频差相差共存时的时延估计方法研讨.pdfVIP

国防科学 频差相差共存时的时延估计方法研究 王江杨景曙 解放军电子工程学院，合肥，230037 摘要研究了两个接收站输出信号的频率和相位均有差异时的时延估计问题，并针对时延估 计的广义互相关法提出了改进方法。首先理论推导了两路信号间的相位差异不影响广义互相 关法时延估计性能，而频率差异有影响．接着应用频域互相关函数对频率差做准确估计并补 偿，最后给出了频差补偿后的广义互相关时延估计公式。以四种常用通信信号为例，仿真验 证了不同信噪比下提出方法的正确性和有效性。 关键词信号与信息处理；频差相差；广义互相关；时延估计 引 言 无源时差定位系统具有高度的隐蔽性和精确的测向定位特性，在军事上具有广泛的应用前景，受到学 者们的大量关注口一1。对信号到达两个接收站时差的精确估计直接决定了无源时差定位系统测向及定位精 度。在工程应用中，由于两个接收站的通道幅相不一致而导致时延估计器处理的两路信号频率和相位均有 差异，继而影响时延估计和系统定位精度。现有的时延估计方法H卅很少考虑此频率和相位差异存在时的 时延估计问题。 本文首先理论推导了两路信号间的相位差异不影响广义互相关法时延估计性能，而频率差异有影响。 接着应用频域相关函数对频差做准确估计并补偿，并给出了频差补偿后广义互相时延估计公式。以四种常 ，用通信信号为例，仿真验证了不同信噪比下本文中提出方法的正确性和有效性。 1 时延估计信号模型 由于两个接收站空间距离较远，因此同一信号到达两个接收站时有时差。假设时差为D，则以一个接 收站信号为基准，两个接收站的输出信号可以表示为 工(f)=s(f)+711(f) (1) )，(f)=s(t—D)+nz(t) (2) 时差。强(f)和n2(t)为相互独立的零均值高斯白噪声，且与信号相互独立。 实际工程应用中，由于两个接收站相距很远，每个接收站需要把收到的信号变频后发送到中心处理站 来估计时差。两个接收站不可能使用同一本振信号对接收信号下变频，这样将导致送给中心处理站的两路 信号存在微小的角频率差wo和相差％，因此式(2)完整的数学模型需要修改为 y(f)=a(t—D)ej【(”+峋x卜D’+尹+罚1+，龟◇) (3) 式(3)可以改写为 y(f)=a(t—D)．e’‘‘”‘卜D’+训名’wot．eJ’‘内一峋D’+n2(t) (4) 1299 中国科协第四届优秀博士生学术年会论叉集 记F[·】为傅立叶变换，F[以(f)P’‘埘+们]全x(jw)，则 ，[口(t-D)∥“卜功驯]=x(MP伽 (5) (6) F[口(t-D)．eJ[(w(t-D)+q，]．eJWot．eJ(Wo-woD)]=x(j(w—Wo))．P刈”峋加．一‘约一’-b。’ =X(j(w—wo))．e’‘％一加’ (7) V(f)=X(f一磊)．eJ(碉。一2加’ (8) 2广义互相关法时延估计 广义互相关法时延估计首先将两路信号x(t)和y(t)预滤波处理再求互相关，图1为其原理框图。 图1广义互相关时延估计原理框图 令y(，)2月l(歹)月；(，)，则广义互相关函数心y2(力为