一种基于改进Quinn算法的多普勒频率估计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108845973A(43)申请公布日2018.11.20(21)申请号201810557005.2(22)申请日2018.06.01(71)申请人中国科学院光电研究院地址100094北京市海淀区邓庄南路9号(72)发明人徐颖申宇瑶袁超葛建史雨薇罗瑞丹刘文学田向伟梁丹丹唐阳阳(74)专利代理机构北京理工大学专利中心11120代理人高会允仇蕾安(51)Int.Cl.G06F17/14(2006.01)H04B1/69(2011.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种基于改进Quinn算法的多普勒频率估计方法(57)摘要本发明公开了一种基于改进Quinn算法的多普勒频率估计方法，在利用奎因Quinn算法进行多普勒频率估计前，对信号进行补零的傅里叶变换FFT运算，使得信号频谱主瓣内的谱线增多，进而利用更多的谱线信息，对峰值位置进行修正，能获得更准确的多普勒频率估计值。该方法包括如下步骤：对N点的扩频信号x(n)进行一倍补零，对一倍补零后的信号做点数为2N的FFT运算，得到频域信号X(k)；选取频域信号X(k)幅度的峰值|X(k0)|，k0为峰值|X(k0)|对应的频域位置坐标；采用Quinn算法进行频域插值，判断Quinn算法插值方向r，其中r＝+1表示插值方向向右进行；r＝-1表示插值方向向左进行；同时计算Quinn算法的谱线插值搬移的移动量计算多普勒频率估计值其中ΔfCN108845973A为FFT运算的鉴频间隔。CN108845973A权利要求书1/1页1.一种基于改进Quinn算法的多普勒频率估计方法，其特征在于，包括：步骤(1)对N点的扩频信号x(n)进行一倍补零，补零数量为N，对一倍补零后的信号做点数为2N的傅里叶变换FFT运算，得到频域信号X(k)；选取所述频域信号X(k)幅度的峰值|X(k0)|，k0为峰值|X(k0)|对应的频域位置坐标；步骤(2)采用奎因Quinn算法进行频域插值，判断Quinn算法插值方向r，其中r＝+1表示Quinn算法插值方向向右进行；r＝-1表示Quinn算法插值方向向左进行；同时计算Quinn算法的谱线插值搬移的移动量所述判断Quinn算法插值方向r采用如下方法：使用k0左右两个频率采样点k0-2和k0+2处的谱线X(k0-2)和X(k0+2)，计算Quinn算法插值方向判断参数及其中，Re{·}表示取实部；则r为：所述计算Quinn算法的谱线插值搬移的移动量采用如下方法：比较k0左右两边的两个频率采样点k0+1和k0-1处的谱线幅值|X(k0+1)|和|X(k0-1)|，选取|X(k0+1)|和|X(k0-1)|的较大者记为|X(k1)|；估计频率和实际信号频率偏差的估计值，即谱线插值搬移的移动量为步骤(3)多普勒频率估计值为：其中Δf为所述FFT运算的鉴频间隔，Δf＝fs/(2N)，fs为采样频率。2CN108845973A说明书1/4页一种基于改进Quinn算法的多普勒频率估计方法技术领域[0001]本发明涉及扩频通信技术领域，具体涉及一种基于改进Quinn算法的多普勒频率估计方法。背景技术[0002]高动态扩频信号的捕获需要完成对多普勒频率的估计，提高多普勒频率估计精度、减小估计误差可以使跟踪单元快速锁定。其估计精度受限于接收信号的信噪比，信噪比越高，多普勒频率估计精度越高。通常会采用延长相关时间的方式来提高信噪比，但是在高动态低载噪比环境下，延长相关处理时间会带来多普勒频率徙动的问题，不仅不能有效提高信噪比而且存在多普勒频率扩散，无法有效提高多普勒频率估计精度。[0003]目前，扩频信号捕获技术中获得高精度多普勒频率估计值的方法主要有精频捕获方法和频域估计方法两种。[0004]精频捕获方法可分为提高傅里叶变换FFT鉴频精度、改进多普勒频率搜索策略两个方面。提高FFT的鉴频精度往往从增加FFT点数和频谱细化入手。增加FFT点数的方法原理简单直观，但会使捕获时间延长、运算量增大。频谱细化的方法主要有Zoom-FFT、线性调频Z变换：Zoom-FFT通过降低采样频率和频率抽取等方式，将目标频段进行局部放大；线性调频Z变换是在Z变换的基础上，在某一频率附近增加谱线密度，这两种方法实现复杂均较高。搜索策略方面主要是缩小步长搜索方法，即通过多轮多普勒频率搜索，每一轮的频率搜索步进在上一次的基础上减半，来达到提高捕获多普勒频率估计精度的目的，但是该方法捕获时间长、效率低下。[0005]频域估计方法在捕获的粗多普勒频率估计值的基础上，通过相位差分、数值逼近或者频域插值等方法，进一步对小范围内的频率进行处理，获得更高的估计精度，在运算复杂度方面优势明显。其中，基于相位差分的频率估计方法利用相位变化信