一种时延与多普勒频移联合估计方法
【专利摘要】本发明属于无线电信号参数估计技术领域，提供一种时延和多普勒频移联合估计的方法。其特征是首先采集获得两路信号，一者为待测信号，另一为参考信号，分别求取参考信号的Sigmoid循环自相关和待测信号与参考信号之间的Sigmoid循环互相关，然后求取Sigmoid循环模糊函数，最后根据Sigmoid循环模糊函数待测信号循环频率所在的Sigmoid循环模糊函数最大值所对应的位置确定时延和多普勒频移的估计值。实验证明，本发明能够在噪声具有较强脉冲性和存在与待测信号相同载频的干扰信号的情况下获得时延和多普勒频移的有效估计。
【专利说明】
-种时延与多普勒频移联合估计方法
技术领域
[0001] 本发明属于无线电信号参数估计技术领域，设及到时延和多普勒频移联合估计的 方法，特别设及一种使用Sigmoid变换循环模糊函数的时延与多普勒频移联合估计的方法。
【背景技术】
[0002] 卫星干扰源定位或雷达定位中，通常会将目标和接收机之间的相对运动所带来的 时延变化等效为多普勒频移，运就设及到时延和多普勒频移的联合估计问题。由于是两个 参数同时估计，估计方法更易受到噪声或干扰的影响，特别是在信号同时受到脉冲噪声影 响和同频干扰的情况下，很多经典的方法都会失效，如:基于二阶统计量的模糊函数和循环 模糊函数可W在高斯噪声下正常工作，但不能抵抗脉冲性噪声;基于分数低阶统计量的分 数低阶模糊函数可W抵御脉冲性噪声，但不能抵御同频干扰的影响；而能对脉冲噪声和同 频干扰同时抵御的分数低阶循环模糊函数和广义分数低阶循环模糊函数也有其固有的缺 点:其分数低阶的阶数需要噪声的先验知识，否则阶数的不当选择会影响方法的估计效果， 另外，分数低阶统计量在脉冲性较强时，对脉冲噪声抑制能力不足，峰值不明显，可能导致 估计错误。故本发明提出一种Sigmoid变换循环相关，在Sigmoid循环相关的基础上，应用 Sigmoid变换循环模糊函数在脉冲噪声和同频干扰共存条件下进行时延和多普勒频移的联 合估计。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术的不足，本发明提供一种初性的时延与多普勒频移的联合估计方 法，该方法采用Sigmoid变换对噪声中的脉冲性进行抑制，采用循环频率对同载频信号进行 区分W去除同频干扰，提出利用Sigmoid循环模糊函数进行时延和多普勒频移的联合估计 方法。
[0004] 本发明的技术方案为：
[0005] -种时延与多普勒频移联合估计的方法，主要包括W下步骤：
[0006] 第一步，分别获得两路采集信号，其中一路是参考信号，另一路信号为包含待估计 时延和多普勒频移的待测信号；
[0007] 第二步，计算Sigmoid模糊函数
[000引2.1利用Sigmoid循环自相关公式计算参考信号的Sigmoid循环自相关；
[0009] 2.2利用Sigmoid循环互相关公式计算参考信号与待测信号之间的Sigmoid循环互 相关。
[0010] 2.3利用参考信号的Sigmoid循环自相关和参考信号与待测信号的Si卵Oid循环互 相关，计算获得Sigmoid循环模糊函数。
[0011] 第=步，参数估计，通过2.3结果中Sigmoid循环模糊函数计算其绝对值，捜索使其 绝对值取最大值所对应的时延值和多普勒频移值，即为所求的估计值。
[0012] 本方法能够在脉冲噪声和同频干扰同时存在的条件下正确估计，且抗脉冲噪声能 力较强，满足实际需求。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明的算法流程图；
[0014] 图2是本发明中Sigmoid循环模糊函数WBPSK信号为例的S维图；
[001引图3是本发明中Si卵Oid循环模糊函数在频率等于真实频移时的时间轴截面；
[0016] 图4是本发明中Sigmoid循环模糊函数在时延等于真实时延时的频率轴截面。
【具体实施方式】
[0017] 为使本发明实施例的目的、技术方案及其优点更加清楚，下面结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述，整体算法流程图如图1所 示，本发明中Si gmo i d循环模糊函数W BPSK信号为例的S维图如图2所示，本发明中Si gmo i d 循环模糊函数在频率等于真实频移时的时间轴截面如图3所示;本发明中Sigmoid循环模糊 函数在时延等于真实时延时的频率轴截面如图4所示。
[0018] 第一步，采集两路信号；
[0019] 按公式（1)采集参考信号;按公式(2)采集包含待估计时延和多普勒频移的待测信 号；
[0020]
[0021] (2)
[0022] 其中，x(t)为接收到的参考信号，s(t)为感兴趣的循环平稳信号；si(t)为和s(t) 相同载频的干扰信号;y(t)为待测信号;D为待估计的时间延迟;fd为待估计多普勒频移;Wi (t)和W2(t)是加性噪声，设加性噪声为服从位置参数a = 0、对称参数0 = 0的Al地a稳定分布 噪声；其中加性噪声项和干扰项为极恶劣环境(脉冲噪声与同频干扰并存）下的模型，若噪 声为高斯分布或无干扰项，不影响估计步骤及估计结果。
[0023] 第二步，计算Sigmoid循环模糊函数
[0024] 2.1按照公式(3)计算参考信号x(t)在时间区间[-T/2，T/2]上的Sigmoid循环自相 关巧、'挪moid (r);
[0025]
(3)
[0026] 其中，e表示循环频率，依据s(t)的循环频率选择，T表示时延，Sigmoid[x(t)]表示 对x(t)进行Sigmoid变换，Sigmoid变换如公式(4)所示；
[0027]
(4)
[0028] 采集数据为有限长度时的Sigmoid循环自相关可由公式(5)估计得到。
[0029]
(5)
[0031] (6)
[0030] 2.2按照公式(6)计算参考信号与待测信号之间的Si卵oid循环互相关i?；：、,sig。l。M(^；)， 采集数据为有限长度时的Sigmoid循环互相关由公式(7)计算得到；
[0032] 饥
[0033] 2.3由步骤2.1所得到的Sigmoid循环自相关巧.Slg"l。ld(^；)，和步骤2.2所得到的 5;[卵01(1循环互相关聲€、.，5;目《1^400.，通过公式(8)，计算获得51卵01(1循环模糊函数；
[0034]
(8)
[0035] 第=步，参数估计
[0036] 利用步骤2.3所得到的Si gmo i d循环模糊函数，求Si gmo i d循环模糊函数绝对值，在 U和f的取值范围内寻找使Sigmoid循环模糊函数绝对值取最大值的一组时延值U和多普勒 频移f，即为待测信号的估计值(&，./;/)，如公式(9)所示。
[0037]
(9)
【主权项】
1. 一种时延与多普勒频移联合估计的方法，其特征在于，包括以下步骤： 第一步，按公式（1)采集参考信号；按公式(2)采集包含待估计时延和多普勒频移的待 测信号； x(t) = s(t)+wi(t)+Si(t) (1)(2) 其中，X(t)为接收到的参考信号，s(t)为感兴趣的循环平稳信号；Sl(t)为和s(t)相同载 频的干扰信号;y(t)为待测信号;D为待估计的时间延迟;fd为待估计多普勒频移;wi(t)和W2 (t)是加性噪声，设加性噪声为服从位置参数a = 0、对称参数β = 0的Alpha稳定分布噪声； 第二步，计算Sigmoid循环模糊函数 2.1按照公式（3)计算参考信号x(t)在时间区间[_T/2，T/2]上的Sigmoid循环自相关其中，ε表示循环频率，依据s (t)的循环频率选择，τ表示时延，Sigmoid [X (t)]表示对X (t)进行Sigmoid变换，Sigmoid变换如公式(4)所示；(4) 采集数据为有限长度时的Sigmoid循环自相关由公式(5)估计得到；2.2按照公式(6)计算参考信号与待测信号之间的318111〇1(1循环互相关尺；^ 1_。1(1&；)，采 集数据为有限长度时的Sigmoid循环互相关由公式(7)计算得到； i -Tj.2.2 · 3由步骤2 · 1得到的S i gmo i d循环自相关i^Sigm()id )，和步骤2 · 2得到的Si gmo i d循环 互相关i^Siglra3id_(T)_，.通过公式(8)，计算获得Sigmoid循环模糊函数；(8) 其中，u和f?分别代表时延和多普勒频移； 第三步，参数估计 由步骤2.3得到的Sigmoid循环模糊函数，求Sigmoid循环模糊函数绝对值，在u和f的取 值范围内寻找使Sigmoid循环模糊函数绝对值取最大值的一组时延值u和多普勒频移f，得 到如公式(9)所示的待测信号的估计值。(9；
【文档编号】G01S19/21GK105954769SQ201610255669
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】邱天爽, 于 玲, 栾声扬, 张金凤
【申请人】大连理工大学