[發(fā)明專利]一種時(shí)頻差聯(lián)合計(jì)算方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810557100.2
• 申請(qǐng)日: 2018-06-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108763158B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡德秀;劉智鑫;趙擁軍;趙澤亞;趙勇勝;劉亞奇;黃潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/15
• 分類號(hào): G06F17/15
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 韓天寶

本發(fā)明提供一種時(shí)頻差聯(lián)合計(jì)算方法和系統(tǒng)，計(jì)算方法包括如下步驟：同時(shí)采集一目標(biāo)輻射源的兩路信號(hào)；采用互模糊函數(shù)對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行變換，以互模糊函數(shù)峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)頻差作為目標(biāo)輻射源信號(hào)的時(shí)頻差的初始值；在互模糊函數(shù)峰值的設(shè)定范圍內(nèi)選取設(shè)定數(shù)量的采樣點(diǎn)，并將其分配到擬合組或插值組；以擬合組為目標(biāo)函數(shù)，插值組為限制條件，構(gòu)成關(guān)于三維二次拋物面的規(guī)劃函數(shù)，并將該規(guī)劃函數(shù)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的二階錐模型；采用凸優(yōu)法對(duì)該二階錐模型進(jìn)行求解，得到逼近曲面函數(shù)中各項(xiàng)的系數(shù)；并根據(jù)逼近曲面中各項(xiàng)系數(shù)計(jì)算出最終的時(shí)頻差。本發(fā)明提供的技術(shù)方案在做擬合和插值計(jì)算前，對(duì)目標(biāo)輻射源的信號(hào)做了適當(dāng)?shù)淖儞Q處理，所以得到的時(shí)頻差更加精確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種時(shí)頻差聯(lián)合計(jì)算方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無(wú)源定位是指?jìng)刹榉讲惠椛潆姶挪ǎ煌ㄟ^(guò)接受目標(biāo)輻射、轉(zhuǎn)發(fā)或反射的電磁波信號(hào)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視、定位以及跟蹤的技術(shù)。其中時(shí)頻差無(wú)源定位體質(zhì)由于其定位精度高、設(shè)備要求低、易于工程實(shí)現(xiàn)等優(yōu)勢(shì)，受到越來(lái)越多的關(guān)注與重視，被廣泛運(yùn)用在軍事和民用領(lǐng)域。

在常用的兩步定位方法中，定位精度的高低取決于對(duì)時(shí)頻差參數(shù)估計(jì)精度。目前對(duì)時(shí)頻差進(jìn)行估計(jì)方法有很多，但是這些方法本質(zhì)上都是利用接收信號(hào)之間的相關(guān)性，對(duì)時(shí)頻差估計(jì)精度在一定程度上受限于接收信號(hào)采樣率和觀測(cè)時(shí)間。

在此條件下，為了提高參數(shù)的估計(jì)精度，常用的方法有：

(1)對(duì)接收信號(hào)升采樣或增加觀測(cè)時(shí)間；這種方式無(wú)形中增多了信號(hào)點(diǎn)數(shù)，不僅加重了各觀測(cè)點(diǎn)尤其是參考節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸和運(yùn)算負(fù)擔(dān)，而且估計(jì)精度仍然受限；

(2)對(duì)互相關(guān)函數(shù)擬合或插值，提高真值采樣概率；這種方式不需要增加信號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)，但是現(xiàn)有的擬合算法或插值算法都存在較大的偏差，造成對(duì)時(shí)頻差估算的精度較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種時(shí)頻差聯(lián)合計(jì)算方法和系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有的擬合算法和插值算法對(duì)時(shí)頻差計(jì)算精度低的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種時(shí)頻差聯(lián)合計(jì)算方法，包括如下步驟：

(1)對(duì)同一目標(biāo)輻射源進(jìn)行兩路信號(hào)采集，所采集的兩路目標(biāo)輻射源信號(hào)時(shí)間同步；

(2)采用互模糊函數(shù)對(duì)得到的兩路信號(hào)進(jìn)行變換，將互模糊函數(shù)峰值所對(duì)應(yīng)的時(shí)差和頻差作為目標(biāo)輻射源信號(hào)的時(shí)差初始值和頻差初始值；

(3)在互模糊函數(shù)峰值的設(shè)定范圍內(nèi)選取設(shè)定數(shù)量的采樣點(diǎn)，將各采樣點(diǎn)分別分配到擬合組或插值組；

(4)將擬合組作為目標(biāo)函數(shù)，將插值組作為限制條件，構(gòu)成關(guān)于三維二次拋物面的規(guī)劃函數(shù)，并將該規(guī)劃函數(shù)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的二階錐模型；

(5)采用凸優(yōu)法對(duì)所述二階錐模型進(jìn)行求解，得到規(guī)劃函數(shù)中各項(xiàng)的系數(shù)，并根據(jù)規(guī)劃函數(shù)中各項(xiàng)系數(shù)與時(shí)頻差之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算出最終的時(shí)差和頻差。

本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，通過(guò)對(duì)目標(biāo)輻射源信號(hào)進(jìn)行互模糊變換得到其時(shí)頻差的初始值，然后借助逼近曲面進(jìn)行擬合和插值計(jì)算，最終得到時(shí)頻差的精細(xì)估計(jì)值；由于本發(fā)明所提供的技術(shù)方案在對(duì)目標(biāo)輻射源信號(hào)做擬合和插值計(jì)算時(shí)，對(duì)信號(hào)做了適當(dāng)?shù)淖儞Q處理，所以最終得到的時(shí)頻差更加精確，能夠解決現(xiàn)有擬合和插值算法所計(jì)算出的時(shí)頻差精度較低的問(wèn)題。

作為對(duì)時(shí)差初始值和頻差初始值的進(jìn)一步改進(jìn)，所述互模糊函數(shù)為

上式中k表示頻域坐標(biāo)軸變量，f_s代表信號(hào)采樣頻率，T_s＝1/f_s表示信號(hào)采樣間隔，n為采樣點(diǎn)數(shù)，m為自變量，N表示信號(hào)快拍數(shù)，取值范圍為-N/2≤n≤N/2；

時(shí)差的初始值頻差的初始值為