[发明专利]一种基于希尔伯特变换的TOA精估计方法

摘要

本发明公开了一种基于希尔伯特变换的TOA精估计方法，通过对中频数据进行FFT，并选取频谱峰值周围一定范围内的数据进行IFFT，做进一步的处理，最大限度的避免了可能的噪声干扰，提高了TOA估计效率和精度，降低了噪声干扰的影响；同时采用动态门限建立的方法，使得门限值与此时接收的信号相匹配，既体现了信道响应，又体现了信噪比信息；此外，本方法依据中频数据的特点，在处理过程中选取适当的点数进行处理，降低了计算量。本发明具有算法简单、可利于工程实现、TOA估计准确等优点，实验证明本发明有良好的TOA估计精度，具有较强的准确性、通用性以及适用性，为实现高精度定位打下了良好的基础。

主权项

1.一种基于希尔伯特变换的TOA精估计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)、获得脉冲信号的TOA值，作为粗测值；步骤(2)、针对每个脉冲，以步骤(1)测量得到的脉冲粗测TOA值为基准，前后取若干点，得到共N2点的中频数据；其中，N2为2的幂次方；步骤(3)、依据粗测TOA值和相对应的中频数据，进行TOA精确值的测量，具体为：1)对输入中频数据做N2点FFT，得到数据fft_data；2)将数据fft_data负频部分置零，得到数据fft_data_last；3)对所得频谱数据fft_data_last求模，并求取频谱最大值及其索引位置f_index，此最大值位置理论上为信号所在的位置；4)以f_index为中心，在数据fft_data上取出2N点数据，对数据fft_data上其他位置的值置零；对数据fft_data做N2点IFFT，得到ITTF后的数据为ifftout_data；其中N的取值依据采样率和最大信号带宽确定；5)动态确定能量门限值：设置差ε，其中ε取值为ε≥N1×0.5；对数据ifftout_data上的(N1‑ε)～(N1+ε)每个点做平方，求取信号功率数据fftpow；设置容差ε1，从数据fftpow的N1+ε1点开始共取N3个点，并求均值，得到averg_fftpow；获得门限为det_th＝averg_fftpow×x,其中x为比例因子，且x<1；ε1取值为ε1≥N1×0.2；6)首先将fftpow进行滑动平均，得到滑动平均后的数据fftpow_smooth；找到fftpow_smooth中第一个过门限det_th的点，即为脉冲精确前沿的位置，由此得到精确TOA值。