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《利用重要性采样的时差-频差联合估计算法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、航空学报Jan.252017Vol.38No.1ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaISSN1000-6893CN11-1929/Vhttp://hkxb.buaa.edu.cnhkxb@buaa.edu.cnDOI:10.7527/S1000-6893.2016.0085利用重要性采样的时差-频差联合估计算法赵勇胜,赵拥军∗,赵闯解放军信息工程大学导航与空天目标工程学院,郑州450001摘要:针对无源定位中参考信号真实值未知的时差(TDOA)-频差(FDOA)联合估计问题,构建了一种新的时差-频差最大似然(ML)估计模型,并采用重要性采样(I
2、S)方法求解似然函数极大值,得到时差-频差联合估计。算法通过生成时差-频差样本,并统计样本加权均值得到估计值,克服了传统互模糊函数(CAF)算法只能得到时域和频域采样间隔整数倍估计值的问题,且不存在期望最大化(EM)等迭代算法的初值依赖和收敛问题。推导了时差-频差联合估计的克拉美罗下界(CRLB),并通过仿真实验表明,算法的计算复杂度适中,估计精度优于CAF算法和EM算法,在不同信噪比条件下估计误差接近CRLB。关键词:时差;频差;联合估计;最大似然;重要性采样中图分类号:V247;TN971文献标识码:A文章编号:1000-6893(2017)01-319994-08[12]
3、无源定位是近年来备受关注的问题,在雷变换以及自适应算法也被提出,在一些特定情[1][2][3][4]达、声呐、无线通信以及传感器网络等领况得到了优于传统CAF算法的估计效果。但本域应用广泛。而时差(TimeDifferenceof质上,这些改进算法仍然是时差-频差的二维相Arrival,TDOA)和频差(FrequencyDifferenceof关,其估计精度仍受到时域和频域采样间隔的限[5]Arrival,FDOA)作为定位所需的基本参数,其制。为此,文献[13]提出了基于期望最大化(Ex-估计精度将直接决定对目标的定位精度。因此,pectionMaximum,EM)的时差-
4、频差估计算法。研究高精度的时差-频差估计算法具有重要意义。EM算法不受采样间隔的限制,但由于其求解过互模糊函数(CrossAmbiguityFunction,程中需多次对矩阵求逆,其计算量过大,限制了信[6]CAF)是处理时差-频差联合估计的经典算法,号的实时处理,且作为一种迭代算法,EM算法存本质是时差-频差的二维相关。在高信噪比和高在初值依赖和局部收敛问题。采样率条件下,互模糊函数方法可以得到时差-频近年来,信号处理领域的一些新算法为解决差的精确估计,但其需要在参数空间上进行网格时差-频差联合估计问题提供了新思路。重要性搜索求解,效率较低,且只能得到时域和频域采样采样(Im
5、portanceSampling,IS)算法作为一种重间隔整数倍的时差-频差估计值。为此,一些针对要的MonteCarlo方法,是以概率统计理论为指互模糊函数计算的快速算法被提出,如基于快速导的,用随机数抽样来解决参数估计问题的一类傅里叶变换、分数阶傅里叶变换、两步估计等的改数值计算方法,其基本思想是通过一个相对简单[7-10]进算法。这些算法一定程度上减小了互模糊的分布函数的随机加权平均来近似计算目标分布[11][14]函数的计算量。此外,基于高阶累积量、小波函数的数学期望。文献[15]采用IS算法估计收稿日期:2015-12-31;退修日期:2016-03-04;录用日期:
6、2016-03-15;网络出版时间:2016-03-2113:27网络出版地址:www.cnki.net/kcms/detail/11.1929.V.20160321.1327.008.html基金项目:国家自然科学基金(61401469,61501513);国家“863”计划(2012AA7031015)∗通讯作者.E-mail:zhaoyongjuntg@126.com引用格式:赵勇胜,赵拥军,赵闯.利用重要性采样的时差-频差联合估计算法[J].航空学报,2017,38(1):319994.ZHAOYS,ZHAOYJ,ZHAOC.TDOAandFDOAjointestima
7、tionusingimportancesamplingmethod[J].ActaAeronauticaetAstronauticaSinica,2017,38(1):319994.319994-1航空学报均匀线阵中信号到达角度,得到了优于MUSIC计两路信号的时差和频差。算法和最小范数算法的估计精度。文献[16]考虑对x1(t)、x2(t)以间隔Ts采样,得到信号的均匀线阵中信号到达角度和多普勒频率估计问离散形式为题,利用IS方法实现了角度-多普勒频率的联合ìx1(n)=s(n)+w1(n
