[发明专利]一种异地本振一致性误差下的基带时差估计方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理技术，特别涉及时差定位系统中的时差高精度测量。 

背景技术

时差估计技术广泛应用于雷达、声纳、语音增强、自动相机跟踪等，特别是在辐射源定位中，时差估计技术具有重要的应用价值。针对辐射源时差定位系统，辐射源辐射出的电磁信号被异地的两接收机截获到，并通过时差估计算法测量出两截获信号间的到达时间差(TDOA)。 

时差估计技术一般可以在接收机的中频或基带来实现，中频实现时差估计的主要缺点是中频数据流太大，这给数据的传输与实时处理都带来很大的困难，考虑到这一实际困难，在基带实现时差估计是较理想的选择。 

最常用且有效的时差估计方法是广义互相关法，但是面对实际工程问题时，直接利用经典时延估计方法进行时差测量的精度将受限于基带数据样本点间时间间隔，由于基带采样率较低，传统相关法给出的整数倍样本点间隔的时差估计结果的精度显然是不能满足实际工程需要；同时，在射频信号下变频到基带的过程中，要做到接收机内严格的载波同步或者是接收机间的本地载波频率及相位的高度一致性都是很困难的，两异地接收机中本地振荡器(LO)会出现一致性误差，这将会导致两接收机处基带信号时延关系的变化，这些都会影响到最终的时差估计结果。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够克服异地接收机本振间频率一致性误差与相位一致性误差的高精度的基带时差估计方法。 

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种本振一致性误差下的基带时差估计方法，包括以下步骤： 

1）对第1接收机与第2接收机接收到的射频RF信号进行下变频处理得到基带数字信号，对基带数字信号进行去均值与归一化处理得到时差测量所需要基带观测数据y₁、y₂； 

2）引入两分离接收机混频本振间的频率一致性误差与相位一致性误差构造进行时差估计的目标函数其中，τ_t,2,1表示第2个接收机与第1个接收机间的信号到达时间差值；f_2,1表示两异地接收机本振间的频率一致性误差； 表示两接收机1、2间的相位一致性误差；Re表示取实部，y₁(τ_t,2,1)表示接收机1接收到的 信号经过时延τ_t,2,1后的信号，H表示共轭转置；y₁(τ_t,2,1)=[y₁[0-τ_t,2,1/T_δ]…y₁[n-τ_t,2,1/T_δ]…y₁[N-1-τ_t,2,1/T_δ]]^T，变量n为整数，其范围为0至N-1，N表示基带样本点总数，T_δ表示基带相邻样本点时间间隔，接收机2处的观测数据y₂=[y₂[0]y₂[1]…y₂[n]…y₂[N-1]]^T；矩阵为： 

3）对目标函数进行峰值搜索，通过搜索到的目标函数峰值点对应的时间差值τ_t,2,1得到时差估计值∧表示估计值，arg max表示寻找具有最大评分的参量；T表示矩阵转置。 

本发明在估计时差时考虑了异地接收机本振间频率一致性误差以及初始相位一致性误差，这些误差在实际工程中总是存在的，若不考虑这些误差直接利用传统方法进行时差测量，其时差测量的准确性肯定会受到影响，本发明将这些误差考虑进入时差测量的数据模型中，并根据该模型估计时差不但会减小时差测量系统对异地本振的频率及相位的一致性要求，而且能够提高时差估计的性能。 

由于目标函数L₁包含3个未知量，需要进行三维搜索，因此计算复杂度较高，为了利于工程实现，需要减少运算量。本发明提供了减少运算量的降维处理方法：