到達時間的估計方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種到達時間的估計方法及裝置，屬于定位【技術(shù)領(lǐng)域】。所述方法包括：對接收到的多幀信號進行采樣和能量聚集，得到一組能量積分值；根據(jù)所述一組能量積分值確定直達單徑DP所在位置；根據(jù)所述DP所在位置得到所述DP的到達時間的估計值。所述裝置包括：處理模塊、確定模塊和估計模塊。本發(fā)明通過對接收到的多幀信號進行采樣和能量聚集，可增大DP所在位置的能量值，更準確地檢測到DP的位置，提高估計出的到達時間的精度；且減少了匹配濾波的支路，因而可在無需信道先驗知識條件下，降低估計到達時間的復(fù)雜度，并且在各種UWB信道模型下均具有很好的性能。
【專利說明】到達時間的估計方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及定位【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種到達時間的估計方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著定位應(yīng)用范圍的不斷擴大，WSN(Wireless Sensor Network,無線傳感器網(wǎng)絡(luò))定位系統(tǒng)的應(yīng)用前景越來越廣。作為適用于WSN物理層技術(shù)的UWB(Ultra Wideband,超寬帶)傳輸技術(shù)，由于其具有帶寬高，持續(xù)時間短等特點，因而能夠滿足WSN的定位需求。在基于UWB的WSN中實現(xiàn)定位時，網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)射端會向接收端發(fā)射測距信號，定位裝置估計出接收端接收到的測距信號中的DP (Direct Path,直達單徑)的TOA (Time of Arrival,至IJ達時間)后，即可根據(jù)TOA得到測距信號從發(fā)射端到接收端的傳播時間，并以此進行定位。
[0003]其中，現(xiàn)有技術(shù)在估計DP的TOA時，采用了兩步TOA估計法，其具體實現(xiàn)時，先對接收到的信號進行平方，輸出信號能量，并對信號能量進行積分和低速率采樣，得到低速率的能量采樣序列，對低速率的能量采樣序列進行能量疊加，再從中粗略估計出DP所在的能量塊，之后采用高采樣速率、高精度的匹配濾波技術(shù)在粗略估計出的DP所屬能量塊范圍內(nèi)估計出DP的精確位置，根據(jù)DP的精確位置估計T0A。
[0004]在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]由于現(xiàn)有的到達時間的估計方式需要粗略估計和精確估計兩個過程，且精確估計過程中利用匹配濾波技術(shù)對DP進行精確估計時需要運用先驗知識，進一步增加了復(fù)雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了在不需要先驗知識，保證估計精度的前提下，降低估計到達時間的復(fù)雜度，本發(fā)明實施例提供了一種到達時間的估計方法及裝置。所述技術(shù)方案如下:
[0007]—方面，提供了一種到達時間的估計方法，所述方法包括:
[0008]對接收到的多幀信號進行采樣和能量聚集，得到一組能量積分值；
[0009]根據(jù)所述一組能量積分值確定直達單徑DP所在位置；
[0010]根據(jù)所述DP所在位置得到所述DP的到達時間的估計值。
[0011]其中，所述對接收到的多幀信號進行采樣和能量聚集，得到一組能量積分值，具體包括:
[0012]以預(yù)設(shè)采樣率對接收到的多幀信號進行采樣，得到多幀長度的采樣數(shù)據(jù)序列；
[0013]將所述多幀長度的采樣數(shù)據(jù)序列進行疊加，得到一幀長度的疊加采樣數(shù)據(jù)序列；
[0014]將所述一幀長度的疊加采樣數(shù)據(jù)序列中的每個疊加采樣數(shù)據(jù)進行平方，得到一幀長度的信號能量序列；
[0015]以預(yù)設(shè)長度的積分窗口按照預(yù)設(shè)滑動步長對所述一幀長度的信號能量序列中的信號能量進行積分，得到一組能量積分值。
[0016]可選地，所述對接收到的多幀信號進行采樣和能量聚集，得到一組能量積分值，具體包括:[0017]以預(yù)設(shè)采樣率對接收到的多幀信號進行采樣，得到多幀長度的采樣數(shù)據(jù)序列；
[0018]將每幀長度的采樣數(shù)據(jù)序列中的每個采樣數(shù)據(jù)進行平方，得到多幀長度的信號能量序列；
[0019]以預(yù)設(shè)長度的積分窗口按照預(yù)設(shè)滑動步長對每幀長度的信號能量序列中的信號能量進行積分，得到多組能量積分值；
[0020]將所述多組能量積分值進行疊加，得到疊加后的一組能量積分值。
[0021]可選地，所述對接收到的多幀信號進行采樣和能量聚集，得到一組能量積分值，具體包括:
[0022]將接收到的多幀信號進行疊加，得到一幀疊加信號；
[0023]以預(yù)設(shè)采樣率對所述一幀疊加信號進行采樣，得到一幀長度的采樣數(shù)據(jù)序列；
[0024]對所述一幀長度的采樣數(shù)據(jù)序列中的每個采樣數(shù)據(jù)進行平方，得到一幀長度的信號能量序列；
[0025]以預(yù)設(shè)長度的積分窗口按照預(yù)設(shè)滑動步長對所述一幀長度的信號能量序列中的信號能量進行積分，得到一組能量積分值。
[0026]進一步地，所述預(yù)設(shè)滑動步長小于所述積分窗口的預(yù)設(shè)長度。
[0027]進一步地，所述根據(jù)所述一組能量積分值確定直達單徑DP所在位置，具體包括:
[0028]在所述一組能量積分值中確定最大能量積分值，并將所述DP所在位置確定在得到所述最大能量積分值的積分窗口所對應(yīng)的滑動步長范圍內(nèi)。
[0029]進一步地，所述根據(jù)所述DP所在位置得到所述DP的到達時間的估計值，具體包括:
[0030]確定得到所述最大能量積分值的積分窗口的序號，并根據(jù)得到所述最大能量積分值的積分窗口的序號、所述預(yù)設(shè)滑動步長以及所述預(yù)設(shè)采樣率得到所述DP的到達時間的估計值。
[0031]進一步地，所述根據(jù)得到所述最大能量積分值的積分窗口的序號、所述預(yù)設(shè)滑動步長以及所述預(yù)設(shè)采樣率得到所述DP的到達時間的估計值，具體為:
[0032]通過公式
【權(quán)利要求】
1.一種到達時間的估計方法，其特征在于，所述方法包括: 對接收到的多幀信號進行采樣和能量聚集，得到一組能量積分值； 根據(jù)所述一組能量積分值確定直達單徑DP所在位置； 根據(jù)所述DP所在位置得到所述DP的到達時間的估計值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對接收到的多幀信號進行采樣和能量聚集，得到一組能量積分值，具體包括: 以預(yù)設(shè)采樣率對接收到的多幀信號進行采樣，得到多幀長度的采樣數(shù)據(jù)序列； 將所述多幀長度的采樣數(shù)據(jù)序列進行疊加，得到一幀長度的疊加采樣數(shù)據(jù)序列；將所述一幀長度的疊加采樣數(shù)據(jù)序列中的每個疊加采樣數(shù)據(jù)進行平方，得到一幀長度的信號能量序列； 以預(yù)設(shè)長度的積分窗口按照預(yù)設(shè)滑動步長對所述一幀長度的信號能量序列中的信號能量進行積分，得到一組能量積分值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對接收到的多幀信號進行采樣和能量聚集，得到一組能量積分值，具體包括: 以預(yù)設(shè)采樣率對接收到的多幀信號進行采樣，得到多幀長度的采樣數(shù)據(jù)序列； 將每幀長度的采樣數(shù)據(jù)序列中的每個采樣數(shù)據(jù)進行平方，得到多幀長度的信號能量序列； 以預(yù)設(shè)長度的積分窗口按照預(yù)設(shè)滑動步長對每幀長度的信號能量序列中的信號能量進行積分，得到多組能量積分值； 將所述多組能量積分值進行疊加，得到疊加后的一組能量積分值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對接收到的多幀信號進行采樣和能量聚集，得到一組能量積分值，具體包括: 將接收到的多幀信號進行疊加，得到一幀疊加信號； 以預(yù)設(shè)采樣率對所述一幀疊加信號進行采樣，得到一幀長度的采樣數(shù)據(jù)序列； 對所述一幀長度的采樣數(shù)據(jù)序列中的每個采樣數(shù)據(jù)進行平方，得到一幀長度的信號能量序列； 以預(yù)設(shè)長度的積分窗口按照預(yù)設(shè)滑動步長對所述一幀長度的信號能量序列中的信號能量進行積分，得到一組能量積分值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)滑動步長小于所述積分窗口的預(yù)設(shè)長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述一組能量積分值確定直達單徑DP所在位置，具體包括: 在所述一組能量積分值中確定最大能量積分值，并將所述DP所在位置確定在得到所述最大能量積分值的積分窗口所對應(yīng)的滑動步長范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述DP所在位置得到所述DP的到達時間的估計值，具體包括: 確定得到所述最大能量積分值的積分窗口的序號，并根據(jù)得到所述最大能量積分值的積分窗口的序號、所述預(yù)設(shè)滑動步長以及所述預(yù)設(shè)采樣率得到所述DP的到達時間的估計值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)得到所述最大能量積分值的積分窗口的序號、所述預(yù)設(shè)滑動步長以及所述預(yù)設(shè)采樣率得到所述DP的到達時間的估計值，具體為: 通過公式
9.一種到達時間的估計裝置，其特征在于，所述裝置包括: 處理模塊，用于對接收到的多幀信號進行采樣和能量聚集，得到一組能量積分值； 確定模塊，用于根據(jù)所述處理模塊得到的一組能量積分值確定直達單徑DP所在位置； 估計模塊，用于根據(jù)所述確定模塊確定的DP所在位置得到所述DP的到達時間的估計值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述處理模塊，具體包括: 第一采樣單元，用于以預(yù)設(shè)采樣率對接收到的多幀信號進行采樣，得到多幀長度的采樣數(shù)據(jù)序列； 第一疊加單元，用于將所述第一采樣單元得到的多幀長度的采樣數(shù)據(jù)序列進行疊加，得到一幀長度的疊加采樣數(shù)據(jù)序列； 第一平方單元，用于將所述第一疊加單元得到的一幀長度的疊加采樣數(shù)據(jù)序列中的每個疊加采樣數(shù)據(jù)進行平方，得到一幀長度的信號能量序列； 第一積分單元，用于以預(yù)設(shè)長度的積分窗口按照預(yù)設(shè)滑動步長對所述第一平方單元得到的一幀長度的信號能量序列中的信號能量進行積分，得到一組能量積分值。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述處理模塊，具體包括: 第二采樣單元，用于以預(yù)設(shè)采樣率對接收到的多幀信號進行采樣，得到多幀長度的采樣數(shù)據(jù)序列； 第二平方單元，用于將所述第二采樣單元得到的每幀長度的采樣數(shù)據(jù)序列中的每個采樣數(shù)據(jù)進行平方，得到多幀長度的信號能量序列； 第二積分單元，用于以預(yù)設(shè)長度的積分窗口按照預(yù)設(shè)滑動步長對所述第二平方單元得到的每幀長度的信號能量序列中的信號能量進行積分，得到多組能量積分值； 第二疊加單元，用于將所述第二積分單元得到的多組能量積分值進行疊加，得到疊加后的一組能量積分值。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述處理模塊，具體包括: 第三疊加單元，用于將接收到的多幀信號進行疊加，得到一幀疊加信號； 第三采樣單元，用于以預(yù)設(shè)采樣率對所述第三疊加單元得到的一幀疊加信號進行采樣，得到一幀長度的采樣數(shù)據(jù)序列； 第三平方單元，用于對所述第三采樣單元得到的一幀長度的采樣數(shù)據(jù)序列中的每個采樣數(shù)據(jù)進行平方，得到一幀長度的信號能量序列； 第三積分單元，用于以預(yù)設(shè)長度的積分窗口按照預(yù)設(shè)滑動步長對所述第三平方單元得到的一幀長度的信號能量序列中的信號能量進行積分，得到一組能量積分值。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊，具體用于在所述一組能量積分值中確定最大能量積分值，并將所述DP所在位置確定在得到所述最大能量積分值的積分窗口所對應(yīng)的滑動步長范圍內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述估計模塊，具體包括: 確定單元，用于確定得到所述最大能量積分值的積分窗口的序號； 估計單元，用于根據(jù)所述確定單元確定的得到所述最大能量積分值的積分窗口的序號、所述預(yù)設(shè)滑動步長以及所述預(yù)設(shè)采樣率確定所述DP的到達時間的估計值。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述估計單元，具體用于通過公式
【文檔編號】H04W64/00GK103491626SQ201210195007
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月13日
【發(fā)明者】楊艷, 周波 申請人:日電（中國）有限公司