一种基于时差计算的TDOA定位方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于时差计算的TDOA定位方法、装置及系统，该方法包括：若干测量站的接收节点测量接收同一个辐射源发出的信号，对信号进行处理去除其高频段谱线数据，并将处理后的信号发送至控制中心；控制中心接收不同测量站处理后的信号；分别筛选信号的低频段有效谱线数据去除对时差计算低贡献度的谱线数据；削减经过离散化权重函数处理的信号中对时差计算低贡献度的谱线幅值得到互功率谱密度函数，计算时间差进行TDOA定位。本发明专利技术既降低了对噪声的敏感度，又使得时间延迟的分辨率满足工程需要，同时对传输数据进行了适当的压缩，提高了控制中心的实时处理速度。

A TDOA location method, device and system based on time difference calculation

The invention discloses a method based on time difference calculation TDOA positioning method, device and system, the method includes several signal receiving node measuring station receiving the same radiation emitted by the source, the signal processing to remove the high frequency spectral data, and the processed signal is transmitted to the control center; control the center receives signals of different measurement stations after treatment respectively; screening of low frequency signals and effective spectral data on the removal time calculation of line data of low contribution; cut after discrete signal processing in the time of weight function calculation of line low amplitude of the contribution of the cross power spectrum density function, calculating the time difference of TDOA positioning. The invention not only reduces the sensitivity to noise, but also makes the resolution of time delay meet the engineering needs, and at the same time, the transmission data is appropriately compressed to improve the real-time processing speed of the control center.

【技术实现步骤摘要】
一种基于时差计算的TDOA定位方法、装置及系统
本专利技术属于无源定位的
，尤其是涉及一种基于时差计算的TDOA定位方法、装置及系统。
技术介绍
无源定位相对于有源定位，不需要发射电磁波，无源定位通过接收目标辐射源发射电磁波来确定目标的位置。无源定位中的TDOA定位技术尤其受到业界的广泛关注，TDOA定位技术具有定位精度高、易组网实现等优点。TDOA定位首先要解决的问题就是要计算同一信号到达不同接收机的时间差。时间延迟，即时间差的计算在许多工程应用领域都有应用，因此，关于时间延迟的计算是现代信号处理领域的重要研究课题。在时间差的计算方法中，传统的相关法是经典的计算方法。但是在实际环境中，存在环境噪声以及各种干扰，相关法达不到令人满意的结果。为了改进基本相关时延估计算法的缺陷，人们提出了广义加权相关时延估计算法，该算法在接收机前端对信号进行预处理，增强了信号中信噪比比较高的频率成分，抑制了噪声，从而提高了时延估计的可靠性。目前工程领域中，广义相关时间延迟计算方法一般采用相位变换加权因子进行处理。广义相关时延计算方法是利用信号的二阶统计量进行时差计算，在相关函数之前进行预滤波处理，从而得到更好的时差估值。但是，在实际环境中存在环境噪声和各种干扰，广义相关法的性能不能令人满意。主要是因为该方法对噪声比较敏感，当噪声比较显著时，时差的计算精度值会大大降低。同时，在TDOA定位系统中，通常需要三个及三个以上的测量站组网，测量站需要向控制中心传送数据，数据传输量太大会制约控制中心的实时处理能力。因此，现有的基于时差计算的TDOA定位技术存在诸多问题和不足，具体如下：(1)现有的时差计算算法对噪声的敏感程度高，导致TDOA定位系统精度低；(2)现有的TDOA定位系统的数据传输量大，制约控制中心的实时处理能力。综上所述，针对现有技术中存在的上述问题，需要一种对噪声敏感程度低，同时保证时间分辨率、实时处理能力强的TDOA定位方法、系统及装置。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种基于时差计算的TDOA定位方法、装置及系统，有效实现了既降低了对噪声的敏感度，又使得时间延迟的分辨率满足工程需要，同时对传输数据进行了适当的压缩，降低数据传输量，提高了控制中心的实时处理速度。本专利技术的第一目的是提供一种基于时差计算的TDOA定位方法。为了实现上述目的，本专利技术采用如下一种技术方案：一种基于时差计算的TDOA定位方法，该方法包括以下步骤：接收不同测量站收到同一个辐射源发出的信号；分别筛选信号的低频段有效谱线数据去除对时差计算低贡献度的谱线数据；削减经过离散化权重函数处理的信号中对时差计算低贡献度的谱线幅值得到互功率谱密度函数，计算时间差进行TDOA定位。在本专利技术中，对广义相关算法的相位变换加权因子的算法进行改进，传统的广义相关一般采用平滑相干变换加权因子，但是该方法对噪声比较敏感，在噪声比较明显的环境中，会降低时延估计的精确度；而本专利技术分别筛选信号的低频段有效谱线数据，去除对时差计算低贡献度的谱线数据，降低算法对噪声的敏感程度，同时保证算法的时间分辨率；为了进一步降低对噪声的敏感程度，对互功率谱密度函数中的权重函数进行离散化处理，筛选出经过离散化权重函数处理的信号中对时差计算低贡献度的谱线，削减其幅值，降低了算法对噪声的敏感程度，提高了噪声较高的水平下的时差计算精度。作为进一步的优选方案，所述不同测量站收到同一个辐射源发出的信号，两两对比计算时间差，两个测量站接收的信号分别为第一信号和第二信号。作为进一步的优选方案，在两个测量站中分别将第一信号和第二信号进行傅里叶变换处理，并预先设定第一门限值，分别将第一信号和第二信号的谱线数据与第一门限值进行比较，去除第一信号和第二信号的高频段谱线数据。在本专利技术中，在测量站对第一信号和第二信号进行处理，根据第一门限值，去除信号的高频段谱线数据，把对计算结果影响不大的数据进行了压缩，只向控制中心传输有效的谱线数据，降低了测量站向控制中心数据传输量，大大减小了数据传输量对控制中心的实时处理能力的制约，提高了控制中心的实时处理能力。作为进一步的优选方案，在本方法中，还预先设定第二门限值，分别将去除高频段的第一信号和第二信号的谱线数据与第二门限值进行比较，筛选出低频段的有效谱线数据，去除对时差计算低贡献度的谱线数据。作为进一步的优选方案，在本方法中，对权重函数离散化处理，根据离散化权重函数处理信号；还预先设定第三门限值，将经过离散化权重函数处理后的信号谱线数据与第三门限值进行比较，削减对时差计算低贡献度的谱线幅值。在本专利技术中，预先设定多个门限值，在控制中心对低于第二门限值的谱线数据舍弃，同时降低对于低于第三门限值时差计算贡献小的谱线的幅值；有效降低了该方法在TDOA定位中对噪声的敏感程度，提高了噪声较高的水平下的时差计算精度；在测量站根据第一门限值，把对计算结果影响不大的数据进行了压缩，只向控制中心传输有效的谱线数据。作为进一步的优选方案，在本方法中，还将互功率谱密度函数进行傅里叶反变换得到时域互相关函数值。作为进一步的优选方案，在本方法中，还将时域互相关函数值进行峰值检测，计算得到时间差进行TDOA定位。本专利技术的第二目的是提供一种计算机可读存储介质。为了实现上述目的，本专利技术采用如下一种技术方案：一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备设备的处理器加载并执行以下处理：接收不同测量站收到同一个辐射源发出的信号；分别筛选信号的低频段有效谱线数据去除对时差计算低贡献度的谱线数据；削减经过离散化权重函数处理的信号中对时差计算低贡献度的谱线幅值得到互功率谱密度函数，计算时间差进行TDOA定位。本专利技术的第三目的是提供一种基于时差计算的TDOA定位装置。为了实现上述目的，本专利技术采用如下一种技术方案：一种基于时差计算的TDOA定位装置，采用计算终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行以下处理：接收不同测量站收到同一个辐射源发出的信号；分别筛选信号的低频段有效谱线数据去除对时差计算低贡献度的谱线数据；削减经过离散化权重函数处理的信号中对时差计算低贡献度的谱线幅值得到互功率谱密度函数，计算时间差进行TDOA定位。本专利技术的第四目的是提供一种基于时差计算的TDOA定位系统。为了实现上述目的，本专利技术采用如下一种技术方案：一种基于时差计算的TDOA定位系统，包括控制中心和与其连接的若干测量站；所述若干测量站的接收节点，用于测量接收同一个辐射源发出的信号，对信号进行处理去除其高频段谱线数据，并将处理后的信号发送至控制中心；所述控制中心，用于接收不同测量站处理后的信号；分别筛选信号的低频段有效谱线数据去除对时差计算低贡献度的谱线数据；削减经过离散化权重函数处理的信号中对时差计算低贡献度的谱线幅值得到互功率谱密度函数，计算时间差进行TDOA定位。本专利技术的有益效果：1、本专利技术所述的一种基于时差计算的TDOA定位方法、装置及系统，对广义相关算法的相位变换加权因子的算法进行改进，传统的广义相关一般采用平滑相干变换加权因子，但是该方法对噪声比较敏感，在噪声比较明显的环境中，会降低时延估计的精确度；而本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于时差计算的TDOA定位方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：接收不同测量站收到同一个辐射源发出的信号；分别筛选信号的低频段有效谱线数据去除对时差计算低贡献度的谱线数据；削减经过离散化权重函数处理的信号中对时差计算低贡献度的谱线幅值得到互功率谱密度函数，计算时间差进行TDOA定位。

【技术特征摘要】
1.一种基于时差计算的TDOA定位方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：接收不同测量站收到同一个辐射源发出的信号；分别筛选信号的低频段有效谱线数据去除对时差计算低贡献度的谱线数据；削减经过离散化权重函数处理的信号中对时差计算低贡献度的谱线幅值得到互功率谱密度函数，计算时间差进行TDOA定位。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不同测量站收到同一个辐射源发出的信号，两两对比计算时间差，两个测量站接收的信号分别为第一信号和第二信号。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在本方法中，在两个测量站中分别将第一信号和第二信号进行傅里叶变换处理，并预先设定第一门限值，分别将第一信号和第二信号的谱线数据与第一门限值进行比较，去除第一信号和第二信号的高频段谱线数据。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在本方法中，第一信号和第二信号分别经过权重函数进行预处理得到第一预处理信号和第二预处理信号，还预先设定第二门限值，分别将第一预处理信号和第二预处理信号的谱线数据与第二门限值进行比较，筛选出低频段的有效谱线数据，去除对时差计算低贡献度的谱线数据。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在本方法中，还预先设定第三门限值，将对权重函数离散化处理后的谱线数据与第三门限值进行比较，削减对时差计算低贡献度的谱线幅值。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在本方法中，还将互功率谱密度函数进行傅里叶反变换得到时域互相关函数值。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在本...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡正，郭利强，杨青，刘军，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37