信号间时延估算方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种信号间时延估算方法和系统，其中，方法包括以下步骤：采用至少两根天线组成的天线组接收信号发生源产生的信号，得到若干个接收信号；分别按照若干个预设的信号长度从每条接收信号中选取若干段信号序列，得到若干个信号序列的集合，分别计算各个集合内的信号序列之间的时延值；其中，每个集合中的信号序列为同一时间段内由不同天线接收到的信号序列；滤除所述时延值中偏差较大的时延值，得到可用时延值；计算所述可用时延值的平均值，将所述平均值设为接收信号的时延值。所述信号间时延估算方法和系统计算误差小，精确度高。
【专利说明】
信号间时延估算方法和系统
技术领域
[0001] 本发明设及信号处理技术领域，特别是设及一种信号间时延估算方法和系统。
【背景技术】
[0002] 无线定位技术是第=代移动通信的重要技术之一，已得到了欧洲电信标准化组织 化uropean Telecommunications Sl:andards Institute,ETSI)、美国电信电子行业协会和 世界各大通信公司的广泛重视。该技术在现代社会中发挥着重要的作用。基于时延的定位 方法是无线定位技术的一种，目前广泛应用于电力、通讯、军事、航运、声学等领域中。
[0003] W在电力领域的应用为例，在电力系统中，局部放电或火花放电是绝缘材料老化、 故障产生的前兆，同时放电所产生的高频福射电磁波还会对输配电线路、变电站附近的通 信设备、电视广播信号等造成电磁干扰。因此，为了及早发现绝缘材料老化部位、避免绝缘 故障W及避免对周围电磁环境的干扰，需要对放电源的位置进行准确定位。现在常用的方 法是利用特高频天线接收放电所产生的电磁波，求取天线之间的时间差，然后利用已知的 天线组位置关系，通过求解方程得到放电源的位置。但是，由于放电源周围常常存在其他电 磁干扰的存在，同时在天线接收信号还会受到周围环境噪声的干扰，致使在计算时延值时 产生较大的误差，最终导致定位效果欠佳。为了实现高精度定位，需要开发处更适用于现场 环境的时延值估算方法。
[0004] 综上所述，现有的基于时延的定位方法容易受环境噪声干扰，计算时延值时的误 差较大。
【发明内容】
[0005] 基于此，有必要针对现有技术计算时延值时的误差较大的问题，提供一种信号间 时延估算方法和系统。
[0006] -种信号间时延估算方法，包括W下步骤：
[0007] 采用至少两根天线组成的天线组接收信号发生源产生的信号，得到若干个接收信 号；
[000引分别按照若干个预设的信号长度从每条接收信号中选取若干段信号序列，得到若 干个信号序列的集合，分别计算各个集合内的信号序列之间的时延值;其中，每个集合中的 信号序列为同一时间段内由不同天线接收到的信号序列；
[0009] 滤除所述时延值中偏差较大的时延值，得到可用时延值；
[0010] 计算所述可用时延值的平均值，将所述平均值设为接收信号的时延值。
[0011] -种信号间时延估算系统，包括：
[0012] 获取装置，用于采用至少两根天线组成的天线组接收信号发生源产生的信号，得 到若干个接收信号；
[0013] 第一计算装置，用于分别按照若干个预设的信号长度从每条接收信号中选取若干 段信号序列，得到若干个信号序列的集合，分别计算各个集合内的信号序列之间的时延值； 其中，每个集合中的信号序列为同一时间段内由不同天线接收到的信号序列；
[0014] 过滤装置，用于滤除所述时延值中偏差较大的时延值，得到可用时延值；
[0015] 第二计算装置，用于计算所述可用时延值的平均值，将所述平均值设为接收信号 的时延值。
[0016] 上述时延估算方法和系统，通过从多个接收信号中按照预设长度选取若干段信号 序列，得到若干个信号序列的集合，分别计算各个集合内的信号序列之间的时延值，对每个 接收信号，可W计算多个时延值，滤除所述时延值中偏差较大的时延值，得到可用时延值， 能够排除因噪声而导致的时延值的计算偏差，计算所述可用时延值的平均值，最终得到接 收信号的时延值，计算误差小，精确度高。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的时延估算方法流程图；
[0018] 图2为一个实施例的2组信号间选取不同数据记录长度的示意图；
[0019] 图3为一个实施例的排除偏差值的示意图；
[0020] 图4为本发明的时延估算系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图对本发明的时延估算方法和系统的实施例进行描述。
[0022] 图1为本发明的时延估算方法流程图。如图1所示，所述时延估算方法可包括W下 步骤：
[0023] SI,采用至少两根天线组成的天线组接收信号发生源产生的信号，得到若干个接 收信号；
[0024] 在步骤Sl中，所述的接收信号用的天线数量应为2个或2个W上，按照非同一位置 摆放，同时用来接收采集信号。
[0025] S2,分别按照若干个预设的信号长度从每条接收信号中选取若干段信号序列，得 到若干个信号序列的集合，分别计算各个集合内的信号序列之间的时延值;其中，每个集合 中的信号序列为同一时间段内由不同天线接收到的信号序列；
[0026] 可从所述集合中选取两个信号序列，计算所述两个信号序列之间的时延值;重复 上述步骤，直到得到所述集合中任意两个信号序列之间的时延值。
[0027] W接收信号数量为2为例，可同时抽取两个接收信号中长度为N的信号序列，N=I, 2,3,…，L，L为信号的总长度或小于信号的总长度。2组信号间选取不同数据记录长度的示 意图如图2所示。
[0028] 可将步骤Sl中所记录的两组信号序列"分解"出的N对波形组，分别求出不同长度 数据所对应的时延值。例如：
[0030]在一个实施例中，可利用互相关函数算法或其加权算法求出不同长度数据所对应 的时延值。
[0031] S3,滤除所述时延值中偏差较大的时延值，得到可用时延值；
[0032] 在本步骤中，可根据W下方式滤除所述时延值中偏差较大的时延值：
[0033] 首先，可根据各个集合内的信号序列之间的时延值计算平均时延值；
[0034] 然后，可分别计算各个时延值与所述平均时延值的差值；
[0035] 最后，若所述差值小于时延值的标准差的k倍，可保留对应的时延值;否则，可滤除 对应的时延值;其中，k为预设的常数。
[0036] 还可设定最大循环次数，并根据保留的时延值重复执行根据各个集合内的信号序 列之间的时延值计算平均时延值的步骤，直到当前循环次数小于所述最大循环次数;其中， 所述当前循环次数的初始值为0。排除偏差值的示意图如图3所示。如果天线所接收到的波 形中只是包含信号信息而没有任何干扰成分的理想情况下，运些时延估算值应该相同并为 真实值。但是由于各种干扰成分，导致误差值的出现。因此，按照偏差值的定义，求解获得的 大量时延值估算结构的偏差值并除去。再次求解剩余时延值中的偏差值并除去。如此循环 几次后，剩余的结果中将不再出现偏差值。例如，上面的数据中，先可W排除0.02、0.2运样 的偏差值。
[0037] 在一个实施例中，所述k的值为1.5或2。经过实际工程测试，k值取1.5或2时能够获 得较好的准确性。若k值太小，容易过滤掉有用的时延值;反之，若k值太大，则难W滤除无效 的时延值。
[0038] S4,计算所述可用时延值的平均值，将所述平均值设为接收信号的时延值。
[0039] 在得到大量的时延值后，利用预定的规则，找出其中的"偏离值"并除去，即找出干 扰成分造成估算误差的结果。重复运种处理，将会将包含了较大误差(干扰成分）的估算结 果，直到剩余的时延值的精度达到要求，再求解剩余的时延值的平均值W作为最后的时延 值估算结果。
[0040] 本发明的时延估算方法，避免或降低了传统常规算法由于信号中包含干扰成分而 对时延估计，乃至于定位精度的影响，进而提高了定位的精度或改善了基于时延算法定位 的系统的稳定性。
[0041] 图4为本发明的时延估算系统的结构示意图。如图4所示，所述时延估算系统可包 括：
[0042] 获取装置10，用于采用至少两根天线组成的天线组接收信号发生源产生的信号， 得到若干个接收信号；
[0043] 所述的接收信号用的天线数量应为2个或2个W上，按照非同一位置摆放，同时用 来接收采集信号。
[0044] 第一计算装置20,用于分别按照若干个预设的信号长度从每条接收信号中选取若 干段信号序列，得到若干个信号序列的集合，分别计算各个集合内的信号序列之间的时延 值;其中，每个集合中的信号序列为同一时间段内由不同天线接收到的信号序列；
[0045] 可从所述集合中选取两个信号序列，计算所述两个信号序列之间的时延值;重复 上述步骤，直到得到所述集合中任意两个信号序列之间的时延值。
[0046] W接收信号数量为2为例，可同时抽取两个接收信号中长度为N的信号序列，N=I, 2,3,…，L，L为信号的总长度或小于信号的总长度。2组信号间选取不同数据记录长度的示 意图如图2所示。
[0047]可将获取装置10中所记录的两组信号序列"分解"出的N对波形组，分别求出不同 长度数据所对应的时延值。例如：
[0049] 在一个实施例中，可利用互相关函数算法或其加权算法求出不同长度数据所对应 的时延值。
[0050] 过滤装置30,用于滤除所述时延值中偏差较大的时延值，得到可用时延值；
[0051] 可根据W下方式滤除所述时延值中偏差较大的时延值：
[0052] 首先，可根据各个集合内的信号序列之间的时延值计算平均时延值；
[0053] 然后，可分别计算各个时延值与所述平均时延值的差值；
[0054] 最后，若所述差值小于时延值的标准差的k倍，可保留对应的时延值;否则，可滤除 对应的时延值;其中，k为预设的常数。
[0055] 还可设定最大循环次数，并根据保留的时延值重复执行根据各个集合内的信号序 列之间的时延值计算平均时延值的步骤，直到当前循环次数小于所述最大循环次数;其中， 所述当前循环次数的初始值为0。排除偏差值的示意图如图3所示。如果天线所接收到的波 形中只是包含信号信息而没有任何干扰成分的理想情况下，运些时延估算值应该相同并为 真实值。但是由于各种干扰成分，导致误差值的出现。因此，按照偏差值的定义，求解获得的 大量时延值估算结构的偏差值并除去。再次求解剩余时延值中的偏差值并除去。如此循环 几次后，剩余的结果中将不再出现偏差值。例如，上面的数据中，先可W排除0.02、0.2运样 的偏差值。
[0056] 在一个实施例中，所述k的值为1.5或2。经过实际工程测试，k值取1.5或2时能够获 得较好的准确性。若k值太小，容易过滤掉有用的时延值;反之，若k值太大，则难W滤除无效 的时延值。
[0057] 第二计算装置40,用于计算所述可用时延值的平均值，将所述平均值设为接收信 号的时延值。
[0058] 在得到大量的时延值后，利用预定的规则，找出其中的"偏离值"并除去，即找出干 扰成分造成估算误差的结果。重复运种处理，将会将包含了较大误差(干扰成分）的估算结 果，直到剩余的时延值的精度达到要求，再求解剩余的时延值的平均值W作为最后的时延 值估算结果。
[0059] 本发明的时延估算系统，避免或降低了传统常规算法由于信号中包含干扰成分而 对时延估计，乃至于定位精度的影响，进而提高了定位的精度或改善了基于时延算法定位 的系统的稳定性。
[0060] 本发明的时延估算系统与本发明的时延估算方法一一对应，在上述时延估算方法 的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于时延估算系统的实施例中，特此声明。
[0061] W上所述实施例的各技术特征可W进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要运些技术特征的组合不存 在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0062] W上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来 说，在不脱离本发明构思的前提下，还可W做出若干变形和改进，运些都属于本发明的保护 范围。因此，本发明专利的保护范围应W所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种信号间时延估算方法，其特征在于，包括以下步骤： 采用至少两根天线组成的天线组接收信号发生源产生的信号，得到若干个接收信号； 分别按照若干个预设的信号长度从每条接收信号中选取若干段信号序列，得到若干个 信号序列的集合，分别计算各个集合内的信号序列之间的时延值;其中，每个集合中的信号 序列为同一时间段内由不同天线接收到的信号序列； 滤除所述时延值中偏差较大的时延值，得到可用时延值； 计算所述可用时延值的平均值，将所述平均值设为接收信号的时延值。2. 根据权利要求1所述的时延估算方法，其特征在于，滤除所述时延值中偏差较大的时 延值的步骤包括： 根据各个集合内的信号序列之间的时延值计算平均时延值； 分别计算各个时延值与所述平均时延值的差值； 若所述差值小于时延值的标准差的k倍，保留对应的时延值;否则，滤除对应的时延值； 其中，k为预设的常数。3. 根据权利要求2所述的时延估算方法，其特征在于，还包括以下步骤： 设定最大循环次数； 根据保留的时延值重复执行根据各个集合内的信号序列之间的时延值计算平均时延 值的步骤，直到当前循环次数小于所述最大循环次数;其中，所述当前循环次数的初始值为 0〇4. 根据权利要求2所述的时延估算方法，其特征在于，所述k的值为1.5或2。5. 根据权利要求1所述的时延估算方法，其特征在于，计算各个集合内的信号序列之间 的时延值的步骤包括： 从所述集合中选取两个信号序列，计算所述两个信号序列之间的时延值； 重复上述步骤，直到得到所述集合中任意两个信号序列之间的时延值。6. 根据权利要求5所述的时延估算方法，其特征在于，计算所述两个信号序列之间的时 延值的步骤包括： 根据相关函数算法或加权算法计算所述两个信号序列之间的时延值。7. 根据权利要求1所述的时延估算方法，其特征在于，所述至少两根天线按照非同一位 置摆放，并同时接收信号。8. -种信号间时延估算系统，其特征在于，包括： 获取装置，用于采用至少两根天线组成的天线组接收信号发生源产生的信号，得到若 干个接收信号； 第一计算装置，用于分别按照若干个预设的信号长度从每条接收信号中选取若干段信 号序列，得到若干个信号序列的集合，分别计算各个集合内的信号序列之间的时延值；其 中，每个集合中的信号序列为同一时间段内由不同天线接收到的信号序列； 过滤装置，用于滤除所述时延值中偏差较大的时延值，得到可用时延值； 第二计算装置，用于计算所述可用时延值的平均值，将所述平均值设为接收信号的时 延值。9. 根据权利要求8所述的时延估算系统，其特征在于，所述过滤装置包括： 第一计算单元，用于根据各个集合内的信号序列之间的时延值计算平均时延值； 第二计算单元，用于分别计算各个时延值与所述平均时延值的差值； 过滤单元，用于若所述差值小于时延值的标准差的k倍，保留对应的时延值;否则，滤除 对应的时延值;其中，k为预设的常数。10.根据权利要求9所述的时延估算方法，其特征在于，还包括： 设置单元，用于设定最大循环次数； 循环单元，用于根据保留的时延值重复执行第一计算单元的功能，直到当前循环次数 小于所述最大循环次数;其中，所述当前循环次数的初始值为0。
【文档编号】G01S5/02GK105848282SQ201610150230
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月16日
【发明人】田野
【申请人】南方电网科学研究院有限责任公司