[發明專利]一種時差、頻差、頻差變化率聯合估計方法

有效

• 申請號: 201710773846.2
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107607934B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 黃振;胡德秀;張尚煜;何加智
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01S11/02
• 分類號: G01S11/02
• 代理公司: 11245 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐寧;劉美麗

本發明涉及一種時差、頻差、頻差變化率聯合估計方法，其特征在于包括以下內容：1)兩路接收機對目標輻射源信號進行時間同步采集，采集的數字信號分別為s₁(n)和s₂(n)；2)對目標輻射源信號在時差范圍和頻差變化率范圍內進行網格劃分，對每個網格點計算二階模糊函數H(τ,f)，通過搜索每個網格點的二階模糊函數H(τ,f)模值，得到時差和頻差變化率的初始估計3)利用頻差變化率初始估計通過互模糊函數CAF(τ,f)對頻差擴展問題進行補償，得到新的時差估計和頻差估計；4)利用新的頻差估計，通過頻差變化率互相關函數，得到新的頻差變化率估計。本發明適用于高動態條件下的時頻差無源定位。

技術領域

本發明是關于一種時差、頻差、頻差變化率聯合估計方法，涉及時頻差無源定位技術領域。

背景技術

無源定位是一種通過接收輻射源自身的輻射信號從而確定其位置的定位技術。由于該方法具有較強的抗干擾能力，較好的隱蔽性，所以近些年受到了各國的重視和廣泛的應用，無源定位常用的方法是利用到達觀測點的時間差(時差)和多普勒頻率差(頻差)等信息來確定目標輻射源的空間幾何位置。

現有的時差和頻差估計方法僅僅考慮時差和頻差的觀測量。在此條件下，為了提升參數的估計精度，需要增加觀測時間。當觀測時間增加時，頻差將發生擴展。當頻差發生擴展時，會降低頻差的估計精度，從而導致后續無源定位的性能下降。為了解決頻差的擴展，需要用頻差變化率對頻差的擴展進行補償。由于時差、頻差、頻差變化率在實際的觀測過程中都是未知的，因此需要完成對時差、頻差、頻差變化率的聯合估計，解決聯合估計過程中三維搜索帶來的計算復雜度問題。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種高效及高精度的時差、頻差、頻差變化率聯合估計方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種時差、頻差、頻差變化率聯合估計方法，其特征在于包括以下內容：1)兩路接收機對目標輻射源信號進行時間同步采集，采集的數字信號分別為s₁(n)和s₂(n)；2)對目標輻射源信號通過二階模糊函數變換，得到時差和頻差變化率的初始估計3)利用頻差變化率初始估計通過互模糊函數對頻差擴展問題進行補償，得到新的時差估計和頻差估計；4)利用新的頻差估計通過頻差變化率互相關函數，得到新的頻差變化率估計。

進一步地，所述步驟1)數字信號s₁(n)和s₂(n)為：

s₁(n)＝s(n)+n₁(n)-N/2≤n≤N/2

式中，s(n)表示目標輻射源信號，n₁(n)和n₂(n)分別表示接收機噪聲信號，τ表示兩路接收機采集到信號的到達時間差、f_d表示兩路接收機采集到信號的到達多普勒頻率差、n表示采集數字信號的序號、N表示總的采集點數。

進一步地，所述步驟2)對目標輻射源信號通過二階模糊函數變換，得到時差和頻差變化率的初始估計的具體過程為：

2.1)對目標輻射源信號在時差范圍和頻差變化率范圍內進行網格劃分，假設時差的取值范圍為τ_min～τ_max，步長為Δτ，頻差變化率的取值范圍為搜索步長為

2.2)對于網格內的任意網格點計算目標輻射源時差信號s₁(n)和頻差信號s₂(n)的共軛積信號z_τ(n)：

式中，表示s₁(n)的共軛信號，s₂(n+τ)表示對s₂(n)延遲τ之后的信號；