高分辨率多径时延测量算法.pdf

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1、上海航天AEROSPACESHANGHAI2010年第6期文章编号：1006—1630(2010)06—0052—05高分辨率多径时延测量算法黎英云1，马洪2(1．华中科技大学信息学院，湖北武汉430074，2．武汉光电国家实验室(筹)，湖北武汉430074)摘要：提出一种基于最小二乘准则的高分辨率多径信号时延测量方法。对参考信号作三阶样条插值获得每条多径信号最小二乘意义的最优估计，用每条多径信号的测量值重构接收信号，通过反复迭代使重构信号是接收信号最小二乘意义的最优估计，实现多径信号的时延测量。仿真结果表明：新算法在低信噪比、窄带信号条

2、件下仍能获得较高的时延测量精度，性能优于MUSIC类时差测量算法。关键词：时延测量}窄带多径信号；最小二乘准则；三阶样条插值中图分类号：TN911．7文献标示码：AHigh—ResolutionAlgorithmofTimeDelayEstimationinMultipathEnvironmentsLIYing-yunl，MAHon92(1．DepartmentofElectronicsandInformationEngineering，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，WuhanHubei

3、430074，China；2．WuhanNationalLabforOptoelectronics，WuhanHubei430074，China)Abstract：Anewhigh-resolutionalgorithmfortimedelayestimationofmultipathpropagationsignalsbasedonleastsquarecriterionwasproposedinthispaper．Thereceiveddatawasdecomposedintothesignalcomponentsandthentoe

4、stimatetheamplitudeandtimedelayofeachsignalcomponentseparately，whilethecubicsplineinterpolationbeingusedandbasedonleastsquarecriterion．Thereceiveddatawasreconstructedbysignalcomponentsthroughiteratedbackandforthtoletthereconstructsdatatobethebestestimationofthereceiveddat

5、a．Thesimulationresultsshowedthatthealgorithmwasveryrobustunderthelowsignal—to-noiseratio(SNR)，whichcouldprovidehigh-resolutionandaccuracytimedelayestimationinlowSNR，narrowbandsignalandmuhipathenvironmentsandhavethebetterperformancethanmultiple-signal-classification(MUSIC)

6、methodoftimedifferencemeasurement．Keywords：Timedelayestimation；Narrowbandsignalmuhipathsignals；Leastsquarecriterion；Cubicsplinein—terpolation0引言时延测量是目标定位跟踪系统的关键技术，在声纳、雷达、地震、地球物理勘探、生物医学等领域应用广泛，是信号处理的一个重要研究内容。最基本的时延测量方法是互相关法[1]。噪声、干扰的影响和源信号功率谱的不平坦特性，常使互相关法的时延测量精度较差且分辨率难以小于源

7、信号的相干时收稿日期：2008—09—20；修回日期：2008—12—25基金项目：国家自然科学基金(60496315)；航天支撑技术基金(20060307)作者简介：黎英云(1974一)，男，博士生，主要从事无源定位系统研究．间[2]。近年来，提出了多种基于互相关法的时延测量算法，多数针对数字通信信号，在解决部分特定问题时有一定的优越性，但时延测量精度、分辨率常受源信号带宽、信噪比的严重制约[2~4]。文献E53提出基于最Ib__-乘准则的三阶样条插值时延测量算法可对采样信号进行连续时延测量，时延测量分辨率高于传统互相关法，在低信噪比条

8、件下仍能获得较高时延测量分辨率，但该算法仅适于2路信号的时延测量，不能直接用于多径信号的时延测量。基于最dx--乘准则的多径信号时延测量算法有多种，这些算法的最显著特性是将多维优化问题分解成一