[发明专利]一种基于信号相关性增强的互相关时延估计方法

说明书

本发明公开了一种基于信号相关性增强的互相关时延估计方法，主要应用于无源定位中的TDOA定位，首先，各基站接收辐射源信号，并对其进行采样；其次，选取其中一个基站作为参考基站，将其他基站接收到的辐射源信号与其进行互相关时延估计，得到初始时延估计值；然后，根据各基站收到信号与参考基站接收信号的时延差，对不同基站的接收信号进行延迟采样，以确保它们的时间起点趋于相同，再次进行互相关时延估计；最后，取第一次的时延估计结果与第二次时延估计结果之和，即为最后的时延估计结果；本发明有效解决了信号时延差过大引起的时延估计误差大的问题，应用于TDOA定位系统可以获得更加精确的定位结果。

技术领域

本发明涉及无源定位技术领域，主要涉及一种基于信号相关性增强的互相关时延估计方法。

背景技术

无源定位是无源设备不向辐射源发射电磁波信号，只通过接收辐射源信号从而对其进行侦察定位的技术；由于不向辐射源发射信号，无源定位不容易暴露自己，因而在电子战中占据着重要地位。无源定位中的TDOA定位利用辐射源发出的同一个发射信号到不同基站的到达时间差进行对辐射源的定位，是目前比较常用的多站定位算法，利用TDOA算法进行对辐射源的定位不需要基站与辐射源保持时间同步，每个基站只需要架设接收天线，节约了大量成本，该算法一般分为两个阶段：首先利用时延估计算法估计到达时间差；再根据估计的到达时间差推出到达距离差，由此可以写出一组非线性双曲线方程，而TDOA估计算法就是用来对得到的非线性方程组求解。

时间延迟估计算法是利用信号处理和参数估计对时间延迟进行估计，时间延迟估计的精度是影响TDOA定位精度的最主要因素，时延估计的结果越精确，TDOA的估计效果也越好。时延估计算法中较为常用的互相关时延估计方法原理简单、易于实现。然而，在实际中，用于时延估计的信号都是采样后的信号，当两信号的时延差较大时，时延估计误差也较大。目前的针对估计误差较大提出的措施大多原理复杂、工程实现困难，且对硬件设备等提出了更高的要求，而针对由于时延差过大而导致的误差方面的解决方案甚少。

发明内容

发明目的：针对上述背景技术中存在的问题，本发明提供了一种基于信号相关性增强的互相关时延估计方法，基于信号相关性增强，利用互相关的方法，对各个基站与参考基站的接收信号进行时延估计，能够有效降低时延差过大所带来的误差，提升估计精度，且工程实现上较为容易。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于信号相关性增强的互相关时延估计方法，包括以下步骤：

步骤S1、多个基站接收辐射源信号，分别对辐射源信号进行采样；

步骤S2、选取其中一个基站作为参考基站，将所述参考基站的接收信号作为参考信号，利用互相关时延估计算法估计出其他基站的接收信号与参考信号的初始时延差值；

步骤S3、根据初始时延差值调整其他基站接收信号的时间起点，对各基站的接收信号进行延迟采样，二次估计接收信号与参考信号的时延差值；

步骤S4、对步骤S2和步骤S3中的时延差值求和，获取改进后的时延差值；当改进后的时延差值不满足精度要求时，对所述时延差值重复步骤S3-S4，直至获得的结果满足精度要求。

进一步地，所述步骤S1中基站接收辐射源信号并采样具体如下：

设定用于接收辐射源信号的基站个数为N，采样率为f_s，各基站接收的信号建模为：

x_i(t)＝A_is(t-τ_i)+n_i(t)，i＝1，...，N

其中，s(t)是辐射源发射信号，A_i是幅度衰落系数，τ_i是辐射源发射信号到达第i个基站的时延，n_i(t)是辐射源发射信号到达第i个基站途中产生的噪声干扰，为零均值加性高斯白噪声；