专利名称：一种时频域混叠的多信号检测方法
技术领域：
本发明涉及信号检测技术领域，特别涉及一种时频域混叠的多信号检测方法。
背景技术：
利用两个观测点接收辐射源的信号，并通过估计信号到达观测点的时差(TDOA)及频差(FDOA)来定位辐射源位置的方法，具有数据利用率高、定位性能好的优点，在航空、导航、救援等多个领域已经得到了广泛的应用。但随着通信及无线电等技术的快速发展，电磁环境日益复杂，信号空前密集，在同一时刻进入观测点接收机的信号通常是多个辐射源信号的混合信号，这些信号的中心频率相近甚至相同，导致面临时频域混叠多信号检测上的难题，如果不能有效检测，则为信号的参数估计以及后续处理等环节的工作带来极大困难。对于多信号检测方法，传统上主要采用时频分析和波束成形两种方法。时频分析的处理方法包括功率谱分析检测法、谱相关分析检测法等，这些方法需要知道所处理信号一定的先验信息，而实际中往往较难获得，特别是对于频率相近甚至相同的混叠信号进行分离，现有方法处理复杂，且可靠性不高。波束成形技术虽然也利用到辐射源信号在空间位置的可分离特性，但是该方法要求阵列天线具有很高的通道一致性，技术要求高、硬件代价大，在体积、功耗和重量受限的情况下，往往无条件按此方案实施信号分离。因此在频谱混叠的多信号环境下进行信号检测，传统方法算法复杂度较高，且工程上实现困难。
发明内容
本发明提供一种时频域混叠的多信号检测方法，用于解决现有技术对多信号检测时，在复杂电磁环境下，中心频率相近或相同的多信号导致的检测复杂困难的问题；以及现有技术中需要先验信 息；以及现有检测方法复杂、算法复杂、可靠性不高，对通道一致性、硬件及技术要求高，检测设备复杂、体积大、功耗高、重量重的问题。本发明提供的一种时频域混叠的多信号检测方法，包括:步骤SI,计算两个观测点接收的信号x(t)和y(t)的互模糊函数CAF (CrossAmbiguity Function)模值,所述x (t)和y(t)包含至少二个时域和频域混叠的混合信号；步骤S2，计算CAF的全局门限值Gate，并搜索CAF最大模值Max，提取最大模值Max对应号的时差和频差坐标值(1^f);由此得到相关CAF峰对应的时差和频差；步骤S3,判断最大模值Max是否大于全局门限值Gate,若最大模值Max大于全局门限值Gate，则转向步骤S4，否则检测结束；步骤S4,以(τ，f)为基准，分别沿 TDOA (Time Difference of Arrival)方向和FDOA (Frequency Difference of Arrival)方向进行峰宽搜索,确定CAF峰覆盖范围；步骤S5，将得到CAF峰覆盖范围内的CAF值清零，更新CAF数组，并返回步骤S2继续进行检测。进一步，本发明所述多信号检测方法，还包括:步骤S6，记录得到的所有CAF峰对应的时差和频差，为进一步的辐射源定位提供初始数据。进一步，本发明所述多信号检测方法，所述步骤SI中还包括:定义互模糊函数CAF的模值为:
权利要求
1.一种时频域混叠的多信号检测方法，其特征在于，包括:步骤SI，计算两个观测点接收的信号x(t)和y(t)的互模糊函数CAF模值，所述x(t)和y(t)包含至少二个时域和频域混叠的混合信号；步骤S2，计算CAF的全局门限值Gate，并搜索CAF最大模值Max，提取最大模值Max对应号的时差和频差坐标值(τ，f);由此得到相关CAF峰对应的时差和频差；步骤S3，判断最大模值Max是否大于全局门限值Gate，若最大模值Max大于全局门限值Gate，则转向步骤S4，否则检测结束；步骤S4，以(τ，f)为基准，分别沿TDOA方向和FDOA方向进行峰宽搜索，确定CAF峰覆盖范围；步骤S5，将得到CAF峰覆盖范围内的CAF值清零，更新CAF数组，并返回步骤S2继续进行检测。
2.根据权利要求1所述多信号检测方法，其特征在于，还包括:步骤S6，记录得到的所有CAF峰对应的时差和频差，为进一步的辐射源定位提供初始数据。
3.根据权利要求1所述多信号检测方法，其特征在于，所述步骤SI中还包括:`定义互模糊函数CAF的模值为:
4.根据权利要求3所述多信号检测方法，其特征在于，所述步骤SI中还包括:定义两个观测点的混合信号模型如下:
5.根据权利要求1所述多信号检测方法，其特征在于，所述步骤S2中还包括:CAF的全局门限值Gate通过以下公式计算:Gate = mean(A(τ , f))+5.std (A(τ , f))其中，A(T，f)为当前模值，mean(A(x,f))为当前所有CAF模值A ( τ，f)的平均值，std (Α( τ，f))为当前所有CAF模值A ( τ，f)的标准差。
6.根据权利要求1所述多信号检测方法，其特征在于，所述步骤S4的沿TDOA方向进行峰宽搜索，确定CAF峰覆盖范围，其中包括:步骤S411，利用CAF峰在TDOA方向上的单调特性，定义TDOA方向的CAF峰左侧单调特征函数为:
7.根据权利要求1所述多信号检测方法，其特征在于，所述步骤S4步骤S4的沿FDOA方向进行峰宽搜索，确定CAF峰覆盖范围，包括: 步骤S421，利用CAF峰在FDOA方向上的单调特性，定义FDOA方向的CAF峰左侧单调特征函数为: Mfl ( τ ； f J = sign [A ( τ，fm) -A ( τ，fm- Δ f) ] +sign [A ( τ，fm) -A ( τ，fm+ Δ f)] 计算 Mfl ( τ ； fm)； 其中，A(T，fm)表示时频差为(T，fm)对应的CAF模值，A(x,fm-Af)表示时频差为(τ，fm- Λ f)对应的CAF模值，A ( τ，fm+ Λ f)表示时频差为(τ，fm+ Λ f)对应的CAF模值，Δ f表示搜索步长；sign代表符号函数，fm = f-m.Δ f, m e [I, N], m取值从I开始，N为FDOA搜索范围内总的步进数；τ表示当前最大模值对应的时差，f表示当前最大模值对应的频差和N是正整数； 步骤S422，当MfJ τ ;fm) = O时，说明左侧峰形仍然单调，令m = m+1，继续通过步骤S421进行计算； 当K τ ;fm) ^ O时,说明左侧峰形已不再单调,此时左侧的FDOA值为fl = fm ;步骤S423，利用CAF峰在FDOA方向上的单调特性，定义FDOA方向的CAF峰右侧单调特征函数为: Mfe ( τ ； fn) = sign [A ( τ，fn) -A ( τ，fn- Δ f) ] +sign [A ( τ , fn) -A ( τ , fn+ Δ f)]计算 Mfk ( τ ； fn)； 其中，A( τ，fn)表示时频差为(τ，fn)对应的CAF模值，Α( τ，fn_Af)表示时频差为(τ，fn- Λ f)对应的CAF模值，A ( τ，fn+ Λ f)表示时频差为(τ，fn+ Λ f)对应的CAF模值，Δ f表示搜索步长；sign代表符号函数，fn = f-n.Δ f，n e [I, N], η取值从I开始，N为FDOA搜索范围内总的步进数；τ表示当前最大模值对应的时差，f表示当前最大模值对应的频差；n和N是正整数； 步骤S424，当MFK( τ ;fn) = O时，说明右侧峰形仍然单调，令η = n+1，继续通过步骤423进行计算； 当Mfr ( τ ； fn) ^ O时,说明右侧峰形已不再单调,此时右侧的FDOA值fK = fn ; 步骤S425，计算得出CAF峰在FDOA方向的覆盖范围Rfdqa = [fm, fn]。`
全文摘要
一种时频域混叠的多信号检测方法，包括步骤S1，计算两个观测点接收的信号x(t)和y(t)的互模糊函数CAF模值，所述x(t)和y(t)包含至少二个时域和频域混叠的混合信号；步骤S2，计算CAF的全局门限值，并搜索CAF最大模值，提取最大模值对应信号的时差和频差坐标值(τ,f)；步骤S3，判断最大模值是否大于全局门限值，若最大模值大于全局门限值，则转向步骤S4，否则检测结束；步骤S4，以(τ,f)为基准，分别沿TDOA方向和FDOA方向进行峰宽搜索，确定CAF峰覆盖范围；步骤S5，将得到CAF峰覆盖范围内的CAF值清零，更新CAF数组，并返回步骤S2继续进行检测。本发明解决了复杂电磁环境下，时频域混叠多信号检测算法复杂，工程实现困难的问题。
文档编号G01S7/40GK103076599SQ201310001159
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月4日 优先权日2013年1月4日
发明者黄振, 陆建华, 李振强, 肖心龙, 郭智炜 申请人:清华大学