровой поток данных, представляющий сигнал как ряд значений функции времени, преобразованных в цифровую форму, использование быстрого преобразования Фурье (БПФ) для двух сигналов, представляющего оба сигнала в виде ряда дискретных значений спектра S(k), где k -целочисленная индексная переменная, изменяющаяся в пределах длины данных, a i=1,2 - индексная переменная, означающая порядковый номер преобразуемого с использованием БПФ цифрового потока данных в значения спектра, взаимное перемножение значений спектра одного из сигналов с комплексно-сопряженными значениями спектра другого сигнала, порождающее кросс-спектр, вычисление дискретной кросскорреляционной функции (ДККФ) сигнала с использованием обратного БПФ, определение времени прихода (ВП) сигнала как аргумента максимума ДККФ сигнала, отличающийся тем, что осуществляют квадратурное разложение первого цифрового потока данных относительно номинальной центральной частоты модулированного сигнала в соответствующее указанному потоку, множество синфазных и квадратурных отсчетов, полученные синфазные и квадратурные отсчеты независимо низкочастотно фильтруют с частотой среза, соответствующей скорости манипуляции модулирующего сигнала, получают множество текущих фаз сигнала, как аргументов комплексных чисел, в качестве действительной части которых используют соответствующие отфильтрованные синфазные отсчеты, а в качестве мнимой - соответствующие отфильтрованные квадратурные отсч�1. A method of measuring the time of arrival of a signal with two-position angular manipulation, including receiving a signal, analog-to-digital conversion of the received signal into a first digital data stream representing the signal as a series of values of the time function, converted into digital form, using the fast Fourier transform (FFT) for two signals, representing both signals as a series of discrete values of the spectrum S (k), where k is an integer index variable that varies within the data length, ai = 1,2 is an index variable, meaning I am the serial number of the digital data stream to be converted using the FFT to the spectrum values, the mutual multiplication of the spectrum values of one of the signals with the complex conjugate values of the spectrum of another signal, generating a cross spectrum, the calculation of the discrete cross-correlation function (DCF) of the signal using the inverse FFT, time determination the arrival (VP) of the signal as an argument of the maximum DKKF signal, characterized in that the quadrature decomposition of the first digital data stream relative to nominal the central frequency of the modulated signal into the corresponding stream, the set of in-phase and quadrature samples, the obtained in-phase and quadrature samples are independently low-pass filtered with a cutoff frequency corresponding to the manipulation speed of the modulating signal, and the set of current signal phases will be obtained as arguments of complex numbers, the real part of which use the corresponding filtered in-phase samples, and as the imaginary - the corresponding filtered quadrature samples

Claims (5)

1. Способ измерения времени прихода сигнала с двухпозиционной угловой манипуляцией, включающий прием сигнала, аналого-цифровое преобразование принятого сигнала, в первый цифровой поток данных, представляющий сигнал как ряд значений функции времени, преобразованных в цифровую форму, использование быстрого преобразования Фурье (БПФ) для двух сигналов, представляющего оба сигнала в виде ряда дискретных значений спектра Si(k), где k -целочисленная индексная переменная, изменяющаяся в пределах длины данных, a i=1,2 - индексная переменная, означающая порядковый номер преобразуемого с использованием БПФ цифрового потока данных в значения спектра, взаимное перемножение значений спектра одного из сигналов с комплексно-сопряженными значениями спектра другого сигнала, порождающее кросс-спектр, вычисление дискретной кросскорреляционной функции (ДККФ) сигнала с использованием обратного БПФ, определение времени прихода (ВП) сигнала как аргумента максимума ДККФ сигнала, отличающийся тем, что осуществляют квадратурное разложение первого цифрового потока данных относительно номинальной центральной частоты модулированного сигнала в соответствующее указанному потоку, множество синфазных и квадратурных отсчетов, полученные синфазные и квадратурные отсчеты независимо низкочастотно фильтруют с частотой среза, соответствующей скорости манипуляции модулирующего сигнала, получают множество текущих фаз сигнала, как аргументов комплексных чисел, в качестве действительной части которых используют соответствующие отфильтрованные синфазные отсчеты, а в качестве мнимой - соответствующие отфильтрованные квадратурные отсчеты сигнала, задерживают множество полученных текущих фаз сигнала на длительность символа модулирующего сигнала, вычитают по модулю 2π из каждой полученной текущей фазы соответствующее значение задержанной текущей фазы сигнала, а полученный разностный цифровой поток данных преобразуют с использованием БПФ в значения первого спектра S1(k), формируют двухуровневый модулирующий сигнал и дифференциально декодируют, отображают каждый символ дифференциально-декодированного сигнала на соответствующее количество отсчетов преобразованного в цифровую форму принятого сигнала относительно шкалы времени приемной позиции путем повтора значений дифференциально-декодированного сигнала с повышением его частоты выборки до частоты выборки преобразованного в цифровую форму принятого сигнала и формируют, таким образом, второй цифровой поток данных, который преобразуют с использованием БПФ в значения второго спектра S2(k).1. A method of measuring the time of arrival of a signal with two-position angular manipulation, including receiving a signal, analog-to-digital conversion of the received signal into a first digital data stream representing the signal as a series of values of the time function, converted into digital form, using the fast Fourier transform (FFT) for two signals representing the two signals as a series of discrete spectral values S i (k), where k -tselochislennaya index variable, changing within the data length, ai = 1,2 - index variable, mean the next serial number of the digital data stream converted using the FFT to the spectrum values, the mutual multiplication of the spectrum values of one of the signals with the complex conjugate values of the spectrum of another signal, generating a cross spectrum, the calculation of the discrete cross-correlation function (DCF) of the signal using the inverse FFT, time determination the arrival (VP) of the signal as an argument of the maximum DKKF signal, characterized in that the quadrature decomposition of the first digital data stream relative to the nominal the central frequency of the modulated signal corresponding to the specified stream, the set of in-phase and quadrature samples, the obtained in-phase and quadrature samples are independently low-pass filtered with a cut-off frequency corresponding to the modulation signal manipulation speed, and the set of current signal phases will be obtained as arguments of complex numbers, the real part of which use the corresponding filtered in-phase samples, and as the imaginary - the corresponding filtered quadrature samples signal Ety, delay set received current signal phases on the duration of the modulation signal symbol, subtracting modulo 2π from each of the resultant current phase corresponding to the value of the delayed current signal phase, and the resulting differential digital data stream is converted using FFT values of the first spectrum S 1 (k) form a two-level modulating signal and differentially decode, map each symbol of the differential-decoded signal to the corresponding number of samples of the converted o into the digital form of the received signal relative to the time scale of the receiving position by repeating the values of the differential-decoded signal with increasing its sampling frequency to the sampling frequency of the digitalized received signal and thus form a second digital data stream that is converted using FFT into values second spectrum S 2 (k). 2. Способ измерения времени прихода сигнала по п.1, отличающийся тем, что для сигнала, у которого длительность символа сигнала некратна частоте выборки аналого-цифрового преобразования принятого сигнала, отфильтрованные синфазные и квадратурные отсчеты дополнительно децимируют и интерполируют с обеспечением кратности частоты отсчетов первого цифрового потока данных длительности символа сигнала.2. The method of measuring the time of arrival of a signal according to claim 1, characterized in that for a signal for which the duration of the signal symbol is not a multiple of the sampling frequency of the analog-to-digital conversion of the received signal, the filtered in-phase and quadrature samples are additionally decimated and interpolated to provide a frequency multiplicity of the first digital samples data stream signal symbol duration. 3. Способ измерения времени прихода сигнала по п.1 или 2, отличающийся тем, что слева и справа от аргумента максимума ДККФ сигнала выбирают по L точек указанной функции, значения ДККФ для выбранных точек и точки максимума объединяют в порядке временного следования в вектор-столбец с, из единиц формируют вектор-столбец v0 такой же размерности как вектор с, соответствующие выбранным точкам ДККФ аргументы выражают через индексную переменную l=0, ±1,… ,±L, где индексы l с отрицательным знаком соответствуют временам до точки максимума ДККФ, нулевой индекс l соответствует точке максимума ДККФ, а индексы l с положительным знаком соответствуют временам после точки максимума ДККФ, аргументы выбранных точек ДККФ упорядочивают также, как и компоненты вектора с, и объединяют в вектор-столбец v1, квадраты компонент вектора v1 аналогично объединяют в вектор-столбец v2, a уточненное значение ВП τ ^ M
Figure 00000001
определяют по следующему правилу
3. The method of measuring the time of arrival of a signal according to claim 1 or 2, characterized in that to the left and to the right of the maximum argument DKKF signal select L points of the specified function, the DKKF values for the selected points and maximum points are combined in the order of time following in a column vector c, a unit is used to form a column vector v 0 of the same dimension as the vector c, corresponding to the selected DQFF points, the arguments are expressed through the index variable l = 0, ± 1, ..., ± L, where the indices l with a negative sign correspond to the times to the maximum point of the DQF , zero and subscript l corresponds to the maximum point DKKF and indices l with positive sign correspond to times when the maximum point DKKF arguments selected DKKF points are ordered as well as vector components, and combined into the column vector v 1, the squares of the components of the vector v 1 similarly combined in column vector v 2 , a specified value of the VI τ ^ M
Figure 00000001
determined by the following rule
τ ^ M = ( S 2 N Q ) v 1 T c 2 ( N S v 2 S 2 v 0 ) T c T s
Figure 00000002
,
τ ^ M = ( S 2 - N Q ) v one T c 2 ( N S v 2 - S 2 v 0 ) T c T s
Figure 00000002
,
где N=2L+1 - размерность сформированных векторов, надстрочный индекс T обозначает операцию транспонирования вектора, Ts - период дискретизации сигнала, v 1 T c
Figure 00000003
- скалярное произведение векторов v1 и с, коэффициент S определяется выражением
where N = 2L + 1 is the dimension of the generated vectors, the superscript T denotes the transpose of the vector, T s is the signal sampling period, v one T c
Figure 00000003
- a scalar product of the vectors v 1 and, S ratio is determined by the expression
S = L ( L + 1 ) ( 2 L + 1 ) 3
Figure 00000004
,
S = L ( L + one ) ( 2 L + one ) 3
Figure 00000004
,
коэффициент Q определяется другим выражениемthe coefficient Q is determined by another expression Q = 2 ( L + 1 ) 5 5 ( L + 1 ) 4 + 2 ( L + 1 ) 3 3 L + 1 15
Figure 00000005
,
Q = 2 ( L + one ) 5 5 - ( L + one ) four + 2 ( L + one ) 3 3 - L + one fifteen
Figure 00000005
,
a (NSv2-S2v0)Tc - скалярное произведение разностного вектора (NSv2-S2v0) с вектором с.a (NSv 2 -S 2 v 0 ) T c is the scalar product of the difference vector (NSv 2 -S 2 v 0 ) with the vector с.
4. Устройство для реализации способа измерения времени прихода сигнала с двухпозиционной угловой манипуляцией, содержащее средство приема сигналов, вход которого является входом устройства измерения, соединенное с аналого-цифровым преобразователем (АЦП), последовательно включенные первый процессор БПФ, вычислитель кросс-спектров, второй процессор БПФ и устройство определения аргументов максимума дискретной кросскорреляционной функции (ДККФ) сигнала, выход которого является выходом устройства измерения, при этом к второму входу вычислителя кросс-спектров подключен третий процессор БПФ, отличающееся тем, что между выходом АЦП и входом первого процессора БПФ последовательно включены устройство квадратурного разложения сигнала, первый фильтр нижних частот (ФНЧ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)АА и устройство вычитания по модулю 2π, между вторым выходом устройство квадратурного разложения сигнала и вторым входом ПЗУ включен второй ФНЧ, вычитающий вход устройства вычитания соединен с выходом ПЗУ через элемент задержки на длительность символа сигнала, а вход третьего процессора БПФ подключен к выходу формирователя двухуровневого модулирующего сигнала через последовательно соединенные дифференциальный декодер и экспандер частоты дискретизации.4. A device for implementing a method for measuring the time of arrival of a signal with on-off angle manipulation, comprising a signal receiving means, the input of which is an input to a measuring device connected to an analog-to-digital converter (ADC), a first FFT processor, a cross-spectrum calculator, and a second processor FFT and the device for determining the arguments of the maximum of the discrete cross-correlation function (DCF) of the signal, the output of which is the output of the measuring device, while to the second input of the subtraction a third FFT processor is connected to the cross-spectral array, characterized in that between the ADC output and the input of the first FFT processor, a quadrature signal decomposition device, a first low-pass filter (LPF), a read-only memory device (ROM) AA, and a subtraction device modulo 2π are connected, between the second output of the quadrature decomposition device of the signal and the second input of the ROM, a second low-pass filter is turned on, the subtractive input of the subtractor is connected to the output of the ROM through a delay element for the duration of the signal symbol, and the input Etego FFT processor is connected to the output of the two-level modulation signal generator via series connected differential decoder expander and sampling frequency. 5. Устройство для реализации способа измерения времени прихода сигнала с двухпозиционной угловой манипуляцией по п.4, отличающееся тем, что к выходу устройству определения аргумента максимума дискретной кросскорреляционной функции сигнала дополнительно подключено арифметическое устройство. 5. A device for implementing the method of measuring the time of arrival of a signal with on-off angle manipulation according to claim 4, characterized in that an arithmetic device is additionally connected to the output of the device for determining the maximum argument of the discrete cross-correlation signal function.
RU2012152893/08A 2012-11-27 2012-11-27 Method of measuring time of arrival of signal and apparatus for realising said method RU2524843C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012152893/08A RU2524843C2 (en) 2012-11-27 2012-11-27 Method of measuring time of arrival of signal and apparatus for realising said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012152893/08A RU2524843C2 (en) 2012-11-27 2012-11-27 Method of measuring time of arrival of signal and apparatus for realising said method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012152893A true RU2012152893A (en) 2014-06-10
RU2524843C2 RU2524843C2 (en) 2014-08-10

Family

ID=51214225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012152893/08A RU2524843C2 (en) 2012-11-27 2012-11-27 Method of measuring time of arrival of signal and apparatus for realising said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2524843C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2663881C1 (en) * 2017-10-05 2018-08-13 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" Device for determining time of receipt of optical signal

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5570099A (en) * 1993-10-15 1996-10-29 Loral Federal Systems Company TDOA/FDOA technique for locating a transmitter
US5874916A (en) * 1996-01-25 1999-02-23 Lockheed Martin Corporation Frequency selective TDOA/FDOA cross-correlation
US6201499B1 (en) * 1998-02-03 2001-03-13 Consair Communications Time difference of arrival measurement system
RU2256192C2 (en) * 2003-06-30 2005-07-10 Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" Всероссийского НИИ "Градиент" (ГКБ "Связь") Method and device for measuring difference in signal arrival time and in signal reception frequency

Also Published As

Publication number Publication date
RU2524843C2 (en) 2014-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104635045B (en) Frequency power signal detection method and system based on phase-modulation
CN104502706A (en) Harmonic amplitude measurement method and system of power signal
CN102354075B (en) Phase generator carrier (PGC) digital demodulation method for interferometric fiber optic sensor and device thereof
CN104459321B (en) Power signal base wave phase measurement method and system
CN104459320A (en) Power signal harmonic wave phase measurement method and system
CN107063080B (en) Phase lock-in detecting method and device for sinusoidal phase modulation
JP3970842B2 (en) Demodulation of multicarrier phase modulated signals
CN104502675A (en) Fundamental wave amplitude method and system of power signal
JP6663265B2 (en) Cardiopulmonary function measurement device
RU2012152893A (en) METHOD FOR SIGNAL ARRIVAL TIME MEASUREMENT AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
US11126693B2 (en) Method and device for reducing noise in a modulated signal
RU2011134527A (en) METHOD FOR SIGNAL ARRIVAL TIME MEASUREMENT AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2524673C1 (en) Method of measuring phase shift variations of centre frequency of minimum frequency shift-keyed signals and apparatus for implementing said method
JP6425298B1 (en) Phase analysis circuit
JP3459399B2 (en) Gas concentration measurement processing equipment
RU2011127879A (en) METHOD FOR MEASURING A SIGNAL ARRIVAL AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
Qin et al. A new method for multicomponent signal decomposition based on self-adaptive filtering
RU167006U1 (en) AC VOLTAGE TRANSMITTER
RU2011134667A (en) METHOD FOR SIGNAL ARRIVAL TIME MEASUREMENT AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
EP2611027A1 (en) Time delays calculation
CN109960843B (en) Doppler frequency shift numerical simulation method based on orthogonal principle
CN105445547A (en) Phase detection method and system of sinusoidal signals
RU2476985C1 (en) Method of measuring time of arrival of signal and apparatus for realising said method
JP2016208340A (en) Lock-in amplifier
RU208079U1 (en) CONTROLLED PHASE REFRACTOR

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20190924

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201128