[发明专利]基于互模糊函数与波形相似度比较联合的时延估计方法

说明书

本发明公开了一种基于互模糊函数与波形相似度比较联合的时延估计方法，主要解决现有技术无法精确估计存在频偏的窄带信号的问题。其实现方案是：1、获取两个接收信号；2、设置时域搜索参数；3、对接收信号做频率补偿，并计算相关序列；4、利用相关序列计算相似系数序列；5、判断时域搜索范围是否满足时域终止条件若是执行下一步，否则调整后返回步骤4；6、判断频率补偿的步数是否满足频率补偿终止条件若是执行下一步，否则步数增加1后返回步骤3；7、搜索相似系数序列得到时延估计的采样点数，进而得到信号的时延。本发明在存在频偏的环境中，减小均方根误差小，提高了单次估计的准确率，可用于窄带信号的定位测量服务。

技术领域

本发明属于无线电辐射源被动定位技术领域，特别涉及一种时延估计方法，可用于雷达及基于位置的定位测量服务。

背景技术

在不进行主动信息交互的电磁波的条件下，通过提取雷达、通信发射机等辐射源的电磁波信息来估计辐射源及其携载平台的位置和航迹信息，这种利用电磁波的无意辐射来进行定位的方式通常称为无源定位。无源定位具有作用距离远、隐蔽性好等优点，对于提高通信系统在电子战环境下的生存能力具有重要作用。随着测量技术、信号截获和处理技术的发展，无源定位技术在定位服务和灾难救援等领域中占据着越来越重要的地位。

时延估计是无源时差定位系统中的关键技术，时差定位因其隐蔽性高、定位速度快等优点广泛应用于如雷达、灾难救援及基于位置的服务等。

S Stein等人在其发表的论文“Algorithms for ambiguity functionprocessing”(IEEE Transactions on Acoustics Speech&Signal Processing,1981,29(3):588-599.)中提出了一种基于互模糊函数方法估计信号间时延估计的方法。该方法通过互模糊函数峰值偏移量的改变，估计两路信号的时延值。该方法的不足之处是：对信号带宽较大时能实现精确估计，但对窄带信号不能实现精确估计，时延估计的均方根误差较大，且单次估计的准确率较低。

北斗时空信息技术(北京)有限公司提出的专利申请“一种基于时延观测量定位算法的TDOA估计方法”(申请号201610267109.0申请公布号CN 105953713 A)中公开了一种对接收信号进行相关运算，再对相关运算得到的相关信号再次进行相关运算并对其结果进行希尔伯特变换及包络计算，得到接收端到不同基站的时延差。该信号到达时间差估计方法的不足之处是：当两路信号间存在频率偏移时，无法精确估计信号的时延估计，估计的均方根误差较大，且单次估计的准确率较低。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于互模糊函数与波形相似度比较联合的时延估计方法，以减小估计的均方根误差估计，提高单次估计的准确率，更好的应用于实际环境。

为了实现上述目的，本发明的技术方法包括如下：

(1)两个接收端基站接收被定位目标发射的信号，得到两个接收信号：

其中，s₁(n)表示第一个接收端基站接收到的被定位目标发射的信号，x(n)表示被定位目标发射的信号，v₁(n)表示第一个接收端基站接收到信号中的噪声，s₂(n)表示第二个接收端基站接收到的被定位目标发射的信号，A表示衰减系数，D表示两路信号间的延迟时间对应的采样点数，Δf表示两个接收信号间的频率偏移，v₂(n)表示第二个接收端基站接收到信号中的噪声，n＝1,2,3,...,N，N表示接收端基站接收到的被定位目标发射的信号的采样点的个数，exp(·)表示以自然常数e为底的指数操作；

(2)设置时域搜索参数：