[发明专利]一种基于匹配自相关算法的雷达信号TOA估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于匹配自相关算法的雷达信号TOA估计方法。

背景技术

经典的信号TOA估计算法是基于信号参数已知条件下的匹配滤波器，而传统的匹配滤波器是在信噪比最大准则下推导出的一种维纳滤波器，对于输入信号，与其匹配的最佳滤波器是与其共轭反向并有一定时间延迟的一个滤波器。对于不同类型的输入信号，只要知道信号参数，便可以设计出最佳的匹配滤波器。但是这样的信号TOA估计算法必须建立在信号参数已知的条件下，而对于信号参数部分已知的情况则不适用。因此在信号参数部分已知条件下，找出一种不完全依赖信号参数的方法，在低信噪比条件下估计信号的TOA显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有信号估计必须建立在信号参数已知的条件下的问题，而提出一种基于匹配自相关算法的信号TOA估计方法。

一种基于匹配自相关算法的雷达信号TOA估计方法具体过程为：

步骤一、确定雷达信号的自相关函数和双检测门限；通过双检测门限检测得出雷达信号起、止时间的粗估计；

步骤二、根据步骤一得出的雷达信号起、止时间的粗估计值对雷达信号未知的参数进行估计，得出发射的雷达信号模型；

步骤三、通过发射的雷达信号模型得出匹配滤波的响应；

步骤四、根据步骤三得到的匹配滤波的响应对接收的雷达信号进行匹配滤波，得到匹配后的雷达信号，找到匹配后雷达信号的峰值点即为雷达信号TOA；

所述TOA为雷达信号到达时间。

本发明的有益效果为：

本方法提出一种基于匹配相关算法的雷达信号TOA估计方法，相比于传统算法，本算法不需要信号所有的先验知识，算法简单，可实时检测信号。首先需要做一次自相关运算，并通过采用双门限检测，提高检测概率，同时粗略估计出信号的截止时间，从而估计信号的未知参数，之后再做一次匹配滤波运算，最后便可以精确估计出信号的TOA。如图6可精确得出TOA估计为7200；如表1可得出在参数完全未知时，现有技术利用自相关算法估计信号TOA测量精度为17.5ns，在参数部分未知时，本发明利用匹配自相关算法估计信号TOA测量精度为0ns。

附图说明

图1为本发明接收雷达复数信号示意图；

图2为本发明接收雷达复数信号自相关处理示意图；

图3为本发明发射雷达复数信号频谱示意图；

图4为本发明接收雷达复数信号频谱示意图；

图5为本发明输出雷达复数信号频谱示意图；

图6为本发明输出雷达复数信号时域示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种基于匹配自相关算法的雷达信号TOA估计方法具体过程为：

步骤一、确定雷达信号的自相关函数和双检测门限；通过双检测门限检测得出雷达信号起、止时间的粗估计；

步骤二、根据步骤一得出的雷达信号起、止时间的粗估计值对雷达信号未知的参数进行估计，得出发射的雷达信号模型；

步骤三、通过发射的雷达信号模型得出匹配滤波的响应；

步骤四、根据步骤三得到的匹配滤波的响应对接收的雷达信号进行匹配滤波，得到匹配后的雷达信号，找到匹配后雷达信号的峰值点即为雷达信号TOA；

所述TOA为雷达信号到达时间(B雷达发送的信号到达C雷达的时间点)。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述步骤一中确定雷达信号的自相关函数和双检测门限；通过双检测门限检测得出雷达信号起、止时间的粗估计；具体过程为：

步骤一一、确定雷达信号的自相关函数，假设雷达接收到的信号为m(t)＝s(t)+n(t)，

其中，m(t)为雷达接收到的信号，s(t)为雷达信号，n(t)为高斯白噪声；

采用正交采样的方法把雷达接收到的信号m(t)变成复数信号

其中，A为复数信号幅度，为初始相位，f为载频，L(i)为复噪声，m(i)为复数信号，j为虚数单位，j²＝-1，i为采样点个数(连续信号离散后的点)，取值为正整数，△t为采样时间；

自相关函数为

将(1)带入(2)，得出自相关函数k(i)＝NA²e^-j2πf△t+L' (3)