脉冲串信号的时差和频差估计新方法

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1、第31卷第2期航天电子对抗310引言脉冲串信号的时差和频差估计新方法。肖学兵，郭福成，姜文利(国防科技大学电子科学与工程学院，湖南长沙410073)摘要：针对脉冲串信号的互模糊函数多峰特性以及时差频差估计运算量大的问题，提出一种时差和频差联合估计新方法。该方法首先基于信号频差与时差变化率的关系，利用时差序列引导互模糊函数的时差频差搜索范围，然后利用脉冲串信号的时域稀疏特性改进了基于互模糊函数的时差频差估计方法。理论和仿真分析表明，该算法可有效抑制频差模糊，并在估计精度损失不大的前提下有效降低运算量。关键词：脉冲串信号；时差；频差；互模糊函数中图分类号：TN974

2、文献标识码：AnovelestimationmethodofTDOAandFDOAforpulsetrainsignalXiaoXuebing，GuoFucheng，JiangWenli(SchoolofElectronicScienceandEngineering，NationalUniversityofDefenceTechnology，Changsha410073，Hunan，China)Abstract：ConcernedwiththecharacterofmultipeakofCAFofpulsetrainandtheheavycomputationl

3、oad，anewmethodforjointingestimationofTDOAandFDOAisproposed．BasedontherelationshipbetweentheFDOAandtheslopeofTDOA。asequenceofTD()AisusedtOguidethesearchingrangeofTDOAandFDOAofCAF．TheestimationmethodofTDOAandFDOAbasedonCAFisimprovedbythesparsecharacterofpulsetrainintimedomain．Theoretic

4、derivationandsimulationshowthatthisapproachcanascertaintheambiguityeffectivelyaswellasreducethecomputeloadwithoutdecreasingtheestimationaccuracy．Keywords：pulsetrain；TDOA；FDOA；CAF时差频差定位体制利用同一辐射源信号到多个不同观测站的到达时间差(TDOA)和到达频率差(FDOA)信息，可以在被动接受条件下估计得到辐射源位置。该体制最少利用两个观测站就可以实现二维定位，最少三个观测站就可以实现

5、三维定位。时差频差联合定位体制相对于多站测向交叉定位、时差定位等无源定位体制定位精度更高口]，在电子侦察、预警探测和传感器网络等领域具有重要的应用价值[1。4]。雷达信号是一类重要的辐射源目标，而其信号带宽较宽、单个脉冲持续时间可能很短(扯s量级)，通过分别测量*基金项目：国防科技重点实验室基金(9140C860304)收稿日期：2014—07—05；2014—12—24修回。作者简介：肖学兵(1990一)，男，硕士研究生，主要研究方向为无源定位、雷达信号侦察。雷达信号脉冲频率和到达时间来得到时差频差的方法，其估计精度很差。因此必须寻求一种新的稳健的时差频差估计

6、算法。针对窄带信号，Stein在文献E5]中详细论述了基于互模糊函数(CAF)的时差频差联合估计方法，提出了滤波抽取、粗精搜索和插值拟合等经典处理方式，并且进一步证明了在高斯白噪声背景下，CAF是一种最大似然估计方法[6]。为了降低CAF的运算量，文献[7～8]介绍了分维估计算法。针对相关噪声，文献[9～10]引入高阶累积量，构造了新的CAF，提高了相关噪声情况下的CAF的估计性能。但是当把上述CAF法应用到脉冲串信号时就会发现存在如下两个方面的问题：一是脉冲串信号的CAF具有多峰特性，并且真实时差频差对应峰与虚假峰幅度可能相差很小(如小于1dB)，这样在噪声影

7、响下就容易发生错误估计的情况；二是由于脉冲串信号的时域稀疏特性，CAF的直接计算需要对数据补零后才能进行，而且会造成大量32航天电子对抗2015(2)的不必要运算。文献[11]首先提出了一种利用时差变化规律来估计时差和时间多普勒差的方法，将观测数据时域分段后分别采用互相关法估计每一段信号时差从而得到一个时差序列，继而利用时差变化规律估计出观测起始时刻的时差和时间多普勒差。但该方法得到的频差估计精度较低。本文针对上述方法应用于脉冲串信号时差频差估计的不足，提出了一种时差序列引导CAF的时差频差联合估计新方法。通过测量脉冲到达时问(TOA)得到时差序列，然后估计时差

8、变化率，再利用时差变化率