基于二次判决的差分匹配滤波器时间戳估计

在深入分析差分匹配滤波器法标记应答信号前导单脉冲过0点时间戳的基础上,针对高信噪比情况下到达时间(TOA,time of arrival)检测精确度依然存在的问题,提出了基于二次判决的差分匹配滤波器过0点检测与时间戳标记方法,并通过差分匹配滤波器输出信号的过0点分布、TOA测量精确度和多点定位(MLAT,multilateration)系统定位精确度三方面的仿真实验验证了改进方法在过0点检测的准确性和稳健性。模拟仿真结果表明:改进算法具有时间戳标记准确度高、TOA测量精确度高和初始定位精确度高的优点,且随着输入信号信噪比的增大,改进算法的TOA检测均方根误差趋近于0。在信号信噪比大于20 dB时,应用于MLAT系统的定位误差小于0.87 m。

S模式前导脉冲过零点提取与TOA时间戳精确度研究

前导脉冲信号到达时间(Time of arrival,TOA)估计精确度直接影响多点定位精确度。在差分匹配滤波器数学模型基础上,分析理想脉冲信号差分匹配滤波器TOA精确度与采样频率的关系。讨论非理想脉冲信号之间的时间结构关系,提出基于S模式前导四脉冲信号构造差分匹配滤波器校准时间戳的改进算法,实现过零点的准确估计。从信噪比、采样频率和复杂度仿真数据输出的均方根误差对比可见,通过四脉冲滤波获得的TOA精确度要比单脉冲和双脉冲滤波获得TOA精确度高。匹配滤波器和差分匹配滤波器TOA精确度对比分析结果表明,修正的差分匹配滤波器算法有更好的效果。在采样频率40 MHz、信噪比为40 dB时,四脉冲信号差分匹配滤波器TOA精确度为0.4027μs,远远小于国际民航组织规定的时间误差精度最大值25μs。最后实际空管运行数据验证结果证明了本文修正算法估算TOA的精确度和可用性。

多点定位系统脉冲到达时间测量技术研究

论文研究了机场场面多点定位系统(Multilateration,MLAT)传统脉冲到达时间测量技术(固定门限测量),分析了其误差引入因素及相应消除方法。从脉冲沿到达时间的精度、统计估计方法的最优估计提出了一种差分匹配滤波法测量脉冲到达时间。最后,在差分匹配滤波法的基础上,从提高信噪比的角度提出了一种改进的多脉冲积累差分匹配滤波法。

一种用于多点定位监视系统的TOA估计方法

信号的TOA估计精度是决定多点定位监视系统目标位置精度的关键因素之一。由于噪声的影响,传统的信号到达时间估计方法会带来较大的系统时间同步误差,从而影响所监视目标位置精度。针对多点定位系统对信号的到达时间的高精度要求,本文提出了一种基于差分匹配滤波的信号到达时间测量方法。在多点定位监视系统建模的基础上,本文对传统到达时间估计方法和本文所采用估计方法的误差进行了对比分析,仿真结果验证了本文算法的有效性,工程实践应用验证了本文方法的实用性。

基于分段相关的GPS快速捕获系统设计

随着对接收机定位速度要求不断提高,接收机的捕获速度成为一个重要制约因素。针对捕获算法计算量大的问题,设计了一种基于分段相关和折叠差分匹配滤波器的捕获方法。它不但能将多普勒—码相位两维搜索变为码相位一维搜索,而且能大大减小计算量和降低资源消耗。进行了实验,实验结果表明该系统具有较强的捕获能力。

基于前导脉冲信号的到达时间精确度分析

为提高定位系统的定位精确度,提出一种前导四脉冲信号差分匹配滤波器到达时间(TOA)估计算法。使用双脉冲和四脉冲信号评估差分匹配滤波器,该算法提高了前导脉冲信号TOA估计精度。从脉冲个数、信噪比(SNR)角度对差分匹配滤波器输出的方均根误差进行对比,得到四脉冲信号TOA估计精确度优于单脉冲信号的结论。在SNR为20 dB时,四脉冲信号的TOA估计精确度达3.8947 ns,远低于国际民航组织规定的时间误差精确度最大值25 ns。天津机场终端区设置的ADS-B接收机接收到的实时数据和同等条件下的仿真数据均验证了所提算法TOA估计的精确度和稳定性。