一種時延與多普勒頻移聯(lián)合估計方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于無線電信號參數(shù)估計技術(shù)領(lǐng)域，提供一種時延和多普勒頻移聯(lián)合估計的方法。其特征是首先采集獲得兩路信號，一者為待測信號，另一為參考信號，分別求取參考信號的Sigmoid循環(huán)自相關(guān)和待測信號與參考信號之間的Sigmoid循環(huán)互相關(guān)，然后求取Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù)，最后根據(jù)Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù)待測信號循環(huán)頻率所在的Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù)最大值所對應(yīng)的位置確定時延和多普勒頻移的估計值。實驗證明，本發(fā)明能夠在噪聲具有較強脈沖性和存在與待測信號相同載頻的干擾信號的情況下獲得時延和多普勒頻移的有效估計。
【專利說明】
-種時延與多普勒頻移聯(lián)合估計方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于無線電信號參數(shù)估計技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及到時延和多普勒頻移聯(lián)合估計的 方法，特別設(shè)及一種使用Sigmoid變換循環(huán)模糊函數(shù)的時延與多普勒頻移聯(lián)合估計的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 衛(wèi)星干擾源定位或雷達(dá)定位中，通常會將目標(biāo)和接收機(jī)之間的相對運動所帶來的 時延變化等效為多普勒頻移，運就設(shè)及到時延和多普勒頻移的聯(lián)合估計問題。由于是兩個 參數(shù)同時估計，估計方法更易受到噪聲或干擾的影響，特別是在信號同時受到脈沖噪聲影 響和同頻干擾的情況下，很多經(jīng)典的方法都會失效，如:基于二階統(tǒng)計量的模糊函數(shù)和循環(huán) 模糊函數(shù)可W在高斯噪聲下正常工作，但不能抵抗脈沖性噪聲;基于分?jǐn)?shù)低階統(tǒng)計量的分 數(shù)低階模糊函數(shù)可W抵御脈沖性噪聲，但不能抵御同頻干擾的影響；而能對脈沖噪聲和同 頻干擾同時抵御的分?jǐn)?shù)低階循環(huán)模糊函數(shù)和廣義分?jǐn)?shù)低階循環(huán)模糊函數(shù)也有其固有的缺 點:其分?jǐn)?shù)低階的階數(shù)需要噪聲的先驗知識，否則階數(shù)的不當(dāng)選擇會影響方法的估計效果， 另外，分?jǐn)?shù)低階統(tǒng)計量在脈沖性較強時，對脈沖噪聲抑制能力不足，峰值不明顯，可能導(dǎo)致 估計錯誤。故本發(fā)明提出一種Sigmoid變換循環(huán)相關(guān)，在Sigmoid循環(huán)相關(guān)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用 Sigmoid變換循環(huán)模糊函數(shù)在脈沖噪聲和同頻干擾共存條件下進(jìn)行時延和多普勒頻移的聯(lián) 合估計。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種初性的時延與多普勒頻移的聯(lián)合估計方 法，該方法采用Sigmoid變換對噪聲中的脈沖性進(jìn)行抑制，采用循環(huán)頻率對同載頻信號進(jìn)行 區(qū)分W去除同頻干擾，提出利用Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù)進(jìn)行時延和多普勒頻移的聯(lián)合估計 方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0005] -種時延與多普勒頻移聯(lián)合估計的方法，主要包括W下步驟：
[0006] 第一步，分別獲得兩路采集信號，其中一路是參考信號，另一路信號為包含待估計 時延和多普勒頻移的待測信號；
[0007] 第二步，計算Sigmoid模糊函數(shù)
[000引2.1利用Sigmoid循環(huán)自相關(guān)公式計算參考信號的Sigmoid循環(huán)自相關(guān)；
[0009] 2.2利用Sigmoid循環(huán)互相關(guān)公式計算參考信號與待測信號之間的Sigmoid循環(huán)互 相關(guān)。
[0010] 2.3利用參考信號的Sigmoid循環(huán)自相關(guān)和參考信號與待測信號的Si卵Oid循環(huán)互 相關(guān)，計算獲得Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù)。
[0011] 第=步，參數(shù)估計，通過2.3結(jié)果中Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù)計算其絕對值，捜索使其 絕對值取最大值所對應(yīng)的時延值和多普勒頻移值，即為所求的估計值。
[0012] 本方法能夠在脈沖噪聲和同頻干擾同時存在的條件下正確估計，且抗脈沖噪聲能 力較強，滿足實際需求。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明的算法流程圖；
[0014] 圖2是本發(fā)明中Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù)WBPSK信號為例的S維圖；
[001引圖3是本發(fā)明中Si卵Oid循環(huán)模糊函數(shù)在頻率等于真實頻移時的時間軸截面；
[0016] 圖4是本發(fā)明中Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù)在時延等于真實時延時的頻率軸截面。
【具體實施方式】
[0017] 為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案及其優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實施例 中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚完整的描述，整體算法流程圖如圖1所 示，本發(fā)明中Si gmo i d循環(huán)模糊函數(shù)W BPSK信號為例的S維圖如圖2所示，本發(fā)明中Si gmo i d 循環(huán)模糊函數(shù)在頻率等于真實頻移時的時間軸截面如圖3所示;本發(fā)明中Sigmoid循環(huán)模糊 函數(shù)在時延等于真實時延時的頻率軸截面如圖4所示。
[0018] 第一步，采集兩路信號；
[0019] 按公式（1)采集參考信號;按公式(2)采集包含待估計時延和多普勒頻移的待測信 號；
[0020]
[0021] (2)
[0022] 其中，x(t)為接收到的參考信號，s(t)為感興趣的循環(huán)平穩(wěn)信號；si(t)為和s(t) 相同載頻的干擾信號;y(t)為待測信號;D為待估計的時間延遲;fd為待估計多普勒頻移;Wi (t)和W2(t)是加性噪聲，設(shè)加性噪聲為服從位置參數(shù)a = 0、對稱參數(shù)0 = 0的Al地a穩(wěn)定分布 噪聲；其中加性噪聲項和干擾項為極惡劣環(huán)境(脈沖噪聲與同頻干擾并存）下的模型，若噪 聲為高斯分布或無干擾項，不影響估計步驟及估計結(jié)果。
[0023] 第二步，計算Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù)
[0024] 2.1按照公式(3)計算參考信號x(t)在時間區(qū)間[-T/2，T/2]上的Sigmoid循環(huán)自相 關(guān)巧、'挪moid (r);
[0025]
(3)
[0026] 其中，e表示循環(huán)頻率，依據(jù)s(t)的循環(huán)頻率選擇，T表示時延，Sigmoid[x(t)]表示 對x(t)進(jìn)行Sigmoid變換，Sigmoid變換如公式(4)所示；
[0027]
(4)
[0028] 采集數(shù)據(jù)為有限長度時的Sigmoid循環(huán)自相關(guān)可由公式(5)估計得到。
[0029]
(5)
[0031] (6)
[0030] 2.2按照公式(6)計算參考信號與待測信號之間的Si卵oid循環(huán)互相關(guān)i?；：、,sig。l。M(^；)， 采集數(shù)據(jù)為有限長度時的Sigmoid循環(huán)互相關(guān)由公式(7)計算得到；
[0032] 饑
[0033] 2.3由步驟2.1所得到的Sigmoid循環(huán)自相關(guān)巧.Slg"l。ld(^；)，和步驟2.2所得到的 5;[卵01(1循環(huán)互相關(guān)聲€、.，5;目《1^400.，通過公式(8)，計算獲得51卵01(1循環(huán)模糊函數(shù)；
[0034]
(8)
[0035] 第=步，參數(shù)估計
[0036] 利用步驟2.3所得到的Si gmo i d循環(huán)模糊函數(shù)，求Si gmo i d循環(huán)模糊函數(shù)絕對值，在 U和f的取值范圍內(nèi)尋找使Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù)絕對值取最大值的一組時延值U和多普勒 頻移f，即為待測信號的估計值(&，./;/)，如公式(9)所示。
[0037]
(9)
【主權(quán)項】
1. 一種時延與多普勒頻移聯(lián)合估計的方法，其特征在于，包括以下步驟： 第一步，按公式（1)采集參考信號；按公式(2)采集包含待估計時延和多普勒頻移的待 測信號； x(t) = s(t)+wi(t)+Si(t) (1)(2) 其中，X(t)為接收到的參考信號，s(t)為感興趣的循環(huán)平穩(wěn)信號；Sl(t)為和s(t)相同載 頻的干擾信號;y(t)為待測信號;D為待估計的時間延遲;fd為待估計多普勒頻移;wi(t)和W2 (t)是加性噪聲，設(shè)加性噪聲為服從位置參數(shù)a = 0、對稱參數(shù)β = 0的Alpha穩(wěn)定分布噪聲； 第二步，計算Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù) 2.1按照公式（3)計算參考信號x(t)在時間區(qū)間[_T/2，T/2]上的Sigmoid循環(huán)自相關(guān)其中，ε表示循環(huán)頻率，依據(jù)s (t)的循環(huán)頻率選擇，τ表示時延，Sigmoid [X (t)]表示對X (t)進(jìn)行Sigmoid變換，Sigmoid變換如公式(4)所示；(4) 采集數(shù)據(jù)為有限長度時的Sigmoid循環(huán)自相關(guān)由公式(5)估計得到；2.2按照公式(6)計算參考信號與待測信號之間的318111〇1(1循環(huán)互相關(guān)尺；^ 1_。1(1&；)，采 集數(shù)據(jù)為有限長度時的Sigmoid循環(huán)互相關(guān)由公式(7)計算得到； i -Tj.2.2 · 3由步驟2 · 1得到的S i gmo i d循環(huán)自相關(guān)i^Sigm()id )，和步驟2 · 2得到的Si gmo i d循環(huán) 互相關(guān)i^Siglra3id_(T)_，.通過公式(8)，計算獲得Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù)；(8) 其中，u和f?分別代表時延和多普勒頻移； 第三步，參數(shù)估計 由步驟2.3得到的Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù)，求Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù)絕對值，在u和f的取 值范圍內(nèi)尋找使Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù)絕對值取最大值的一組時延值u和多普勒頻移f，得 到如公式(9)所示的待測信號的估計值。(9；
【文檔編號】G01S19/21GK105954769SQ201610255669
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】邱天爽, 于 玲, 欒聲揚, 張金鳳
【申請人】大連理工大學(xué)