一种基于二阶互模糊函数的TDOA/FDOA联合参数估计算法

张柏林+王龙+吴宏超

【摘 要】为了降低TDOA和FDOA联合参数估计所消耗的时间，提高参数估计的时效性，通过对互模糊函数计算公式进行适当变换，将传统的直接互模糊函数TDOA/FDOA联合参数估计算法的二维TDOA/FDOA搜索算法变换为对信号内积进行快速傅里叶变换，再对变换后的数据展开二维搜索，这在很大程度上减小了TDOA/FDOA联合参数估计的计算量，从而提高参数估计的效率。并且还通过分组的方式，重构了傅里叶变换项，并进行相应的近似，进一步减小了计算量。仿真实验证明了算法的可行性和稳健性。

【关键词】干扰源定位；到达时差；互模糊函数

A kind of fuzzy function based on second-order mutual TDOA/FDOA joint parameter estimation algorithm

ZHANG Bo-lin WANG Long WU Hong-chao

（The Aviation University of Air Force， Changchun Jilin 130022， China）

【Abstract】In order to reduce the consumption of TDOA and FDOA joint parameter estimation by time， and improve the efficiency of the parameter estimation and based on the mutual transformation formula of fuzzy function properly， the traditional direct mutual fuzzy function parameter estimation algorithm of TDOA/FDOA joint transform 2 d TDOA/FDOA search algorithm for fast Fourier transform of signal inner product， after again to transform the data of two dimensional search， this is largely reduced the TDOA/FDOA joint parameter estimation calculation， so as to improve the efficiency of parameter estimation. And also through the way of grouping， reconstructed the Fourier transform， and the corresponding approximate， further reducing the amount of calculation. Simulation results prove the feasibility and robustness of the algorithm.

【Key words】Interference source location； Arrival time difference； Mutual ambiguity function

0 引言

随着对卫星通信业务需求的增长，现有的通信资源变得日趋紧张，竞争也愈演愈烈，外层电磁空间的电磁环境也在不断恶化。正常的通信业务常常遭受干扰，有效通信带宽被占用，正常的通信业务也因此常常发生中断，对于卫星干扰源的定位问题的研究成为近年来国内外的研究热点，受到了广泛的关注。

世界上精度较高的卫星干扰定位系统的核心技术都是采用地球同步轨道双星TDOA/FDOA干扰源定位原理。干扰源定位的实现步骤主要分为：首先获取TDOA和FDOA估计参数，然后根据获取的参数，结合定位算法来获取目标的准确位置，本文主要对参数估计进行研究，提出了一种基于二阶互模糊函数的TDOA/FDOA联合参数估计算法。

1 算法原理

我们假定接收站首先接收到主星转发的干扰信号x（n），为了提高计算效率，在接收站等待接收经邻星转发的干扰信号y（n）的同时，将x（n）分成R组如下[1-2]：

图4 四种类型信号TDOA/FDOA联合参数估计的计算时间

实验结果分析：由图2可以得出，在相同采样点数条件下，无论是直接互模糊函数TDOA/FDOA联合参数估计算法还是其快速计算方法都能精确地对信号的到达时间差进行估计。由图3可以得出，在相同采样点数条件下，直接互模糊函数TDOA/FDOA联合参数估计算法对到达频率差的估计精度明显优于其快速计算方法，但是随着采样点数的增加，两种算法的估计精度都在不断地提高，并且估计误差的差距也越来越小。由图4可以得出，在相同采样点数条件下，直接互模糊函数TDOA/FDOA联合参数估计算法获得参数估计所需要的时间明显多于其快速计算方法。随着采样点数的不断增加，两种算法获取参数估计所消耗的时间都会增多，但是可以看出，直接互模糊函数TDOA/FDOA联合参数估计算法的计算时间的增长速率明显大于其快速计算方法。因此，可以通过适当增加采样点数，来提高直接互模糊函数TDOA/FDOA联合参数估计快速计算方法的参数估计精度。综合考虑参数估计精度和计算效率等因素，快速计算方法优于直接互模糊函数TDOA/FDOA联合参数估计算法。

3 结论

本文首先对基于二阶互模糊函数TDOA/FDOA联合参数估计算法的基本原理进行了简单的介绍，然后通过实验对本文提出的算法进行了对比分析，验证了本文所提出的联合估计算法的正确性和可行性，对研究卫星干扰源定位技术有重要意义。

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[责任编辑：王楠]