一種時(shí)延與多普勒頻移聯(lián)合估計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于無(wú)線電信號(hào)參數(shù)估計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，提供一種時(shí)延和多普勒頻移聯(lián)合估計(jì)的方法。其特征是首先采集獲得兩路信號(hào)，一者為待測(cè)信號(hào)，另一為參考信號(hào)，分別求取參考信號(hào)的Sigmoid循環(huán)自相關(guān)和待測(cè)信號(hào)與參考信號(hào)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(cè)信號(hào)循環(huán)頻率所在的Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù)最大值所對(duì)應(yīng)的位置確定時(shí)延和多普勒頻移的估計(jì)值。實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明能夠在噪聲具有較強(qiáng)脈沖性和存在與待測(cè)信號(hào)相同載頻的干擾信號(hào)的情況下獲得時(shí)延和多普勒頻移的有效估計(jì)。
【專利說(shuō)明】
-種時(shí)延與多普勒頻移聯(lián)合估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于無(wú)線電信號(hào)參數(shù)估計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及到時(shí)延和多普勒頻移聯(lián)合估計(jì)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(shí)延與多普勒頻移聯(lián)合估計(jì)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(huì)將目標(biāo)和接收機(jī)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)所帶來(lái)的 時(shí)延變化等效為多普勒頻移，運(yùn)就設(shè)及到時(shí)延和多普勒頻移的聯(lián)合估計(jì)問(wèn)題。由于是兩個(gè) 參數(shù)同時(shí)估計(jì)，估計(jì)方法更易受到噪聲或干擾的影響，特別是在信號(hào)同時(shí)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(huì)失效，如:基于二階統(tǒng)計(jì)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(jì)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(duì)脈沖噪聲和同 頻干擾同時(shí)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(diǎn):其分?jǐn)?shù)低階的階數(shù)需要噪聲的先驗(yàn)知識(shí)，否則階數(shù)的不當(dāng)選擇會(huì)影響方法的估計(jì)效果， 另外，分?jǐn)?shù)低階統(tǒng)計(jì)量在脈沖性較強(qiáng)時(shí)，對(duì)脈沖噪聲抑制能力不足，峰值不明顯，可能導(dǎo)致 估計(jì)錯(cuò)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(shí)延和多普勒頻移的聯(lián) 合估計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種初性的時(shí)延與多普勒頻移的聯(lián)合估計(jì)方 法，該方法采用Sigmoid變換對(duì)噪聲中的脈沖性進(jìn)行抑制，采用循環(huán)頻率對(duì)同載頻信號(hào)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(shí)延和多普勒頻移的聯(lián)合估計(jì) 方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0005] -種時(shí)延與多普勒頻移聯(lián)合估計(jì)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(hào)，其中一路是參考信號(hào)，另一路信號(hào)為包含待估計(jì) 時(shí)延和多普勒頻移的待測(cè)信號(hào)；
[0007] 第二步，計(jì)算Sigmoid模糊函數(shù)
[000引2.1利用Sigmoid循環(huán)自相關(guān)公式計(jì)算參考信號(hào)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(jì)算參考信號(hào)與待測(cè)信號(hào)之間的Sigmoid循環(huán)互 相關(guān)。
[0010] 2.3利用參考信號(hào)的Sigmoid循環(huán)自相關(guān)和參考信號(hào)與待測(cè)信號(hào)的Si卵Oid循環(huán)互 相關(guān)，計(jì)算獲得Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù)。
[0011] 第=步，參數(shù)估計(jì)，通過(guò)2.3結(jié)果中Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù)計(jì)算其絕對(duì)值，捜索使其 絕對(duì)值取最大值所對(duì)應(yīng)的時(shí)延值和多普勒頻移值，即為所求的估計(jì)值。
[0012] 本方法能夠在脈沖噪聲和同頻干擾同時(shí)存在的條件下正確估計(jì)，且抗脈沖噪聲能 力較強(qiáng)，滿足實(shí)際需求。
【附圖說(shuō)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(hào)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(shí)頻移時(shí)的時(shí)間軸截面；
[0016] 圖4是本發(fā)明中Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù)在時(shí)延等于真實(shí)時(shí)延時(shí)的頻率軸截面。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案及其優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)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(hào)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(shí)頻移時(shí)的時(shí)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(shí)延等于真實(shí)時(shí)延時(shí)的頻率軸截面如圖4所示。
[0018] 第一步，采集兩路信號(hào)；
[0019] 按公式（1)采集參考信號(hào);按公式(2)采集包含待估計(jì)時(shí)延和多普勒頻移的待測(cè)信 號(hào)；
[0020]
[0021] (2)
[0022] 其中，x(t)為接收到的參考信號(hào)，s(t)為感興趣的循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)；si(t)為和s(t) 相同載頻的干擾信號(hào);y(t)為待測(cè)信號(hào);D為待估計(jì)的時(shí)間延遲;fd為待估計(jì)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(duì)稱參數(shù)0 = 0的Al地a穩(wěn)定分布 噪聲；其中加性噪聲項(xiàng)和干擾項(xiàng)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(wú)干擾項(xiàng)，不影響估計(jì)步驟及估計(jì)結(jié)果。
[0023] 第二步，計(jì)算Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù)
[0024] 2.1按照公式(3)計(jì)算參考信號(hào)x(t)在時(shí)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(shí)延，Sigmoid[x(t)]表示 對(duì)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(zhǎng)度時(shí)的Sigmoid循環(huán)自相關(guān)可由公式(5)估計(jì)得到。
[0029]
(5)
[0031] (6)
[0030] 2.2按照公式(6)計(jì)算參考信號(hào)與待測(cè)信號(hào)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(zhǎng)度時(shí)的Sigmoid循環(huán)互相關(guān)由公式(7)計(jì)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(guò)公式(8)，計(jì)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(jì)
[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(duì)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(duì)值取最大值的一組時(shí)延值U和多普勒 頻移f，即為待測(cè)信號(hào)的估計(jì)值(&，./;/)，如公式(9)所示。
[0037]
(9)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種時(shí)延與多普勒頻移聯(lián)合估計(jì)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(hào)；按公式(2)采集包含待估計(jì)時(shí)延和多普勒頻移的待 測(cè)信號(hào)； x(t) = s(t)+wi(t)+Si(t) (1)(2) 其中，X(t)為接收到的參考信號(hào)，s(t)為感興趣的循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)；Sl(t)為和s(t)相同載 頻的干擾信號(hào);y(t)為待測(cè)信號(hào);D為待估計(jì)的時(shí)間延遲;fd為待估計(jì)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(duì)稱參數(shù)β = 0的Alpha穩(wěn)定分布噪聲； 第二步，計(jì)算Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù) 2.1按照公式（3)計(jì)算參考信號(hào)x(t)在時(shí)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(shí)延，Sigmoid [X (t)]表示對(duì)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(zhǎng)度時(shí)的Sigmoid循環(huán)自相關(guān)由公式(5)估計(jì)得到；2.2按照公式(6)計(jì)算參考信號(hào)與待測(cè)信號(hào)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(zhǎng)度時(shí)的Sigmoid循環(huán)互相關(guān)由公式(7)計(jì)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(guò)公式(8)，計(jì)算獲得Sigmoid循環(huán)模糊函數(shù)；(8) 其中，u和f?分別代表時(shí)延和多普勒頻移； 第三步，參數(shù)估計(jì) 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(duì)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(duì)值取最大值的一組時(shí)延值u和多普勒頻移f，得 到如公式(9)所示的待測(cè)信號(hào)的估計(jì)值。(9；
【文檔編號(hào)】G01S19/21GK105954769SQ201610255669
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月21日
【發(fā)明人】邱天爽, 于 玲, 欒聲揚(yáng), 張金鳳
【申請(qǐng)人】大連理工大學(xué)