无源时差定位中时延估计方法的研究

摘要

随着无线通信技术的蓬勃发展,定位技术水平得到了不断提高,在军事、日常生产生活中所发挥的巨大作用也日臻明显。本文主要研究无源‘TDOA定位技术中的时间延迟估计问题。在无线电的定位技术中,无源TDOA定位技术以其隐蔽性强、机动灵活及定位精度高等优势获得越来越多的关注。时间延迟估计是无源TDOA定位的关键技术之一,其精度和效率直接影响着定位系统的性能,因此,对时间延迟估计进行深入研究具有重要的理论意义和工程实用价值。
　　 本文在系统地研究已有时间延迟估计技术的理论和方法的基础上,分析其估计原理和优缺点,给出两种改进的时延估计算法。具体内容如下:
　　 首先,概述课题研究的背景和意义,归纳无源定位技术的特点、分类和应用。简要介绍时间延迟估计技术的基本概念、基本类型、性能评价指标和基本模型,并分析时延估计技术的研究现状和发展趋势。给出本论文重点用到的高阶统计量和希尔伯特变换的理论推导,并强调它们的几条重要性质。
　　 其次,深入研究GCCHTS算法,针对该算法在相关噪声及低信噪比下时延估计精度不高的问题,给出一种改进方案,提出TOC-CHTS算法,详细描述TOC-CFITS算法的原理,总结TOC-CHTS算法的时延估计步骤。TOC-CHTS算法先对信号实施预处理,即先将同源带噪信号进行三阶累积量计算,再进行相关希尔伯特差值运算。理论分析和仿真实验表明,TOC-CHTS算法不仅可以降低相关噪声的影响,而且能在较低信噪比条件下得到准确的时延估计值,TOC-CHTS算法的时延估计性能要优于GCCt-ITS算法。
　　 然后,深入研究TOC-CATDE算法,该算法在实际应用中得到的总是时延的有偏估计,且不能在变信噪比条件下工作。基于此,本文给出一种改进方案,提出MTOC-CATDE算法,MTOC-CATDE算法通过增加一个增益迭代因子,可以实现对变信噪比的跟踪。系统地分析MTOC-CAIDE算法的原理及其收敛性条件,并对算法的时延估计步骤进行总结。理论分析和仿真实验表明,MTOC-CATDE算法可以在非相关、相关高斯背景噪声及变信噪比条件下,直接、准确地得到无偏的时延估计值,且与TOC-CATDE算法相比,MTOC-CATDE算法的时延估计精度更高,时延估计性能更优越。
　　 最后,总结全文,并对下一步研究工作作出展望。