[发明专利]一种时频差联合计算方法和系统

说明书

本发明提供一种时频差联合计算方法和系统，计算方法包括如下步骤：同时采集一目标辐射源的两路信号；采用互模糊函数对两路信号进行变换，以互模糊函数峰值对应的时频差作为目标辐射源信号的时频差的初始值；在互模糊函数峰值的设定范围内选取设定数量的采样点，并将其分配到拟合组或插值组；以拟合组为目标函数，插值组为限制条件，构成关于三维二次抛物面的规划函数，并将该规划函数转化为标准的二阶锥模型；采用凸优法对该二阶锥模型进行求解，得到逼近曲面函数中各项的系数；并根据逼近曲面中各项系数计算出最终的时频差。本发明提供的技术方案在做拟合和插值计算前，对目标辐射源的信号做了适当的变换处理，所以得到的时频差更加精确。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种时频差联合计算方法和系统。

背景技术

无源定位是指侦查方不辐射电磁波，只通过接受目标辐射、转发或反射的电磁波信号对目标进行监视、定位以及跟踪的技术。其中时频差无源定位体质由于其定位精度高、设备要求低、易于工程实现等优势，受到越来越多的关注与重视，被广泛运用在军事和民用领域。

在常用的两步定位方法中，定位精度的高低取决于对时频差参数估计精度。目前对时频差进行估计方法有很多，但是这些方法本质上都是利用接收信号之间的相关性，对时频差估计精度在一定程度上受限于接收信号采样率和观测时间。

在此条件下，为了提高参数的估计精度，常用的方法有：

(1)对接收信号升采样或增加观测时间；这种方式无形中增多了信号点数，不仅加重了各观测点尤其是参考节点的数据传输和运算负担，而且估计精度仍然受限；

(2)对互相关函数拟合或插值，提高真值采样概率；这种方式不需要增加信号的采样点数，但是现有的拟合算法或插值算法都存在较大的偏差，造成对时频差估算的精度较低。

发明内容

本发明提供一种时频差联合计算方法和系统，用于解决现有的拟合算法和插值算法对时频差计算精度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种时频差联合计算方法，包括如下步骤：

(1)对同一目标辐射源进行两路信号采集，所采集的两路目标辐射源信号时间同步；

(2)采用互模糊函数对得到的两路信号进行变换，将互模糊函数峰值所对应的时差和频差作为目标辐射源信号的时差初始值和频差初始值；

(3)在互模糊函数峰值的设定范围内选取设定数量的采样点，将各采样点分别分配到拟合组或插值组；

(4)将拟合组作为目标函数，将插值组作为限制条件，构成关于三维二次抛物面的规划函数，并将该规划函数转化为标准的二阶锥模型；

(5)采用凸优法对所述二阶锥模型进行求解，得到规划函数中各项的系数，并根据规划函数中各项系数与时频差之间的对应关系计算出最终的时差和频差。

本发明所提供的技术方案，通过对目标辐射源信号进行互模糊变换得到其时频差的初始值，然后借助逼近曲面进行拟合和插值计算，最终得到时频差的精细估计值；由于本发明所提供的技术方案在对目标辐射源信号做拟合和插值计算时，对信号做了适当的变换处理，所以最终得到的时频差更加精确，能够解决现有拟合和插值算法所计算出的时频差精度较低的问题。

作为对时差初始值和频差初始值的进一步改进，所述互模糊函数为

上式中k表示频域坐标轴变量，f_s代表信号采样频率，T_s＝1/f_s表示信号采样间隔，n为采样点数，m为自变量，N表示信号快拍数，取值范围为-N/2≤n≤N/2；

时差的初始值频差的初始值为