[发明专利]一种基于匹配自相关算法的雷达信号TOA估计方法

权利要求书

1.一种基于匹配自相关算法的雷达信号TOA估计方法，其特征在于：一种基于匹配自相关算法的雷达信号TOA估计方法具体过程为：

步骤一、确定雷达信号的自相关函数和双检测门限；通过双检测门限检测得出雷达信号起、止时间的粗估计；

步骤二、根据步骤一得出的雷达信号起、止时间的粗估计值对雷达信号未知的参数进行估计，得出发射的雷达信号模型；

步骤三、通过发射的雷达信号模型得出匹配滤波的响应；

步骤四、根据步骤三得到的匹配滤波的响应对接收的雷达信号进行匹配滤波，得到匹配后的雷达信号，找到匹配后雷达信号的峰值点即为雷达信号TOA；

所述TOA为雷达信号到达时间。

2.根据权利要求1所述一种基于匹配自相关算法的雷达信号TOA估计方法，其特征在于：所述步骤一中确定雷达信号的自相关函数和双检测门限；通过双检测门限检测得出雷达信号起、止时间的粗估计；

具体过程为：

步骤一一、确定雷达信号的自相关函数，假设雷达接收到的信号为m(t)＝s(t)+n(t)，

其中，m(t)为雷达接收到的信号，s(t)为雷达信号，n(t)为高斯白噪声；

采用正交采样的方法把雷达接收到的信号m(t)变成复数信号

其中，A为复数信号幅度，为初始相位，f为载频，L(i)为复噪声，m(i)为复数信号，j为虚数单位，j²＝-1，i为采样点个数，取值为正整数，△t为采样时间；

自相关函数为

$k\left(i\right)=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}m(i+j)m^{*}(i+j+1)---\left(2\right)$

将(1)带入(2)，得出自相关函数k(i)＝NA²e^-j2πf△t+L' (3)

其中，N为样本数，取值为正整数，m^*(i+j+1)为m(i+j+1)的共轭函数，NA²e^-j2πf△t为雷达复数信号部分，L'为自相关后的噪声部分，

其中，L^*(i+j+1)为L(i+j+1)的共轭函数，L(i+j)为复噪声；

步骤一二、将自相关函数公式(3)通过滑动递推得出

k(i+1)＝k(i)+m(i+1+N)·m^*(i+2+N)-m(i+1)·m^*(i+2) (5)

步骤一三、确定检测门限，高斯白噪声的标准差的无偏估计

$\widehat{\mathrm{\σ}}=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{n}_i^2/(N-1)}---\left(6\right)$

其中，n_i为复变换前第i时刻的噪声值，自相关运算后雷达复数信号服从N(0,4Nσ⁴)分布，自相关运算后雷达复数信号模值服从均值为μ，方差为的瑞利分布，并且由高斯白噪声的瑞利分布确定第一检测门限为：

$V_T=\mathrm{\μ}+{\mathrm{a\σ}}_1^2---\left(7\right)$

其中，a为检测门限系数，根据第一检测门限，将大于第一检测门限的自相关函数k(i)判断为有雷达复数信号，反之，则判断为无雷达复数信号；

在第一检测门限的基础上进行第二检测门限，即在连续l个数据中有a个超过第一检测门限时，则认为有雷达复数信号；其起点为这l个数据中第一次连续有b个点超过第一检测门限的时刻；反之，在连续l个数据中有a个未超过第一检测门限时，则认为没有雷达复数信号；其终止点为这l个数据中第一次连续有b个点未超过第一检测门限的时刻；a、b为正整数，且a大于b。