专利名称：时频域混叠信号的时差和频差估计方法
技术领域：
本发明涉及信号检测与参数估计技术领域，特别涉及一种时频域混叠信号的时差和频差估计方法。
背景技术：
通过接收辐射源目标发出的无线电信号测量目标的位置在航空、声纳、电子侦察及测控等诸多领域具有广泛的应用。其中通过估计信号到达两个观测点的时间差(时差) 和频率差(频差)进行定位的方法，具有观测点资源利用率高和定位性能优越的特点，已成为目前研究的热点。对时差和频差的参数估计，通常采用经典的互模糊函数算法，其原理如下定义互模糊函数Α(τ,/)= j"Q u^u^t+ τ)β^]2πβ (I)表达式中，τ和f是时差和频差变量，T为积分时间，表示共轭运算，U1 (t)和 U2 (t)是两个具有相同参量的复包络信号，二者存在如下关系u2 (t) = U1 (t-D) e_J2 π Δ ( _Β)(2)其中D，Af分别为信号Ul(t)和 ⑴之间的时差和频差。将(2)式代入(I)式并取模，可得\A(T,f)\ = \e}27Af(T-D)\ U1 + τ-D)e-j2nif^fydt(3)注意到|ePM‘d)| = I，并根据柯西-施瓦茨不等式可得\Α(τ, f)\ <〔 U1 { )η； {t + τ- D)dt · fΛ/) *(4)|A(T，f)|在τ = D,f = Δ f处取得最大值，g卩在相应互模糊函数图中表现为一个显著的峰。在实际情况中，随着无线电技术的快速发展，空间电磁环境日益复杂。因此，同时进入观测点接收机的通常是多个辐射源信号，甚至这些辐射源信号的频点相同或相近，导致面临时频域混叠信号处理及参数估计上的难题。采用经典的互模糊函数算法估计时差和频差，对于空间位置上分离的辐射源，可以充分利用辐射源的空间分离特性，形成多个相关峰，从而检测每个相关峰对应的时差和频差，这是利用互模糊函数进行时频域混叠信号的时差和频差联合估计的优势。但是时频域混叠信号中强信号会对弱信号形成严重干扰，即弱信号互模糊函数相关峰会被强信号相关峰旁瓣淹没，这将导致无法检测弱信号，或造成弱信号参数估计的误差很大。这一问题严重制约了互模糊函数方法在面临复杂电磁环境下的实际应用性能。现有的采用互模糊函数算法估计时频域混叠信号的时差和频差参数的方法，只在多个信号的功率相当，或者对于弱信号的主瓣大于强信号最大副瓣时，可以有效对多个信号的时差和频差进行估计。而当强信号的副瓣强于弱信号的主瓣，即弱信号互模糊函数峰主瓣被淹没的情况，现有方法无法完成对弱信号时差和频差的估计，或估计结果误差大而无法使用。

发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是在复杂电磁环境下，解决弱信号无法检测与参数估计误差大的问题。(二)技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了一种时频域混叠信号的时差和频差估计方法，包括以下步骤SI :计算主观测点接收的信号Xi(t)和辅观测点接收的信号y(t)的互模糊函数值，并取模，所述Xi (t)和y(t)包括若干时频域混叠的信号；S2:搜索互模糊函数最大模值，提取最大模值对应信号的时差和频差估计值
(T1J1)-,S3:根据所述估计值^力抵消掉主观测点中所述最大模值对应的信号，得到抵消后的信号Xi+1(t);S4 :计算xi+1(t)与y(t)的互模糊函数值，并取模，转到步骤S2，直到混叠信号中最后一个信号的时差和频差估计值被估计出来，其中i表示循环的次数，i = I……N，N > I。其中，步骤S3具体包括所述信号y(t)沿时间轴平移 .得到y'⑴，所述y'⑴的频率沿频率轴平移^ 得到y" (t)；Xi(t)减去y"⑴，得到抵消后的信号xi+1(t)。其中，所述步骤S2中还包括步骤，按以下公式计算全局门限值Th，Th = λ · m+ σ(5)其中，m为当前所有模值的均值，σ为当前所有模值的方差，λ为计算全局门限的系数，若所述最大模值大于所述全局门限值则继续执行步骤S3和S4，否则结束。其中，所述λ取值为3 5。(三)有益效果本发明利用辐射源信号的空间可分离特性，计算时频域混叠信号的互模糊函数并取模，通过最大模值搜索，获得强信号的时差和频差估计值，并将估计值通过参数反馈方法，用于强信号反馈抵消，以减小强信号的互模糊函数模值，从而解决了复杂电磁环境下， 时频域混叠信号中弱信号时差和频差无法检测或估计误差大的问题，提高了弱信号的检测及时差和频差的估计性能。


图I是本发明实施例的一种时频域混叠信号的时差和频差估计方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本发明首先通过互模糊函数算法估计强信号的时差和频差，通过反馈强信号的时差和频差，抵消强信号对弱信号的干扰，完成对弱信号时差和频差估计。本实施例中，考虑存在两个时频混叠信号(S1U)和&(0)的典型情况，主观测点接收的信号X1 (t)和辅观测点接收的信号y(t)的信号形式为X1 (t) = S1 (t) +S2 (t) +W1 (t)(6)y(t) = S^t-T^e1271 +S2(t-T2)e] 27lflit^2i +w2(t)(7)(6)式和(7)式中，τ i和τ 2为两个信号分别到达两观测点的真实时差，和f2 为两个信号分别到达两观测点的真实频差，本实施例中，设τ I = 123us, τ2 = -SSus,^ = 2104Hz, f2 = 5123Hz。S1 (t)和S2 (t)为主观测点接收到的两个辐射源的信号，设S1 (t)为强信号，其功率值为0dbm，S2(t)为弱信号，功率值为-IOdbnuS1 (t)的互模糊函数相关峰的最大副瓣淹没S2(t)信号互模糊函数相关峰的主瓣。分别为独立于信号的高斯噪声。具体流程如图I所示，包括步骤S101，计算主观测点接收的信号X1⑴和辅观测点接收的信号y(t)的互模糊函数值，并取模。本步骤中，根据(I)式定义得到互模糊函数为
权利要求
1.一种时频域混叠信号的时差和频差估计方法，其特征在于，包括以下步骤51:计算主观测点接收的信号Xi (t)和辅观测点接收的信号y(t)的互模糊函数值，并取模，所述Xi (t)和y(t)包括若干时频域混叠的信号；52:搜索互模糊函数最大模值，提取最大模值对应信号的时差和频差估计值( ,2);53:根据所述估计值( ,抵消掉主观测点中所述最大模值对应的信号，得到抵消后的信号 Xi+i (t);54:计算xi+1(t)与y(t)的互模糊函数值，并取模，转到步骤S2，直到混叠信号中最后一个信号的时差和频差估计值被估计出来，其中i表示循环的次数，i = I……N，I0
2.如权利要求I所述的时频域混叠信号的时差和频差估计方法，其特征在于，步骤S3 具体包括所述信号y(t)沿时间轴平移 .得到y' (t)，所述y' (t)的频率沿频率轴平移^得到 l"⑴;Xi (t)减去y"⑴，得到抵消后的信号xi+1(t)。
3.如权利要求I或2所述的时频域混叠信号的时差和频差估计方法，其特征在于，所述步骤S2中还包括步骤，按以下公式计算全局门限值Th Th =入· m+ σ其中，m为当前所有模值的均值，σ为当前所有模值的方差，λ为计算全局门限的系数，若所述最大模值大于所述全局门限值则继续执行步骤S3和S4，否则结束。
4.如权利要求3所述的时频域混叠信号的时差和频差估计方法，其特征在于，所述λ 取值为3 5。
全文摘要
本发明公开了一种时频域混叠信号的时差和频差估计方法，信号检测与参数估计，包括S1计算主观测点接收的信号xi(t)和辅观测点接收的信号y(t)的互模糊函数值，并取模，所述xi(t)和y(t)包括若干时频域混叠的信号；S2搜索互模糊函数最大模值，提取最大模值对应信号的时差和频差估计值S3根据所述估计值抵消掉主观测点中所述最大模值对应的信号，得到抵消后的信号xi+1(t)；S4计算xi+1(t)与y(t)的互模糊函数值，并取模，转到步骤S2，直到混叠信号中最后一个信号的时差和频差估计值被估计出来。本发明减小了强信号的互模糊函数模值，从而解决了复杂电磁环境下，时频域混叠信号中弱信号时差和频差无法检测或估计误差大的问题，提高了弱信号的检测及时差和频差的估计性能。
文档编号G01S7/40GK102608583SQ20121004889
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月28日 优先权日2012年2月28日
发明者李振强, 肖心龙, 郭智炜, 陆建华, 黄振 申请人:清华大学