[发明专利]用于测量发射机和接收机之间的信号时延的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对UWB发射机和FSCW接收机之间的信号时延进行测量的方法。

背景技术

精准确定无线电发射机的位置或者说该无线电发射机与基站或者类似物的距离例如在工业领域内具有意义。其中，除了需要省钱省电的测量系统，尤其是为了运用到封闭的空间或大厅中，由于可能存在干扰性多途径反射，所以需要使用高解析度的测量系统，以避免距离测量中出现错误。例如UWB(ultra wide band或者说超宽带)信号提供较大的信号带宽，并且因此能确保得到较高的解析度和更高的准确度。

为了确定位置或者间距，已知各种各样的方法，这些方法例如利用光学信号、超声波信号或者无线电传感器。通常会追溯到间距和信号的时延之间明确的相互关系，也就是说，最终也如本发明中的一样是进行时延测量。因此，接下来在原则上可以将概念“间距测量”和“时延测量”当做同义词。

尤其是在无线电信号的帮助下进行间距测量的方法可以被归纳成三大类：

-以通讯技术为基础的系统：这类会使用主要用于通讯目的的信号来测量距离。因为在许多通讯系统中，对同步性的要求不高或者说提供的无线电带宽很窄，所以间距测量不可能获得高的精确度。

-FMCW-/FSCW解决方案：这类系统在ISM(工业/科学/医药)频段中工作，并且使得可以类似于经典的FMCW(frequency modulated continuous wave频率调制连续波)雷达一样通过调谐发送频率确定距离值。其中，一方面使用以传输为基础的、或者说所谓的“背散射”(Backscatter)解决方案，并且另一方面使用可以与之同步的接收机。这些系统在其使用方面局限于为其解除管制的频段。通常是ISM频段，其中，例如在24GHz频段中提供80MHz的带宽，并且在5.8GHz频段中提供150MHz的带宽。

-UWB系统：这些系统采用新的管理规定，其允许发送带宽大、却具有非常小的光频谱功率密度的信号。相应的UWB系统例如由US7418029B2、US2006/033662A1或US6054950A中已知。这些接收机结构例如可以是带有功率检测器的非相干接收机，其中，在进行纯粹的功率检测时，距离测量的准确度会下降。另一方面也可以使用相干接收机，但是这些相干接收机或者需要很长的关联时间或者需要极高的取样频率。通常接收机由关联单元组成，其中，将接收到的脉冲频率与本地产生的频率进行关联。然而实现这种接收机耗费较高，因为目前还没有商业化的IC组件。

发明内容

因此，本发明的目的提供一种简单的用于确定发射机和接收机之间的间距的解决方案。

该目的通过独立权利要求中给出的内容得以实现。有利的改进方案由从属权利要求中得出。

在根据本发明的用于确定UWB发射单元和FSCW接收单元之间的信号的时延τ的方法中，

-在第一步骤中，由发射单元产生并发出脉冲式的发射信号S_tr，其中，该发射信号S_tr具有带有多条频线w的宽带频谱SPEKr，

-在第二步骤中，发出的信号S_tr被接收单元接收，其中，接收的信号S_rx具有带有多条频线m的宽带频谱SPEK_rx，

-在第三步骤中，在接收单元中确定出接收的信号S_rx的信道脉冲响应h_n，并且

-在第四步骤中，从信道脉冲响应h_n中确定出时延τ。

在有利的改进方案中，在第二步骤后，首先从接收的信号S_rx的宽带频谱SPEK_rx中选取部分频谱TSPEK_rx，该部分频谱覆盖具有较窄带宽H_LPR并且具有较少数量频线m′的频率范围B。然后在第三步骤中借助所选的部分频谱TSPEK_rx的频线m′确定出信道脉冲响应hm′。最后在第四步骤中从信道脉冲响应hm′确定出时延τ。

在所述方法的可代替的改进方案中，这在多个分步骤k中(k＝1，2，3，...)实现，其中，

-在第二步骤后，首先从接收的信号S_rx的宽带频谱SPEK_rx中选取部分频谱TSPEK_rx(k)，该部分频谱覆盖具有较窄带宽H_LPR并且具有较少数量频线m′的频率范围B(k)，其中，在每个分步骤k中选择另窄带的部分频谱TSPEK_rx(k)，