[发明专利]基于压缩采样的脉冲超宽带信号到达时间估计方法

权利要求书

1.一种基于压缩采样的脉冲超宽带信号到达时间估计方法，包括脉冲超宽带信号压缩采样接收系统，其特征在于，所述脉冲超宽带信号压缩采样接收系统包括对所述脉冲超宽带信号分多个通道进行采样的多通道并行采样单元，分别向所述多通道采样单元的各通道发送测量波形的测量波形发生器，接收经过所述多通道采样单元采样的测量值的数字后端处理组件，各通道分别根据所述测量波形发生器产生的测量波形对所述脉冲超宽带信号进行线性投影，包括如下步骤：

确定投影区间：以各帧接收信号的峰值位置作为参考点确定投影区域[τ_peak-T_prj，τ_peak+T_p/2]，其中：τ_peak表示脉冲超宽带信号峰值位置相对帧起点位置的长度，T_prj表示投影长度；T_p表示脉冲宽度。

获得采样序列：通过对连续的多帧接收信号的压缩测量，获取测距符号接收信号的压缩采样序列；

获得到达时间的估计：采用压缩感知TOA估计算法依据采样序列得到到达时间估计值其中：τ_peak表示脉冲超宽带信号峰值位置的长度，T_prj表示脉冲超宽带信号投影长度，i_DP表示检测到的直达单径DP的中心位置在重构序列中的序号，F_s表示重构序列的采样频率。

2.根据权利要求1所述基于压缩采样的脉冲超宽带信号到达时间估计方法，其特征在于，设所用测距符号数为N_t，各符号使用的脉冲重复发送次数为N_f，到达时间估计所需的M个测量值分摊到对连续的D帧信号的测量之上，令N_D＝N_f/D，则一共有N_tN_D批压缩测量序列，第n批序列为y[n]＝ΦΨh_prj+Φw[n]，其中：Ф为对应的压缩测量矩阵，Ψ是稀疏表达矩阵，h_prj是信道冲击响应落在压缩投影范围内的虚拟采样序列，w[n]是接收信号中的噪声的虚拟采样序列。

3.根据权利要求1所述基于压缩采样的脉冲超宽带信号到达时间估计方法，其特征在于，在获得到达时间的估计步骤中，通过迭代搜索得到了包含直达单径DP的高分辨率序列，具体包括如下步骤：

初始化：字典矩阵V＝ФΨ(v_i表示矩阵V的第i列)、测量残差估计结果及迭代次数t＝1。

获取与残差最匹配原子的序号：从字典矩阵中寻找与残差最匹配原子的序号，

获取当前原子的系数并更新残差：即，获取当前原子的系数并更新残差

判断是否终止：设迭代次数门限为T₀，残差相对门限为ε，若t＞T₀或则迭代终止；否则更新t＝t+1，并跳转回第一步；

获得到达时间估计：对原子系数的估计结果使用门限比较得到DP径的位置序号，其中γ是门限因子；TOA估计值即为

4.根据权利要求1所述基于压缩采样的脉冲超宽带信号到达时间估计方法，其特征在于，还包括反馈回路，所述反馈回路将所述数字后端处理组件的处理结果部分反馈至所述测量波形发生器，测量波形发生器依据反馈信息产生新的测量波形，此后的压缩测量将使用新产生的测量波形。