基于互TK能量算子的到达时间差估计

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1、计算机工程ComputerEngineering•网络与通信•文章编号：1000-3428(2010)14-0084—03文献标识码：A中图分类号：TN93基于互TK能量算子的到达时间差估计陈奎巴徐钊2(I.徐州工程学院信电工程学院，徐州221008;2.中国矿业大学信息与电气工程学院，徐州221008)摘要：借鉴TK算子的优点，提出一种基于互TK能虽算子的信号到达时间差(TDOA)的估计方法。该方法通过相似度的峰值可以直接获得一个统计独立的TDOA佔计。采用趙宽带信号进行仿具实验,结果表明，该方法适用于无

2、线定位中TDOA参数的估计,性能优于互相关估计算法。关键词：互TK能量算子；时延估计；到达时间差TimeDifferenceofArrivalEstimationBasedonCrossTeager-KaiserEnergyOperatorCHENKui12,XUZhao2(1.DepartmentofInformationandElectricalEngineering,XuzhouInstituteofTechnology,Xuzhou221008;2.SchoolofInformationandEle

3、ctricalEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221008)[Abstract]ByreferringtotheadvantageofTeager-KaiserOperator(TKO),thispaperproposesanestimationmethodforTimeDifferenceofArrival(TDOA)oftwosignalsbasedonCrossTeager-KaiserEnergyOperator(CTKE

4、O).TDOAestimationisobtaineddirectlyandstatisticalindependentlybycheckingpeakpositionofthesimilaritybetweentwosignals.SimulationexperimentswithUWBsignalshowthatthemethodissimple,moreachievableandgloballyoutperformscross-correlationalgoriihm・[Keywords!CrossT

5、eager-KaiserEnergyOperalor(CTKEO);TimeDelayEstimalion(TDE);TimeDifferenceofArrival(TDOA)以)=d2x(r)d2x*(z)1d?__2dV(/)(1)1概述在无线测距、定位过程中，信号到达时间(TimeofArrival,TOA)和到达时间差(TimeDifferenceofArrival,TDOA)是最基本的测量量⑴現依据多个TOA或TDOA的测量值，定位系统可以确定移动台位昼。从本质上说，信号的TOA估计就是信号的时延

6、估计(TimeDelayEstimation,TDE),TDOA可以通过2个节点接收信号的互相关运算或由TOA测量值直接计算⑶。直接计算获得的TDOA与TOA测量值间不具有统计独立性，互相关运算在有色噪声或多径环境下性能会显著恶化。利用TK算子(Teager-KaiserOperator,TKO)不需要改变接收机的结构就可以完成信号的时延估计，获得优于互柑关运算的TOA估计⑷。Chan算法利用TOA直接计算获得的TDOA信息来逼近移动台位賈。耍进一步提高定位精度，可以采用TOA/TDOA数据融合技术⑸，因此

7、，需要TDOA与TOA间具有统计独立性。本文借鉴TK算子在时延估计中的应用，提出利用互TK能量算子(CrossTeager-KaiserEnergyOperator,CTKEO)直接估计2个信号的TDOA,且该TDOA估计值统计独立于TOA,这样有利于后续的定位算法和数据融合。该估计方法简单、易实现，性能优丁基丁互相关运算的方法，并且适用于基于TDOA估计的无线测距或无线定位。2TKO和CTKEO2.1TKO非线性二次TK算子原用于语音信号处理过程中的能量测定。TK算子的输出屮包含信号的幅度信息和频率信息。

8、此外，TK算子结构简单、有效，能够很好地跟踪信号的瞬时变化，这为多径信号的时延鉴别提供了理论基础⑶。连续信号TK算子及其离散化形式分别定义为y/