结合信号重心的TDOA窄带信号时延估计

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摘 要

论文阐述了针对TDOA窄带信号时延估计的发展现状和背景，并分析了噪声对时延估计结果的影响。在互相关算法的基础上，提出了一种适用于窄带时延估计的新方法。该算法通过对互相关波形进行带阈值的平方加权重心计算，有效避免了波峰处噪声的影响，具有较好的抗扰性能。通过理论分析和计算机仿真表明了该算法的有效性，并通过与其他算法比较，验证了本文算法在达到同等计算精度的情况下，具有极少的计算量，适合工程应用。

【关键词】时延估计 窄带信号 信号重心 阈值确定

针对TDOA时延估计方法，已经由简单的互相关算法发展到广义互相关算法，从时域估计也发展到了频率估计，由非参数估计发展到参数估计[1]。其中互相关方法依旧是工程上广泛应用的方法，常用的方法有二次互相关法[2]、广义互相关法、循环相关法、谱相关法和波形比较法[3]以及Music算法[4]。在很多情况下，由于无线电系统接收到的信号多为窄带信号，系统的采样频率也很高 ，这就导致采集到的信号归一化带宽（即绝对带宽与采样频率之比）很窄[5]。

本文在研究多种相关时延估计方法的基础上，将互相关算法与信号重心计算相结合，提出了一种新的时延估计。该方法利用对主瓣波峰处的计算，有效避免的峰值点不够准确的问题，提高了时延估计的精度。并与快速Music算法等多种算法进行比较，具有较好的抗扰性能。本文对新算法进行实验、分析，并通过计算机仿真验证了该算法的有效性。

1 相关时延估计方法

3 实验结果

4 结语

论文将信号重心计算推广应用于tdoa窄带信号时延估计中，利用重心计算的稳定性有效避免了错误波峰对时延结果的影响，并且计算量大大减少。实验表明，使用该算法同样可以在低信噪比、窄带宽的情况下使用，在与Music算法、波形比较法等其他算法相比，其具有更好的工程应用价值，更利于工程实现，

参考文献

[1]解家宝，武传华，付世平.无源定位中时延估计方法研究[J].舰船电子对抗，2008.31（6）：26-29.

[2]唐娟，行鸿彦.基于二次相关的时延估计方法[J].计算机工程，2007.33（21）：265-267.

[3]高阳，邱天爽，赵燕斌.一种基于相关系数的窄带时间延迟估计方法[OL].2008（12）.31.

[4]王学猛，苏立，王斌.一种改进的Root-MUSIC快速算法[J].信息工程大学学报，2010.11（6）：724-728.

[5]蒋伊琳，司锡才.基于互相关和MUSIC算法的时延估计[J]弹箭与制导学报，2009.29（5）：208-211.

[6]梅璐璐，林京.信号群延迟估计方法研究[J].仪器仪表学报，2009.30（1）：50-54.

[7]丁向辉，李平，孟晓辉.结合信号重心与ASDF估计超声窄带信号时延[J].数据采集与处理，2011.26（6）：718-722.

作者简介

邓可为（1989-），男，硕士研究生，主要研究方向：无线电信号监测，计算机控制与管理。

龚晓峰（1963-），男，博士，副教授，主要研究方向：无线电信号监控，计算机控制与管理。

作者单位

四川大学电气信息学院 四川省成都市 610065