跳頻信號的歸一化多普勒頻差最大似然估計

王 旭1，謝 磊，張孔明1，何子述

(1.西南電子電信技術研究所，成都610041；2.電子科技大學 電子工程學院，成都611731)

1 引 言

跳頻是最常用的擴頻方式之一，應用廣泛，提高跳頻通信信號的無源定位性能具有重要的意義[1]。本文研究無源雙站對運動目標定位涉及的跳頻信號多普勒頻差估計問題，而關于雙站情況下利用到達時間差(Time Difference of Arrival，TDOA)和多普勒頻差(Frequency Difference of Arrival，FDOA)對運動輻射源目標進行無源定位的機理在相關文獻中已有論述[2-4]。

FDOA指某一運動目標相對于兩個定位站的多普勒頻率的差值。利用FDOA和TDOA可以實現目標定位、跟蹤等[5-8]。對于運動目標的FDOA和TDOA的聯合估計，常見的算法包括基于子空間的頻域高分辨時差測量算法[9]、基于盲波束形成的方法[10-11]和Hough變換[12]等，而這些算法往往涉及到自相關矩陣的求逆或者譜分解，計算量比較大。文獻[13-14]中提到基于最大似然估計的TDOA和FDOA估計方法，分別針對相干短脈沖信號和弱平穩的數字通信信號，并且是基于單基站的情形。而針對跳頻信號，國內外有不少學者進行了研究。文獻[15]提出了一種基于跳頻信號特征提取參考頻率點處的相位差求TDOA。這種方法從原理上講借鑒了譜相關擬合相位的思路，估計精度較高，但要對相位解模糊，計算復雜。文獻[16]基于跳頻信號模型的特征，利用不同碼元之間的相位差分來估計TDOA。這種算法計算效率高，但要求對載波差的估計足夠精確，而該精度主要依賴于符號持續時間，往往單個符號的跳頻信號持續時間較短，導致對載波差的估計不準確，并且這種方法也存在相位模糊的問題需要解決。……