[发明专利]一种基于蒙特卡罗的窄带辐射源频差估计方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于蒙特卡罗的窄带辐射源频差估计方法及装置，通过生成频差参数样本并统计样本均值得到频差估计，避免了传统峰值搜索方法存在的计算量大、精度受限问题以及迭代算法存在初值依赖问题，提升频差参数的估计的精度，本发明可在接收信号信噪比较低或信号快拍数较少的情况下，得到较高的频差估计精度，从而为后续的目标定位提供更加精确的定位参数，有效提升了窄带目标辐射源的定位精度。

技术领域

本发明属于频差无源定位技术领域，特别涉及一种基于蒙特卡罗的窄带辐射源频差估计方法及装置。

背景技术

辐射源定位一直是雷达、声呐、无线通信等领域备受关注的问题。时差和频差是辐射源定位的基本参数。然而，对于一些带宽很窄的特殊辐射源，其互模糊特性决定了其时差的测量精度非常差，难以用于定位。此时，频差成为唯一可用的定位参数，其估计精度将直接决定后续辐射源位置和速度的估计精度。因此，针对窄带信号源，研究高精度的频差估计算法具有重要意义。

现有的频差估计方法主要集中于时差和频差的联合估计，典型的算法有互模糊函数，高阶累积量等。但这类方法需要在时频差平面上进行二维搜索，计算量大，且估计精度受搜索步长的限制。因此，有必要针对窄带信号源，进一步研究频差参数的高精度估计方法。然而由于接收信号数据关于频差参数高度非线性，难以从信号数据中得到频差参数的解析解。对此，最为直接的求解算法是在参数空间内进行峰值搜索。但峰值搜索效率低，且估计精度受搜索步长的限制。一些迭代算法，如期望最大化算法等，理论上可以以较小的计算量得到高精度的解。但迭代算法需要给定较为准确的初始解，否则难以收敛至全局最优解。而对于频差估计问题，这样的初始解难以得到。因此，要实现对频差参数的高精度估计，需克服传统峰值搜索方法存在的精度受限问题以及迭代算法存在的初值依赖问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于蒙特卡罗的窄带辐射源频差估计方法及装置，用于解决现有技术中窄带辐射源频差估计方法定位精度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于蒙特卡罗的窄带辐射源频差估计方法，包括如下步骤：

1)通过两路采样通道获取两路窄带辐射源信号；

2)根据两路窄带辐射源信号获取两路窄带辐射源信号频差的似然函数，并根据所述似然函数构造频差的伪概率密度函数；

3)利用蒙特卡罗方法生成服从所述伪概率密度函数的频差参数样本，根据生成的频差参数样本估算频差。

进一步地，利用蒙特卡罗的接受-拒绝抽样方法生成服从所述伪概率密度函数的频差参数样本。采用接受-拒绝抽样方法能够直接生成服从伪概率密度函数的频差参数样本，实现了两路辐射源信号的最大似然估计。

进一步地，在生成频差参数样本时，需生成设定数量的频差参数样本。提高了频差的计算精度。

进一步地，所述频差的似然函数表示为：

其中，y₂＝[y₂(0),y₂(1),...,y₂(N-1)]^T

其中，f_d为两路窄带辐射源信号的多普勒频移的差值，N为采样点数，T_S为采样周期，j为虚数单位，y₁(n)和y₂(n)为两路窄带辐射源信号，n＝0,1,...,N-1。

进一步地，所述频差参数样本的生成过程为：

(1)利用提议分布函数生成候选样本，并计算所述候选样本的接受概率；