[发明专利]一种基于Zadoff-Chu序列的移动速率测定方法

说明书

本发明公开了一种基于Zadoff‑Chu序列的移动速率测定方法，包括构建信标信号、无线台发射信标信号、移动台接收信标信号、接收信号预处理、多普勒频率与速率测定。本发明通过提出一种利用Zadoff‑Chu序列构造生成的信标信号，该信号具有恒包络特性，方便无线台发射，可以方便和有效的实现多普勒频率测定，同时提出一种利用Zadoff‑Chu相关性特征来实现精确多普勒频率测定的方法，间接实现高精确和大范围的测定物体运动速度。

技术领域

本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种基于Zadoff-Chu序列的移动速率测定方法。

背景技术

非接触式的速率测定是一种在实际运用中非常重要和困难的速率测定方式，也就是当物体自身自己在运动/转动的时候，解决如何测定自身速率的问题。多普勒频率测定法是测定速率一种优良方法，基本原理便是通过多普勒效应来实现速率的测定。多普勒效应指出，波在波源移向观察者接近时接收频率变高，而在波源远离观察者时接收频率变低，多普勒效应适用于所有类型的波，包括电磁波。如图1所示，在电磁波的多普勒效应中，当移动台移向发射基站时，频率变高，远离基站时，频率变低。因此，多普勒频率测定法是测定速率一种优良间接方法，其基本思路是当一个物体在移动过程中，通过测定接收到的电磁波多普勒频率偏移，就可以间接测定出物体移动的速率。

无线电信号的多普勒频率(Doppler Frequency)f_d，跟物体的运动速率v已及无线信号的载频频率f_c以及光速速率c满足下面的公式：

因此，一个运动物体的多普勒速率测定和速率测定平台由两部分构成，一部分是无线台发射无线特定电磁波，另外一部分是运动物体本身做无线台发射的电磁波信号做多普勒频率测定。因此，当精确的测定出物体运动的多普勒频率，就可以间接的精确测量出物体运动速率v。但是在现有的速率测定中，测定多普勒频率实现都非常复杂和繁琐，如常用的方法有无源测频法(又可分为谐振法和电桥法)和有源比较法，有源比较法又可分为拍频法和差频法。无源测频法(常用于频率粗测，精度在1％左右，实现复杂度非常高。有源法是利用两个信号线性叠加以产生拍频现象，再通过检测零拍现象进行测频，常用于低频测量，精度较高，但测量的频率误差范围非常小，而且复杂度较高。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于Zadoff-Chu序列的移动速率测定方法。

一种基于Zadoff-Chu序列的移动速率测定方法，包括如下步骤：

S1：构建帧格式由ZC序列和共轭ZC序列构成的信标信号；

S2：无线台发射信标信号；

S3：移动台接收信标信号；

S4：对接收信号进行包括信号提取和峰值检测的预处理；

S5：测定多普勒频率与移动速率。

所述ZC序列是由一个长度为N_c的矢量构成每个元素定义如下：

共轭ZC序列由对ZC序列取共轭操作取得，每个元素定义如下

所述无线台发射信标信号的方式为：通过发射天线在载频频率分别为f_c,0，f_c,1，...f_c,N-1的频率上循环发射构建的信标信号。

所述接收信标信号是将接收的载频信号进行下变频变换。

所述信号预处理包括如下子步骤：

S41：提取信标信号；所述信号提取过程是将载频信号输入对应序列的相关器，相关器的输入为y_k，ZC序列的相关器的输出可以表示为c_k，共轭ZC序列的相关器的输出可以表示为其中