高低轨双星被动定位系统中时变TDOA/FDOA估计方法研究

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在现代通信中，卫星通信具有极其重要的地位，能够保证在极端环境下以及紧急情况发生时的通信需求，而对恶意干扰源的被动定位则是保障卫星通信的一个重要方面。能否对干扰源快速精准的被动定位将直接影响着卫星通信的可靠性。本文首先针对世界范围内现有的使用广泛的星载无源被动定位系统进行介绍，并对其被动定位系统中的定位参数TDOA和FDOA进行简要的分析，深入研究了TDOA和FDOA估计误差大的原因及其消除方法。本文针对以下几个方面进行了研究：
　　1、高精度四阶互模糊函数频差估计方法的研究
　　介绍了使用较为广泛的有互模糊函数方法以及四阶互模糊函数时频差估计方法。针对这两种方法在实际使用时均常常利用计算效率高的快速傅立叶变换方法来替代互模糊函数中的相关运算，但是受快速傅立叶变换长度的影响，频差估计的分辨率会有所降低的问题，本文提出了一种高精度四阶互模糊函数的频差估计方法。在计算数据的傅立叶变换长度不变的条件下，仅仅增加一小部分计算量就能够显著提高频差的估计精度。
　　2、快速时变时频差估计方法的研究
　　针对现有的基于星载时频差估计模型当中，均以窄带信号为参考模型，忽略由多普勒效应引起的信号包络的压缩或展宽的影响，这样就假定了信号的时差和频差是相互独立的。多普勒效应还会对信号的包络产生影响，使得定位主星和定位辅星信号直接的相关性降低，造成时差和频差的估计误差增大。针对时变TDOA/FDOA的估计，可以利用运动参数补偿的思想来消除时频差时变性的影响。虽然，这种方法对于提升时差和频差的估计性能良好，却需要消耗大量的计算时间，使得这种算法的实时性差，不利于实际应用。本文提出了一种快速时变时频差估计方法，利用频差呈线性变化的特点，利用多次连续的采样数据近似估计出频差的变化速度，因此可以进一步对已估计出的TDOA/FDOA进行修正，来减小TDOA/FDOA估计的误差，提升估计的精度，极大的减小计算时间。
　　3、连续连续快速时变时频差估计方法的研究
　　针对实际应用中连续被动定位的需求，在快速时变时频差估计方法的基础之上，本文提出了一种基于最小二乘的连续快速时变时频差估计方法。通过利用最小二乘法线性拟合出多段连续的采样数据的TDOA/FDOA估计值的变化曲线，以此来估计出时变TDOA/FDOA的变化规律及各时刻的TDOA/FDOA。

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作者
张冕;
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作者单位

西安电子科技大学;

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授予单位西安电子科技大学;
学科军队指挥学
授予学位硕士
导师姓名李赞;
年度 2017
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类噪声与干扰;
关键词
卫星通信; 恶意干扰源; 双星被动定位; 模糊函数; 时频差估计; 傅立叶变换;

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