多星协同下微弱回波信号时延和多普勒频移联合估计方法.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CN106597407A(43)申请公布日2017.04.26(21)申请号201611111559.7(22)申请日2016.12.06(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号西安电子科技大学申请人西安中电科西电科大雷达技术协同创新研究院有限公司(72)发明人李兵兵刘鹏刘明骞(74)专利代理机构西安长和专利代理有限公司61227代理人黄伟洪(51)Int.Cl.G01S7/41(2006.01)权利要求书8页说明书19页附图3页(54)发明名称多星协同下微弱回波信号时延和多普勒频移联合估计方法(57)摘要本发明公开了一种多星协同下微弱回波信号时延和多普勒频移联合估计方法，对参考通道中的多个直达波信号进行分离；对回波通道中的直达波信号和多径信号进行自适应抑制；对回波通道中的信号和不同的直达波信号分别进行基于四项加权分数傅里叶变换的四阶循环累积量互模糊函数处理得到多个特征量；对模糊函数峰值进行谱峰提取后对应的坐标即为时延和多普勒频移的估计值；对多组时延和多普勒频移的估计值进行转化为目标到接收机的距离和速度进行数据融合，并通过数据融合后的距离和速度值再转化为多组时延和多普勒的估计值，从而估计出多星协同下微弱回波信号的时延和多普勒频移。当信噪比大于-10dB时，信噪比估计的归一化均方误差小于1。CN106597407ACN106597407A权利要求书1/8页1.一种多星协同下微弱回波信号时延和多普勒频移联合估计方法，其特征在于，所述多星协同下微弱回波信号时延和多普勒频移联合估计方法包括以下步骤：步骤一，利用多个不同的带通滤波器对参考通道中的多个直达波信号进行分离；根据正交投影矩阵的机理对回波通道中的直达波信号和多径信号进行自适应抑制；步骤二，通过对回波通道中的信号和不同的直达波信号分别进行基于四项加权分数傅里叶变换的四阶循环累积量互模糊函数处理得到多个特征量；通过对模糊函数峰值进行谱峰提取后对应的坐标即为时延和多普勒频移的估计值；步骤三，对多组时延和多普勒频移的估计值进行转化为目标到接收机的距离和速度进行数据融合，并通过数据融合后的距离和速度值再转化为多组时延和多普勒的估计值，从而估计出多星协同下微弱回波信号的时延和多普勒频移。2.如权利要求1所述的多星协同下微弱回波信号时延和多普勒频移联合估计方法，其特征在于，所述带通滤波器的系统函数为：其中，ak和br为带通滤波器的系数，ωp为带通滤波器的通带上边界频率，ωpu为通带下边界频率，ωs为阻带上边界频率，ωsu为阻带下边界频率，αp为通带最大衰减，αs为阻带最小衰减。3.如权利要求1所述的多星协同下微弱回波信号时延和多普勒频移联合估计方法，其特征在于，经过分离之后，参考通道中的多个直达波信号xi(t)表示为:xi(t)＝risi(t)+n(t)；监测通道中的回波信号z(t)模型描述为：其中，M为不同体制卫星下的回波信号的个数，n(t),n′(t)为均值为零的平稳高斯白噪声，si(t)是不同的直达波信号，ri为参考通道中的不同直达波信号的幅度，rη′为回波信号的幅度，Dη为回波信号相对应直达波的时延，为回波信号相对应直达波的多普勒频移，Ωη为监测通道中的直达波信号的幅度，H为监测通道中多径信道的径数，ωηj为第η个卫星的直达波信号经过第j条径之后的幅度，τηj为第η个卫星的直达波信号经过第j条多径之后的时延。4.如权利要求1所述的多星协同下微弱回波信号时延和多普勒频移联合估计方法，其特征在于，对监测通道中的直达波和多径信号的抑制采用并行序列抵消算法，具体的步骤如下：首先对个个直达波信号和监测通道信号进行采样，采样后的信号表示如下：直达波信号：Txi＝[xi[-R+1],xi[-R+2]，......，xi[N-1]]；其中i＝1,2,3,......,M，M为接收机同时接收到的直达波信号的个数；xi代表不同的直2CN106597407A权利要求书2/8页达波信号，N为采样点数，R为参考信号相对于监测通道信号多出来的采样点；xi[·]表示第i个直达波的不同采样点；监测通道信号：z＝[z[0],z[1]，......，z[N-1]]T；令NB＝N/b，其中N表示原始信号的总长度，b表示信号分段后的段数，NB表示分段后每段信号的长度，分段后的信号表示如下：进行直达波和杂波抑制之后的检测通道信号表示为：y(t)为监测通道中抑制直达波和多径干扰后的信号，并且y(t)只包含回波信号和噪声；y(t)表示为：5.如权利要求1所述的多星协同下微弱回波信号时延和多普勒频移联合估计方法，其特征在于，基于四项加权分数傅里叶变换的四阶循环累积量互模糊函数的处理得到不同的特征量具体包括：首先，对经过分离的直达