[发明专利]一种有源定位系统中时延及时钟误差的计算方法

摘要

该发明公开了一种有源定位系统中的时延及时钟误差的计算方法，该方法针对背景技术的不足，首先建立发射机与接收机的基带离散时间信号模型；然后在该离散时间信号模型的基础上，构造时间延迟及时钟误差联合计算的目标函数；最后对目标函数进行峰值搜索，得到相应的时间延迟及时钟误差。该方法克服了频率偏移、相位偏移和时间扩展三个非理想因素对时延计算的影响，具有时延计算准确，提高系统定位精度的效果。

主权项

1.一种有源定位系统中的时延及时钟误差的计算方法，该方法包括：步骤一.建立发射机与接收机的基带离散时间信号：在信号非相干接收的有源定位系统中，以发射机时钟作为参考时钟，即发射机的时钟实际频率f_LO,s=f_LO，其中f_LO表示时钟标称频率；这里假定混频及采样的时钟由系统本地时钟经分频器/倍频器产生，其分别与标称混频及采样时钟间的相对频率误差保持不变；于是利用f_LO,s通过分频器或倍频器产生的发射机的时钟实际混频频率f_m,s等于时钟标称混频频率f_m，发射机的时钟实际采样频率f_s,s等于时钟标称采样频率f_s；那么接收机的时钟实际频率f_LO,r相对于f_LO就存在其中β表示发射机与接收机本地时钟之间的时钟相对频率误差，进而利用f_LO,r通过分频器或倍频器得到f_m,r与f_m，f_s,r与f_s之间也存在相对频率误差β；发射机处基带离散时间信号向量形式为x_s=s，接收机处基带离散时间信号向量形式为其中：s=[s[0],s[1],…,s[N-1]]^TΦ=diag([e-j2πβfmTs·0,e-j2πβfmTs·1,...,e-j2πβfmTs·(N-1)]T}]]>s_D,β=[s[(1-β)·0-D],s[(1-β)·1-D],…,s[(1-β)·(N-1)-D]]^T.其中：N表示基带离散时间信号的样本数，q_r表示接收机处的加性复高斯白噪声，diag表示以括号内的元素为对角元素的对角矩阵，从基带离散时间信号中可以看出，当时钟频率误差β和时钟相位误差为0时，所接收的基带离散时间信号x_r=as_D+q_r为理想的，而在非相干接收条件下时钟频率误差和时钟相位误差并不为0，即发射机处和接收机处基带离散时间信号的频率偏移、相位偏移和时间扩展；步骤二.构造时间延迟及时钟误差联合计算目标函数：基于接收机基带离散时间信号，构造联合计算目标函数其中A(D,β)=|xrHΦsD,β|,]]>α=argle{xrHΦsD,β},]]>表示求实部，|·|表示取模，angle{·}表示复数的相角，又与D和β有关的数据s_D,β可由2K+1阶时变FIR滤波器近似得到，取sinc函数的2K+1个样本点来近似实现延迟滤波器即：[sD,β]n+1≈Σk=-KKsinc(k-βn-D)s[n-k],n=0,1,...,N-1.;]]>步骤三.确定时延及时钟误差值：在联合计算方法中，对目标函数进行峰值搜索，当计算值分别等于真实值D、β、时，目标函数取得最大值，由于最大值为1，在的条件下最大化目标函数等价于A(D,β)求最大值，于是有：[D^,β^]=argmaxD,β{A(D,β)}=argmaxD,β{|xrHΦsD,β|},]]>又其中，argmax{·}表示求使得括号里的数取得最大值的参数，H表示共轭转置。