短基线时差测向中的高精度时差估计算法研究

摘要

采用模拟时差测量方法的短基线时差法测向接收机,无论是星载平台还是地面车载平台,一般都存在着对慢上升沿雷达脉冲信号时差测量精度差的缺点。
　　 本课题基于明确的工程背景,主要解决针对雷达信号的高精度时差估计问题,特别是对慢上升沿雷达信号高精度时差估计算法的研究与改进,并最终将算法移植到短基线时差测向设备上。
　　 本文所做的研究工作可概括为两个部分:
　　 1)对现有的多种时差估计算法进行了详细的性能比较与总结。
　　 2)研究了多种适于雷达信号的高精度时差估计算法。包括:提出了解析互相关(ACC)算法、改进ACC算法、基于互信息的时差估计算法等,对这儿种算法首先给出理论推导和证明,详细阐述算法原理、给出算法的框图和实现过程,通过仿真对算法的性能进行了详尽的讨论,并给出了数字化实现的过程。
　　 各章的具体内容如下:
　　 第二章对基本相关法、广义相关时延估计方法及其包含的几种估计方法进行了归纳和总结,对算法原理、适用范围、优缺点和局限性进行分析、讨论。
　　 第三章研究了ACC算法,利用互相关函数的解析函数来确定包络函数的峰值。从而确定延时,避免了相位变化带来的影响。
　　 第四章研究了基于互信息的时差估计算法。对于两个平稳随机信号中的每一个信号,将其无限采样序列分成两部分来分别定义其过去部分和将来部分。时延被认为是一个使得无限长过去向量和无限长将来向量的互信息达到最小时的时移值。通过分析和推导得到了简单的互信息时差估计算法。
　　 为解决对常规雷达信号高精度时差估计技术,第五章讨论了改进ACC时差估计算法,通过Hilbert变换计算得剑R(τ)的解析函数(R)(τ),继而得到R(τ)的包络函数|Rc(τ-d)|-|(R)(τ)|,提高算法对载波相位误差的鲁棒性(Robustness);并通过插值技术提高估计精度。
　　 最后一章对各种算法建立仿真模型,给出各种算法的仿真结果,并对算法的性能作了讨论。本章最后还给出了采用相关法时差估计技术的短基线时差测向接收机的工程实施方案和实际试验结果。