本發(fā)明屬于電子對抗，具體涉及一種基于數據分段的互模糊函數時頻差計算方法。

背景技術：

1、時頻差定位系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎是獲取時差/頻差(tdoa/fdoa)參數。兩個參數是由于信號傳播過程中路徑和徑向速度不同而產生，通常采用時頻分析方法實現(xiàn)參數的聯(lián)合估計。當前用于時頻分析的方法很多，整體而言，可以歸納如下三類：基于二階統(tǒng)計量的tdoa/fdoa聯(lián)合估計算法，基于高階統(tǒng)計量的tdoa/fdoa聯(lián)合估計算法，基于信號循環(huán)平穩(wěn)特性的tdoa/fdoa聯(lián)合估計算法。在衛(wèi)星信號輻射源定位應用中，因為衛(wèi)星接收到的輻射源信號噪聲往往是獨立的，因此基于二階統(tǒng)計量互相關函數是有效的，是一種計算量相對較小的方法，得到了廣泛的應用。

2、在衛(wèi)星信號輻射源定位中，由于輻射源往往是采用定向天線進行通信，因此采用多站進行時差定位時，副站都接收的是輻射源旁瓣信號，從而信噪比非常低，一般是-40db以下。為了對這一類輻射源進行定位，需要通過提高處理增益(時間帶寬積)，才能提取輻射源信號站間的時頻差。

3、提高時間帶寬積導致參與互模糊函數計算的采樣點顯著增加，在提取-40db信號時頻差時，需要1m～100m樣點數循環(huán)fft計算，而現(xiàn)有的硬件資源fft計算核一般只能支持64k點fft，使得fpga上很難實現(xiàn)高處理增益的互模糊函數處理。

技術實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明通過將數據分段來實現(xiàn)互模糊函數的計算，由于數據分段降低了fft計算樣點數，但也降低了頻差提取的分辨率，通過局部頻域插值可獲取高精度頻差，從而在fpga上實現(xiàn)高處理增益的互模糊函數計算。

2、本發(fā)明的技術方案為：

3、一種基于數據分段的互模糊函數時頻差計算方法，包括以下步驟：

4、s1、對信號數據進行分段后并進行共軛相乘，得到對應的頻譜，具體為：定義兩路信號數據為s1?s2，每路數據的長度都為l，將每路數據分為m段，每段長度為n，共軛相乘后的數據為sm，對應的頻譜為：

5、

6、其中,s1(n)是s1的離散表達方式，n＝0,1,…n-1，是s2的離散共軛表達方式；

7、s2、固定s1，對s2進行循環(huán)移位，每移位一個采樣點按照s1中公式進行一次分段頻譜計算，從而得到數據分段后的互模糊函數計算結果：

8、

9、其中，t，f分別表示時差和頻差，t表示信號用于相關積累的時間，axy表示帶有噪聲的兩路信號進行互模糊函數計算；ass表示沒有噪聲的兩路信號互模糊函數計算，d0表示兩路信號的時差，fd表示兩路信號的頻差；

10、s3、尋找互模糊函數計算結果的模值的最大值，對應的結果作為時差和頻差粗估計結果：

11、

12、其中，分別為時差和頻差的估計值；

13、s4、根據得到的時差粗估計結果對第二路信號進行補償，然后將第一路信號與補償后的第二路信號共軛相乘，對應的頻譜為：

14、

15、根據得到的頻差粗估計結果確定czt范圍，利用czt快速計算得到共軛相乘結果的細化頻譜：

16、

17、其中，l'表示經過czt細化后的頻譜點數，k'屬于粗估頻譜范圍，m'表示細化頻譜對應的等效分段數；

18、基于s(k')模值對應最大的頻率，得到頻差精估計結果；

19、s5、根據得到的頻差精估計結果對第二路信號進行補償得到s2'，利用快速傅里葉變換求s1和s2'的相關值獲取時差粗估計結果：

20、

21、其中，s1(k)、s2*(k)分別為兩路信號的頻譜和共軛頻譜；

22、s6、根據時差粗估計結果，計算局部時域插值，得到高精度時差估計結果，具體為：

23、令nk＝[n2+k2-(k-n)2]/2，并對頻譜補零，使得數據長度為l，則：

24、

25、由于只需要得到某個區(qū)間的時域值，其中0≤p,p+m≤l-1，可得：

26、

27、p＝l/n×r0-m/2

28、令插值后的相關函數表達式如下：

29、

30、對z(k)和h(k)作一個卷積運算，求最大值對應的n，即為高精度的時差估計值。

31、本發(fā)明的有益效果為，本發(fā)明的方法可以降低互模糊函數的計算中fft點數，能夠適應fpga硬件資源實現(xiàn)互模糊函數計算，速度快、不損失精度。

技術特征：

1.一種基于數據分段的互模糊函數時頻差計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術總結
本發(fā)明屬于電子對抗技術領域，具體涉及一種基于數據分段的互模糊函數時頻差計算方法。本發(fā)明通過將數據分段來實現(xiàn)互模糊函數的計算，由于數據分段降低了FFT計算樣點數，但也降低了頻差提取的分辨率，通過局部頻域插值可獲取高精度頻差，從而在FPGA上實現(xiàn)高處理增益的互模糊函數計算。本發(fā)明的方法可以降低互模糊函數的計算中FFT點數，能夠適應FPGA硬件資源實現(xiàn)互模糊函數計算，速度快、不損失精度。

技術研發(fā)人員：夏暢雄,萬群,謝偉,呂夢柔,李亞斌
受保護的技術使用者：電子科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9