实际COSPAS-SARSAT信号TOA估计算法研究

该文针对伽利略搜救系统中TOA高精度估计的需求,考虑了实际接收的COSPAS-SARSAT信号中信息位宽的不确定度和调制不对称度,提出了基于多维联合极大似然估计的TOA估计算法。文章首先介绍了含调制不对称度的COSPAS-SARSAT信号模型,然后推导了算法原理,并给出了具体的实现过程。Monte Carlo仿真结果表明,在34.8 dBHz的处理门限、调制不对称度为5%和-5%的极端条件下该算法得到的TOA估计的均方根误差小于13.5μs,满足15μs的系统指标要求,优于其他算法的估计精度。

伽利略搜救信号关键参数估计的克拉美—罗界

本文考虑信息位宽的不确定度,研究了伽利略搜救信号信息位宽、到达频率(FOA)和到达时间(TOA)估计的克拉美—罗界(CRB).首先推导了计算Fisher信息矩阵各元素的通用公式,然后推导得到了伽利略搜救信号Fisher信息矩阵各元素的计算表达式.具体计算时,利用单位冲激函数的性质和Parseval定理,将单位冲激函数的平方和转换到频域进行计算,得到了信息位宽、FOA和TOA估计的CRB的解析结果.数值分析和Monte Carlo仿真结果表明,该CRB具有有效性,可以用于评估信息位宽、FOA和TOA估计算法的性能.

伽利略搜救信号FOA和TOA精确估计算法

针对伽利略搜救系统中到达频率(FOA)和到达时间(TOA)高精度估计的需求,考虑到实际接收的信标信号中信息位宽未知的情况,提出了多维联合极大似然估计算法和体积重心算法相结合的FOA和TOA估计算法。在介绍信号模型的基础上推导了算法原理,给出了估计算法的具体实现过程。Monte Carlo仿真和实测结果表明,在34.8 dBHz的处理门限下,该算法得到的FOA和TOA估计的均方根误差分别小于0.03 Hz和9.5μs,优于0.05 Hz和11μs的系统指标要求。该算法目前已应用于伽利略中轨卫星地面用户终端(MEOLUT地面站)。

实际伽利略搜救信号参数估计的Cramer-Rao界

考虑调制不对称度和信息位宽的不确定度,研究了实际伽利略搜救信号信息位宽、到达频率(FOA)、到达时间(TOA)估计的Cramer-Rao界(CRB).推导了伽利略搜救信号Fisher信息矩阵中各元素的计算表达式,利用单位冲激函数的性质和Parseval定理,将单位冲激函数的平方和转换到频域进行计算,得到了信息位宽、FOA和TOA估计的CRB的解析结果.数值分析和Monte Carlo仿真结果表明,CRB具有有效性,可以用于评估上述参数估计算法的性能.

伽利略搜救信号FOA和TOA估计的克拉美-罗界

该文考虑信息位宽的不确定性,研究了单个伽利略搜救信号FOA(Frequency Of Arrival)和TOA(Time Of Arrival)估计的克拉美-罗界(CRB)。推导了伽利略搜救信号Fisher信息矩阵元素的计算表达式,利用单位冲激函数的性质和Parseval定理,将单位冲激函数的平方和转换到频域进行计算,得到了FOA和TOA估计的CRB的解析结果。数值分析,Monte Carlo仿真及实测结果表明,上述CRB具有有效性,可以用于评估上述参数估计算法的性能。

基于TP的伽利略搜救信号参数估计算法

针对伽利略搜救系统信标信息提取时对FOA、信息位宽和TOA的高精度估计要求,考虑到用户信息未知,提出基于TP(纯载波和位帧同步信息)的多维联合极大似然估计算法和体积重心算法相结合的FOA、信息位宽、TOA估计算法。推导算法原理,并根据参数之间的相关性将估计过程分为两步完成。Monte Carlo仿真和实测结果表明,在34.8dBHz的处理门限下,FOA、信息位宽、TOA估计的均方根误差分别小于0.14Hz、2.5μs和30μs,优于其他算法估计性能,为信标信息提取提供了保障。该算法目前已应用于伽利略MEOLUT地面站。

考虑调制不对称度的伽利略搜救信号参数估计算法

针对伽利略搜救系统中到达频率(FOA)、信息位宽和到达时间(TOA)高精度估计的需求,考虑到实际信号中信息位宽和调制不对称度未知的情况,给出了多维联合极大似然估计算法和体积重心算法相结合的FOA、信息位宽和TOA估计算法。首先简述了实际伽利略搜救信号模型,然后推导了算法原理,并给出了完整的参数估计实现步骤。优化关键参数后,Monte Carlo仿真结果表明,在34.8d BHz的处理门限下,该算法得到的FOA、信息位宽和TOA估计的均方根误差分别小于0.03Hz、0.23μs和12μs,信息位宽和TOA精度较以往算法分别提高约23%和12%。