一種基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法與定位裝置的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法與定位裝置，屬于無線通信技術領域，該方法涉及超寬帶無線定位系統中低速率采樣精確時延估計問題，是一種讓接收信號通過一個由多個抽樣濾波器組成的梳狀系統進行濾波，然后以較低的采樣率對其進行采樣后進行時延估計并完成定位的方法。本發明的采樣率與傳統的奈奎斯特頻率比較要低很多，并且只取決于傳播路徑的數目和信號傳播速率，和脈沖帶寬無關，這顯著降低了定位過程中對采樣率要求，同時本發明還提供了一種基于壓縮采樣的超寬帶無線定位裝置。
【專利說明】
一種基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法與定位裝置
技術領域
[0001] 本發明涉及一種基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法與定位裝置，屬于無線通信
技術領域。
【背景技術】
[0002] 超寬帶技術由于其穿透能力強、精度高，在無線定位中的應用越來越廣泛，常用的 定位方法有基于到達角度估計、基于到達時間估計和基于接收信號強度估計。基于到達角 度估計方法需要多天線陣列等技術，增加了系統的設備成本;基于接收信號強度估計方法 依賴于路徑損耗模型，對傳播環境特別敏感。而基于到達時間估計方法利用了超寬帶信號 較高的時間分辨率，因此能體現超寬帶信號高精度定位的優勢。但是由于多徑傳播存在反 射、衍射等現象，使得多徑干擾和噪聲成為制約超寬帶時延估計和定位的關鍵因素。另外， 由于超寬帶信號的帶寬比較大，傳統的方法必須以奈奎斯特采樣速率進行采樣，這就制約 了超寬帶定位的應用。在專利201310174851.3中雖然提供了一種針對脈沖超寬帶信號的首 達路徑檢測定位的方法，但是采樣率仍是基于傳統的奈奎斯特采樣頻率，對于模數轉換器 (ADC)的要求很高，增加了系統復雜度和硬件成本。在專利201310065362.4中解決時延估計 問題的方法是基于接收信號和發射脈沖之間的相關性展開的，然而，這種時間問題的解決 方法卻受制于發射脈沖的帶寬，并且，只有在所有的路徑都能有信號被接收或者只有一條 傳播路徑時才能使用。當然，這在模擬域中已經被應用的相當廣泛，因為模擬信號的相關是 比較容易計算的，若是為了在數字域進行粗略的時延估計，那么進行相關運算的數據就必 須是從樣本中進行高速率的采樣得到的，這大大增加了硬件成本。
【發明內容】
[0003] 針對現有技術的不足，本發明提供一種基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法。該 方法涉及超寬帶無線定位系統中低速率采樣精確時延估計問題，是一種讓接收信號通過一 個由多個抽樣濾波器組成的梳狀系統進行濾波，然后以較低的采樣率對其進行采樣后進行 時延估計并完成定位的方法。采樣率與傳統的奈奎斯特頻率相比要低很多，并且只取決于 傳播路徑的數目和信號傳播速率，和脈沖帶寬無關，這顯著降低了定位中對采樣率的要求。 在實際應用場合，比如傳播路徑很少或者傳輸脈沖帶寬很大時，降低采樣率就顯得極為重 要。因為當采樣率降低后，對于模數轉換器(ADC)的要求就會降低，能耗也會隨之降低。
[0004] 本發明還提供一種實現上述方法的定位裝置。
[0005] 術語解釋：
[0006] 采樣率:定義了每秒從連續信號中提取并組成離散信號的采樣個數。按照奈奎斯 特采樣定理，如果信號是帶限的，采樣頻率必須大于被采樣信號帶寬的兩倍，才能保證無失 真地恢復原信號。
[0007] 本發明的技術方案如下：
[0008] -種基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法，包括如下步驟：
[0009] 1)參考站利用北斗接收機，獲得參考站的坐標信息，并將坐標信息傳送至移動終 端；
[0010] 2)參考站以恒定的速率1/T發送超寬帶脈沖信號，所述脈沖信號經過多徑傳播到 達移動終端；
[0011] 3)移動終端接收到參考站發射的坐標信息和脈沖信號，移動終端接收的脈沖信號 即為接收信號，接收信號通過一個由L個采樣濾波器組成的梳狀系統進行濾波，然后以較低 的采樣率對經過多路濾波后的接收信號進行采樣后得到采樣值，由采樣值得到采樣矢量；
[0012] 4)移動終端用投影矩陣對接收到的采樣矢量進行投影得到測量矢量；
[0013] 5)移動終端用ESPRIT算法從測量矢量中恢復出時延；
[0014] 6)移動終端根據參考站和移動終端的時延，計算出移動終端和參考站的距離。
[0015] 根據本發明優選的，還包括步驟7):重復步驟1)_6)至少四次，使至少四個參考站 與移動終端進行通信，計算出移動終端和所有參考站的距離；
[0016] 8)根據獲得的移動終端和各參考站的距離以及各參考站的坐標信息，計算出移動 終端的坐標。
[0017] 根據本發明優選的，步驟3)中，所述接收信號可以描述時變多徑媒介中接收信號 的通用模型，
[0018] 設定p(t)為發射的單個脈沖信號波形，由于多徑效應的影響，設定K為由于多徑效 應產生的路徑條數，每一條路徑都有一個恒定的時延T 1和增益ai，則單個脈沖信號到達移動 終端的接收信號，表示
[0019] 參考站以恒定的速率1/T發送超寬帶脈沖信號，移動終端接收到的信號表示為：
[0020]
(!)
[0021]其中:n，T分別表示脈沖序號和脈沖周期，ai[n]表示第η個脈沖第i條路徑的增益， pUmnT)表示移動終端接收到的第η個脈沖第i條路徑的脈沖波形；
[0022]根據DTFT變換定義，一個序列ai[n]的DTFT變換表示為：
[0023]
〔2)
[0024] 根據連續時間信號的傅里葉變換定義，r(t)的傅里葉變換表示為：
[0025]
(3)
[0026] 接收信號r(t)的傅里葉變換R( ω )寫為：
[0027]
(4)
[0028] 其中:Ai(ejtJT)是序列ai[n]的DTFT變換，Ρ(ω)是p(t)的傅里葉變換。
[0029] 進一步優選的，步驟3)中，采樣為利用L個平行的采樣通道，在每一條通道中，接收 信號都要先經過一個沖擊響應為￥ (4；)的濾波器，然后統一按照t = nT進行采樣，生成一個 序列bi[n]，序列bi[n]即為采樣值，
[0030] 對于第1路通道，信號經過濾波器，濾波后的信號81(〇表示為：
[0031]
(5)
[0032] 根據傅里葉變換的性質，S1(t)的傅里葉變換表示為：
[0033]
(6)
[0034] 其中：//Γ (?)是< 〇的傅里葉變換；
[0035]接下來，按照t = nT對濾波后的信號進行采樣，根據抽樣定理，第1路通道的采樣值 bi[n]表不為
[0036]
(7.)
[0037] 其中：S(t-nT)是沖擊函數；[0038]對第1路通道的采樣值bi[n]作DTFT得到：
[0039]
[0040] 是Ρ(ω)頻譜的搬移。
[0041 ]進一步優選的，L與K滿足L多2Κ。當抽樣濾波器數量和脈沖P (t)滿足L多2Κ條件時， 能夠保證從采樣值中恢復出時延從而完成定位。這就實現了本發明的采樣率比傳統的奈奎 斯特頻率要低很多，并且只取決于傳播路徑的數目和信號傳播速率，和脈沖帶寬無關。在實 際應用場合，比如傳播路徑很少或者傳輸脈沖帶寬很大時，降低采樣率就顯得極為重要。 [0042]在許多應用中，為了減少存儲量和傳輸量，很多信號以滿足奈奎斯特采樣定理的 頻率進行采樣后，再進行壓縮才開始傳輸。本發明的壓縮采樣的步驟是直接以較低的采樣 率得到采樣值，并從采樣值中恢復時延。
[0043] 進一步優選的，步驟3)中，所述采樣濾波器為帶通濾波器￥ ，m( ω )工作的頻 域帶寬羞
，并且滿足
[0044]
69)
[0045] H1(Co)是匕⑴的傅里葉變換ΛΚ是In⑴的共輒并且翻轉；
[0046] 接收信號經過采樣濾波器并采樣后，對第1路信號，公式(8)寫為
[0047] (10)
[0048] 頻譜的搬移；
[0049] 將公式(10)寫成矩陣形式，即為：
[0050]
[0051] 其中，列向量B (ejuT)即為采樣矢量，列向量B (ejuT)的維度為L，它的第1個向量 表示為B1(W gjt);矩陣Ψ(τ)的維度為LXK，該矩陣是一個范德蒙矩陣，它的第mi個分量表示 成/譬―-以；列向量Γ (e>T)的維度為K，它的第k個向量表示為。矩陣Φ(#τ) 的維度為L X L，它的第Im個元素表示為
[0052] (12)
[0053]
[0054]
[0055] 其中矩陣H(e>T)的維度為LXL，它的第Im個元素表示戈 根
據本步驟濾波器的設計，所以H(e>T)是一個斜對角矩陣，并且連續可逆，這里的頻率響應是 沖擊響應在頻域上的表示；
[0056] 對角陣P(e>T)的維度為LXL，它的第m個對角元素表示? 只需 滿足|Ρ(ω)|有界，即可使得對角陣P(e>T)連續可逆，所以Φ(￥ωΤ)也是連續可逆的。
[0057] 根據本發明優選的，步驟4)中，Φ(￥ωΤ)穩定可逆，定義一個LXL的投影矩陣 (e>T)對采樣矢量投影，得到維度為L的列向量c(e> T)
[0058] c(ejtJT) = ?^(ejtJT)B(ejtJT) (14)
[0059] 列向量c(e#T)g卩為測量矢量，同時，測量矢量滿足：
[0060] c(ejuT) = W(T) Γ (ejuT) (15)
[0061 ] Ψ (τ)是關于ω獨立的，通過DTFT的線性特征，將公式(15)轉化到時間域中
[0062]
' 16)
[0063] c[n]為c(e>T)在時間域中的測量值。公式(15)屬于頻域，公式(16)屬于時間域，時 間域是指從時間的角度分析信號。
[0064] 根據本發明優選的，步驟5)中，要從（16)式中恢復出時延。根據現有估計算法，當 滿足一定的恢復條件時，利用ESPRIT算法從測量值c [η]中恢復出時延。
[0065] 進一步優選的，步驟8)中，根據參考站到移動終端的多條路徑的時延，時延最短的 作為參考站到移動終端的直達路徑，選擇最短的時延作為延遲時間，計算出參考站和移動 終端的相間距離，相間距離=延遲時間*信號傳播速率，這里信號傳播速率就是光速。
[0066]已知移動終端與四個參考站之間的相間距離，分別為Cl1，d2，d3，d 4,將參考站的位 置信息轉換到地心空間直角坐標系中，坐標分別為？1(11，7131)，？2(12,72,22)，？3(13,73， Z3)，P4(X4，y4，Z4)，設定移動終端坐標為P(x，y，z)，則可以得到如下方程式：
[0067]
(17)
[0068] 通過求解公式（17)即可得到移動終端在地心空間直角坐標系的坐標，確定移動終 端坐標。
[0069] -種實現上述定位方法的定位裝置，包括相連的低噪聲放大器模塊、帶通濾波器 模塊、壓縮采樣模塊、FPGA模塊、屏幕顯示模塊。
[0070] 移動終端接收脈沖信號后，經過低噪聲放大器處理，放大接收到的微弱的脈沖信 號，降低噪聲干擾;然后經過一組由多路帶通濾波器組成的梳狀系統進行濾波;再以較低的 采樣率對濾波后的信號采樣，對信號進行模數轉換;從多個參考站接收并處理的采樣值在 FPGA模塊中存儲并處理，計算出移動終端的坐標信息，并在顯示模塊中顯示。
【附圖說明】
[0071 ]圖1為本發明所述一種基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法流程圖；
[0072]圖2為本發明所述基于壓縮采樣的時延估計方法示意圖；
[0073]圖3為本發明所述利用ESPRIT算法進行時延恢復的方法示意圖；
[0074] 圖4為本發明所述一種基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法空間分布圖；
[0075] 圖5為本發明所述一種基于壓縮采樣的超寬帶無線定位裝置。
【具體實施方式】：
[0076] 下面結合實施例和說明書附圖對本發明做詳細的說明，但不限于此。
[0077] 如圖1-5所示。
[0078] 實施例1、
[0079] 如圖1所示。
[0080] -種基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法，包括如下步驟：
[0081] 1)參考站利用北斗接收機，獲得參考站的坐標信息，并將坐標信息傳送至移動終 端；
[0082] 2)參考站以恒定的速率1/T發送超寬帶脈沖信號，所述脈沖信號經過多徑傳播到 達移動終端；
[0083] 3)移動終端接收到參考站發射的坐標信息和脈沖信號，移動終端接收的脈沖信號 即為接收信號，接收信號通過一個由L個采樣濾波器組成的梳狀系統進行濾波，然后以較低 的采樣率對經過多路濾波后的接收信號進行采樣后得到采樣值，由采樣值得到采樣矢量；
[0084] 4)移動終端用投影矩陣對接收到的采樣矢量進行投影得到測量矢量；
[0085] 5)移動終端用ESPRIT算法從測量矢量中恢復出時延；
[0086] 6)移動終端根據參考站和移動終端的時延，計算出移動終端和參考站的距離；
[0087] 7)重復步驟1)_6)四次，使四個參考站與移動終端進行通信，計算出移動終端和所 有參考站的距離；
[0088] 8)根據獲得的移動終端和各參考站的距離以及各參考站的坐標信息，計算出移動 終端的坐標。
[0089] 實施例2、
[0090] 如實施例1所述的一種基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法，其區別在于，步驟3) 中，所述接收信號可以描述時變多徑媒介中接收信號的通用模型，
[0091] 設定P(t)為發射的單個脈沖信號波形，由于多徑效應的影響，設定K為由于多徑效 應產生的路徑條數，每一備路釋都有一個恒定的時延T 1和增益ai，則單個脈沖信號到達移動 終端的接收信號，表示
[0092] 參考站以恒定的速率1/T發送超寬帶脈沖信號，移動終端接收到的信號表示為：
[0093]
(1)
[0094] 其中:n，T分別表示脈沖序號和脈沖周期，ai[n]表示第η個脈沖第i條路徑的增益， pUmnT)表示移動終端接收到的第η個脈沖第i條路徑的脈沖波形；
[0095]根據DTFT變換定義，一個序列ai [η]的DTFT變換表示為：
[0096]
(：2)
[0097] 根據連續時間信號的傅里葉變換定義，r(t)的傅里葉變換表示為：
[0098] (3)
[0099]
[0100] (4)
[0101] 其中:AiWtjl)是序列ai[n]的DTFT變換，Ρ(ω)是p(t)的傅里葉變換。
[0102] 實施例3、
[0103] 如實施例2所述的一種基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法，其區別在于，步驟3) 中，采樣為利用L個平行的采樣通道，在每一條通道中，接收信號都要先經過一個沖擊響應 為以-#的濾波器，然后統一按照t = nT進行采樣，生成一個序列匕[11]，序列Μ[η]即為采樣 值，
[0104] 對于第1路通道，信號經過濾波器，濾波后的信號81(〇表示為：
[0105]
(5)
[0106] 根據傅里葉變換的性質，S1(t)的傅里葉變換表示為：
[0107] S, (fe>) - R^co)//, (fe>) (6);
[0108] 其中是?)的傅里葉變換；
[0109] 接下來，按照t = nT對濾波后的信號進行采樣，根據抽樣定理，第1路通道的采樣值 bi[n]表不為
[0110]
(7.)
[0111] 其中：S(t-nT)是沖擊函數；[0112] 對第1路通道的采樣值bi [ η ]作DTFT得到：
[0113]
[0114] 是Ρ(ω)頻譜的搬移。
[0115] L與K滿足L多2Κ。當抽樣濾波器數量和脈沖ρ (t)滿足L多2Κ條件時，能夠保證從采 樣值中恢復出時延從而完成定位。這就實現了本發明的采樣率比傳統的奈奎斯特頻率要低 很多，并且只取決于傳播路徑的數目和信號傳播速率，和脈沖帶寬無關。在實際應用場合， 比如傳播路徑很少或者傳輸脈沖帶寬很大時，降低采樣率就顯得極為重要。
[0116] 在許多應用中，為了減少存儲量和傳輸量，很多信號以滿足奈奎斯特采樣定理的 頻率進行采樣后，再進行壓縮才開始傳輸。本發明的壓縮采樣的步驟是直接以較低的采樣 率得到采樣值，并從采樣值中恢復時延。
[0117] 實施例4、
[0118] 如實施例3所述的一種基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法，其區別在于，步驟3) 中，所述采樣濾波器為帶通濾波器< ，m( ω )工作的頻域帶寬；
并且滿足
[0119]
(9)
[0120] H1(Co)是hKt)的傅里葉變換，Λ/M是Wt)的共輒并且翻轉；[0121]接收信號經過采樣濾波器并采樣后，對第1路信號，公式(8)寫為
[0124]將公式(10)寫成矩陣形式，即為：
[0122] (10)
[0123] 丨頻譜的搬移；
[0125] B (θ」ωΤ) = Φ(θ」ωΤ)Ψ(τ) Γ (ejuT) (11)
[0126] 其中，列向量B (ejuT)即為采樣矢量，列向量B (ejuT)的維度為L，它的第1個向量 表示為B1(W gjt);矩陣Ψ(τ)的維度為LXK，該矩陣是一個范德蒙矩陣，它的第mi個分量表示 成^/警列向量Γ (ejuT)的維度為K，它的第k個向量表示^
的維度為L X L，它的第Im個元素表示為
[0127] (12)
[0128]
[0129]
[0130] 其中矩陣H(e>T)的維度為LXL，它的第Im個元素表示戈
，根
據本步驟濾波器的設計，所以H(e>T)是一個斜對角矩陣，并且連續可逆，這里的頻率響應是 沖擊響應在頻域上的表示；
[0131] 對角陣P(e>T)的維度為LXL，它的第m個對角元素表示為 只需 滿足|Ρ(ω)|有界，即可使得對角陣P(e>T)連續可逆，所以Φ(￥ωΤ)也是連續可逆的。
[0132] 實施例5、
[0133] 如實施例4所述的一種基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法，其區別在于，步驟4) 中，Φ (e>T)穩定可逆，定義一個LXL的投影矩陣K1(^t)對采樣矢量投影，得到維度為L 的列向骨
[0134]
[0135] 列向量c(e#T) 即為測量矢量，同時，測量矢量滿足：
[0136]
[0137] Ψ (τ)是關于ω獨立的，通過DTFT的線性特征，將公式（15)轉化到時間域中
[0138]
(16)
[0139] c[n]為c(e>T)在時間域中的測量值。公式(15)屬于頻域，公式(16)屬于時間域，時 間域是指從時間的角度分析信號。
[0140] 實施例6、
[0141] 如實施例5所述的一種基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法，其區別在于，步驟5) 中，要從（16)式中恢復出時延。根據現有估計算法，當滿足實施例3的恢復條件時，利用現有 的ESPRIT算法從測量值c[n]中恢復出時延，算法流程圖如圖3所示。
[0142] 實施例7、
[0143] 如實施例6所述的一種基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法，其區別在于，經過步 驟7)的重復四次，步驟8)中，根據參考站到移動終端的多條路徑的時延，時延最短的為參考 站到移動終端的直達路徑，選擇該時延作為延遲時間，計算出參考站和移動終端的相間距 離，相間距離=延遲時間*信號傳播速率，這里信號傳播速率就是光速。
[0144] 如圖4所示，RN為參考站，COMPASS為北斗接收機，RX為移動終端，已知移動終端與 四個參考站之間的距離，分別為Cl 1，d2，d3，d4，將參考站的位置信息轉換到地心空間直角坐 標系中，坐標分別為?1(11，71，21)，？2(12,72,22)，？3(13,73,23)，？4(14,74,24)，設定移動終端 坐標為P(x，y，z)，則可以得到如下方程式：
[0145]
(17)
[0146]通過求解公式（17)即可得到移動終端在地心空間直角坐標系的坐標，確定移動終 端坐標。
[0147] 實施例8、
[0148] 如圖5所示。
[0149] -種實現實施例7所述基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法的定位裝置，包括相 連的低噪聲放大器模塊、帶通濾波器模塊、壓縮采樣模塊、FPGA模塊、屏幕顯示模塊，圖5中 LAN模塊即為低噪聲放大器模塊，BPF模塊即為帶通濾波器模塊。
[0150] 移動終端接收脈沖信號后，經過低噪聲放大器處理，放大接收到的微弱的脈沖信 號，降低噪聲干擾;然后經過一組由多路帶通濾波器組成的梳狀系統進行濾波;再以較低的 采樣率對濾波后的信號采樣，對信號進行模數轉換;從多個參考站接收并處理的采樣值在 FPGA模塊中存儲并處理，計算出移動終端的坐標信息，并在顯示模塊中顯示。
【主權項】
1. 一種基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 參考站利用北斗接收機，獲得參考站的坐標信息，并將坐標信息傳送至移動終端； 2) 參考站W恒定的速率1/T發送超寬帶脈沖信號，所述脈沖信號經過多徑傳播到達移 動終端； 3) 移動終端接收到參考站發射的坐標信息和脈沖信號，移動終端接收的脈沖信號即為 接收信號，接收信號通過一個由L個采樣濾波器組成的梳狀系統進行濾波，然后W較低的采 樣率對經過多路濾波后的接收信號進行采樣后得到采樣值，由采樣值得到采樣矢量； 4) 移動終端用投影矩陣對接收到的采樣矢量進行投影得到測量矢量； 5) 移動終端用ESPR 口算法從測量矢量中恢復出時延； 6) 移動終端根據參考站和移動終端的時延，計算出移動終端和參考站的距離。2. 根據權利要求1所述的基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法，其特征在于，還包括步 驟7)和步驟8): 7) 重復步驟1)-6)至少四次，使至少四個參考站與移動終端進行通信，計算出移動終端 和所有參考站的距離； 8) 根據獲得的移動終端和各參考站的距離W及各參考站的坐標信息，計算出移動終端 的坐標。3. 根據權利要求2所述的基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法，其特征在于，步驟3) 中， 設定P(t)為發射的單個脈沖信號波形，由于多徑效應的影響，設定K為由于多徑效應產 生的路徑條數，每一條路徑都有一個恒定的時延Tl和增益ai，則單個脈沖信號到達移動終端 的接收信號，表示文參考站估吿的巧莖1 /T貨謀搖窗帶脈沖倍耳.移動終端接收到的信號表示為：(1) 其中：n，T分別表示脈沖序號和脈沖周期，ai[n]表示第n個脈沖第i條路徑的增益，p(t- Ti-nT)表示移動終端接收到的第n個脈沖第i條路徑的脈沖波形；接收信號r(t)的傅里葉變換R( CO )寫為： 根據A ^^'1-「-換表示為； (2) 根據連 則専里葉變換表示為： C3) (4) 其中:Ai(ej"T)是序列ai[n]的DTFT變換，P(W)是p(t)的傅里葉變換。4. 根據權利要求3所述的基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法，其特征在于，步驟3) 中，采樣為利用L個平行的采樣通道，在每一條通道中，接收信號都要先經過一個沖擊響應 為氣-（-〇的濾波器，然后統一按照t = nT進行采樣，生成一個序列bi[n]，序列bi[n]即為采樣 值， 對于第1路通道，信號經過濾波器，濾波后的信號si(t)表示為：(5) 根據傅J g換表示為： (6) 其中：(W)是皆(-句的傅里葉變換； 接下來，按照t = nT對濾波后的信號進行采樣，根據抽樣定理，第1路通道的采樣值bi[n] 表示為是P(?)頻譜的搬移。5. 根據權利要求4所述的基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法，其特征在于，L與K滿足 L>2K。6. 根據權利要求4所述的基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法，其特征在于，步驟3) 中，所述采樣濾波器為帶通濾波器旬，化（《)工作的頻域帶寬是化，并且滿足設） (IO) Hi(CO)是hi(t)的傅里葉變換，是hi(t)的共輛并且翻轉；接收信號經過采樣濾波器并采樣后，對第1路信號，公式(8)寫為的搬移； 將公式(10)寫成矩陣形式，即為： B(ej"T) = &(ej"T)W(T)r(ej"T) (11) 其中，列向量B (e^T)即為采樣矢量，列向量B(S^uT)的維度為L，它的第1個向量表示為 Bi(e^T);矩陣W (T)的維度為LXK,該矩陣是一個范德蒙矩陣，它的第mi個分量表示成 g/芋列向量r(eJ"T)的維度為K，它的第k個向量表示為4(八.'>-柳'，矩陣〇(eJ"T)的 維度為LXL,它的第Im個元素親示為(12)巫（ej"T)=H(ej"T)P(ej"T) (13) 其中矩陣H(ej"T)的維度為L X L，它的第Im- >對角陣P (e^T)的維度為LXL,它的第m個對角元素表示；7. 根據權利要求6所述的基于壓縮采樣的趟冤巧尤線足位萬巧，其特祉巧十，步驟4) 中，定義一個LXL的投影矩陣?-i(e^T)對采樣矢量投影，得到維度為L的列向量c(e>^T) c(ej"T) =巫-i(ej"T)B(ej"T) (14) 列向量C (e^T)為測量矢量，同時，測量矢量滿足： c(ej"T) = W(T)r(ej"T) (15) W(T)是關于O獨立的，通過DTFT的線性特征，將公式(15)轉化到時間域中^ 16) C[n]為C(e-- ' MdtM間1現T的測重但。8. 根據權利要求7所述的基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法，其特征在于，步驟8) 中，根據參考站到移動終端的多條路徑的時延，選擇最短的時延作為延遲時間，計算出參考 站和移動終端的相間距離，相間距離=延遲時間*信號傳播速率。9. 一種實現權利要求8所述基于壓縮采樣的超寬帶無線定位方法的定位裝置，包括相 連的低噪聲放大器模塊、帶通濾波器模塊、壓縮采樣模塊、FPGA模塊、屏幕顯示模塊。
【文檔編號】H03M1/54GK105916200SQ201610379540
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月31日
【發明人】熊海良, 黃涌, 馬丕明, 朱維紅, 許宏吉
【申請人】山東大學