[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

摘要

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。

主权项

1.一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，包括：(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，Vf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：(2a)设置最大时域搜索范围J，其取值为接收信号s₁(n)与s₂(n)的最大可能时延对应的采样点的个数的1.5倍的最小整数；(2b)设置时域搜索间隔P，其取值为大于等于接收信号s₁(n)与s₂(n)的最大可能时延对应的采样点的个数的0.1倍的最小整数；(2c)设置时域搜索范围的初始值K，其取值为接收信号s₁(n)与s₂(n)的最大可能时延对应的采样点的个数；(3)对第二个接收端基站接收到的被定位目标发射的信号s₂(n)进行频率补偿，得到频率补偿信号：s₂(n,l)＝s₂(n)exp(‑j2πlf_dn)，其中，l表示信号频率补偿的步数，且l的初始值为‑L，L表示频率补偿的最大可能值对应的步长数，f_d表示补偿的频率最小步长；(4)对接收信号进行相关运算，得到自相关序列R₁₁(m)和互相关序列R₁₂(m,l)，其中m＝‑M,‑(M‑1),...,0,...,M‑1,M，M表示信号的模糊时域搜索范围，其取值为接收信号s₁(n)与s₂(n)的最大可能时延对应的采样点的个数的十倍：(4a)取s₁(n)的截取信号s′₁(n)：其中，M表示信号的模糊时域搜索范围，其取值为接收信号s₁(n)与s₂(n)的最大可能时延对应的采样点的个数的十倍；(4b)分别对截取信号s′₁(n)和补偿信号s₂(n,l)的实部信号进行快速傅里叶变换和傅里叶逆变换，得到自相关序列R₁₁(m)和互相关序列R₁₂(m,l)：(5)对自相关序列和互相关序列进行相似度比较，得到相似系数序列：其中，ρ(g,l,K)表示时域搜索范围为K的相关序列进行相似度比较后得到的相似系数序列，g＝‑K,‑(K‑1),...,0,...,K‑1,K，K表示信号的时域搜索范围，表示平方根操作；(6)判断信号的时域搜索范围K是否满足迭代终止条件：K≥J，若是，则执行步骤(7)，否则，将时域搜索范围K增加P后，返回步骤(5)；(7)判断信号的频率补偿步数l是否满足迭代终止条件：l＞L，若是，则执行步骤(8)，否则，将频率补偿的步数l增加1后，返回步骤(3)；(8)利用相似系数最大值搜索和聚类分析相结合的方法，得到时延估计值对应的采样点数(9)根据时延估计值对应采样点数得到两个接收信号的时延值：其中，F表示两个接收信号的采样率。