一種基于二階互模糊函數的TDOA/FDOA聯合參數估計算法

張柏林+王龍+吳宏超

【摘 要】為了降低TDOA和FDOA聯合參數估計所消耗的時間，提高參數估計的時效性，通過對互模糊函數計算公式進行適當變換，將傳統的直接互模糊函數TDOA/FDOA聯合參數估計算法的二維TDOA/FDOA搜索算法變換為對信號內積進行快速傅里葉變換，再對變換后的數據展開二維搜索，這在很大程度上減小了TDOA/FDOA聯合參數估計的計算量，從而提高參數估計的效率。并且還通過分組的方式，重構了傅里葉變換項，并進行相應的近似，進一步減小了計算量。仿真實驗證明了算法的可行性和穩健性。

【關鍵詞】干擾源定位；到達時差；互模糊函數

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

隨著對衛星通信業務需求的增長，現有的通信資源變得日趨緊張，競爭也愈演愈烈，外層電磁空間的電磁環境也在不斷惡化。正常的通信業務常常遭受干擾，有效通信帶寬被占用，正常的通信業務也因此常常發生中斷，對于衛星干擾源的定位問題的研究成為近年來國內外的研究熱點，受到了廣泛的關注。

世界上精度較高的衛星干擾定位系統的核心技術都是采用地球同步軌道雙星TDOA/FDOA干擾源定位原理。干擾源定位的實現步驟主要分為：首先獲取TDOA和FDOA估計參數，然后根據獲取的參數，結合定位算法來獲取目標的準確位置，本文主要對參數估計進行研究，提出了一種基于二階互模糊函數的TDOA/FDOA聯合參數估計算法。

1 算法原理

我們假定接收站首先接收到主星轉發的干擾信號x（n），為了提高計算效率，在接收站等待接收經鄰星轉發的干擾信號y（n）的同時，將x（n）分成R組如下[1-2]：

圖4 四種類型信號TDOA/FDOA聯合參數估計的計算時間

實驗結果分析：由圖2可以得出，在相同采樣點數條件下，無論是直接互模糊函數TDOA/FDOA聯合參數估計算法還是其快速計算方法都能精確地對信號的到達時間差進行估計。由圖3可以得出，在相同采樣點數條件下，直接互模糊函數TDOA/FDOA聯合參數估計算法對到達頻率差的估計精度明顯優于其快速計算方法，但是隨著采樣點數的增加，兩種算法的估計精度都在不斷地提高，并且估計誤差的差距也越來越小。由圖4可以得出，在相同采樣點數條件下，直接互模糊函數TDOA/FDOA聯合參數估計算法獲得參數估計所需要的時間明顯多于其快速計算方法。隨著采樣點數的不斷增加，兩種算法獲取參數估計所消耗的時間都會增多，但是可以看出，直接互模糊函數TDOA/FDOA聯合參數估計算法的計算時間的增長速率明顯大于其快速計算方法。因此，可以通過適當增加采樣點數，來提高直接互模糊函數TDOA/FDOA聯合參數估計快速計算方法的參數估計精度。綜合考慮參數估計精度和計算效率等因素，快速計算方法優于直接互模糊函數TDOA/FDOA聯合參數估計算法。

3 結論

本文首先對基于二階互模糊函數TDOA/FDOA聯合參數估計算法的基本原理進行了簡單的介紹，然后通過實驗對本文提出的算法進行了對比分析，驗證了本文所提出的聯合估計算法的正確性和可行性，對研究衛星干擾源定位技術有重要意義。

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[責任編輯：王楠]