[发明专利]一种用于VDES中应急定位的小波去噪预处理方法

说明书

本发明提供了一种用于VDES中应急定位的小波去噪预处理方法，包括：获取VDES中船舶之间的TOA测量值；对TOA测量值进行小波分解，并选择初始的分解级别；根据初始分解级别，计算每一级别的能量系数，并根据所述的能量系数确定分解级别；根据确定的分解级别，计算每一级别的正负阈值；根据每一级别的正负阈值，使用修正阈值函数对小波系数进行阈值处理；对阈值处理后的小波系数进行逆变换，得到TOA估计值，利用TOA估计值进行后续定位。本发明对船‑船VDE通信信道的TOA测量噪声进行去噪，提高了船舶的相对定位精度。

技术领域

本发明涉及船舶通信技术领域，尤其涉及一种用于VDES中应急定位的小波去噪预处理方法。

背景技术

当前海上定位的方式主要是依靠卫星船舶自动识别系统(AutomaticIdentification System，AIS)进行定位，但是当卫星定位设备失灵或信号不佳时，为避免船舶之间的碰撞需要应急定位方案。

船-船甚高频数据交换(VHF Data Exchange,VDE)的无线传播信道具有时变、多径效应等特性，导致测量时间受噪声干扰严重。如果直接利用到达时间(Time of Arrival，TOA)测量值进行定位，定位的精度难以提高。

2015年巩彭安等人在《基于小波去噪的室内超宽带定位算法》一文中提出基于小波去噪预处理的到达时间差(Time Difference of Arrival，TDOA)定位算法，先对TDOA测量值进行小波分解，在小波域中设置固定阈值，然后采用硬阈值和软阈值对小波系数进行处理，接下来进行小波重构得到TDOA估计值，最后使用估计的TDOA值进行定位。

2017年袁媛等人在《An Improved TOA Localization Algorithm Based onWavelet Transform》一文中提出基于改进小波变换的TDOA算法，该算法构造了适应不同小波分解级别的局部阈值，利用阈值处理后重构的TDOA估计值进行后续定位。

现有的基于小波去噪预处理的TDOA定位算法主要存在以下缺点：定位环境需要通过多个基站提供TDOA测量值；分解级别无设置标准，分解级别过高会导致信号失真和运算量加大，分解级别过低则去噪效果受限；采用的固定阈值忽略信号在小波域不同级别系数上的特征，会导致去噪程度过高或过低，采用的局部阈值需要估计噪声，噪声的先验信息难以获取；阈值函数采用硬阈值或软阈值，硬阈值会导致信号突变，软阈值会丢失测量信号的特征。

TDOA定位方案要求多个基站来实现定位，在船舶的VDE应急定位环境中不适用；现有的小波去噪预处理算法在定位过程中噪声滤除效果不佳，定位精度较低。因此，亟需一种能够对船-船VDE通信信道的TOA测量噪声进行去噪的算法，从而提高船舶的相对定位精度的，用于甚高频数据交换系统(VHF Data Exchange System，VDES)中应急定位的小波去噪预处理算法。

发明内容

本发明提供了一种用于VDES中应急定位的小波去噪预处理方法，以克服现有小波去噪预处理方法的不足。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

本发明提供了一种用于VDES中应急定位的小波去噪预处理方法，包括：

获取VDES中船舶之间的TOA测量值；

对所述的TOA测量值进行小波分解，并选择初始的分解级别；

根据所述的初始分解级别，计算每一级别的能量系数，并根据所述的能量系数确定分解级别；

根据所述确定的分解级别，计算每一级别的正负阈值；

根据每一级别的正负阈值，使用修正阈值函数对小波系数进行阈值处理；

使用阈值处理后的小波系数进行逆变换，得到TOA估计值，利用TOA估计值进行后续定位。