一種基于sft的ins輔助bds信號快速捕獲方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種基于稀疏傅里葉變換的INS輔助BDS信號快速捕獲方法，屬于衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域。本方法包括：通過天線接收北斗衛(wèi)星信號，經(jīng)過射頻模塊處理后得到中頻信號；利用INS的慣性信息和衛(wèi)星星歷計算多普勒頻率，并引入到本地載波NCO中，調(diào)整本地載波NCO的搜索頻率范圍，輸出本地載波正余弦兩路信號；將中頻信號與本地載波混頻，得到的同相I支路和正交Q支路信號構(gòu)成復(fù)數(shù)序列，對復(fù)數(shù)序列和本地偽碼求快速傅里葉變換，將結(jié)果進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘；將相乘結(jié)果進(jìn)行稀疏傅里葉變換得到的信號峰值，判斷是否成功捕獲。本發(fā)明可以大幅縮小BDS信號的頻率預(yù)估范圍，簡化IFFT運(yùn)算的同時，保證了捕獲性能，大幅降低運(yùn)算量，減少硬件消耗。
【專利說明】
_種基于SFT的I NS輔助BDS信號快速捕獲方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于稀疏傅里葉變換(SFT)的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS)輔助BDS信號快 速捕獲方法，尤其適用于高動態(tài)環(huán)境下的捕獲，屬于衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)已成為世界各國在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中的重要武器組成部分。北斗 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)是中國自行研制、自主控制的衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)亞太地區(qū)的 定位、導(dǎo)航、授時、短報文等服務(wù);BDS將在我國經(jīng)濟(jì)軍事社會的發(fā)展中發(fā)揮重大作用。
[0003] 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，具有高精度、低成本、定位誤差不隨時間積 累等諸多優(yōu)點(diǎn)，但是在尚動態(tài)環(huán)境下存在先天的局限性 不易捕獲和跟蹤衛(wèi)星載波?目 號，甚至出現(xiàn)所謂的"周跳"現(xiàn)象。然而，在航空、航天、精確武器打擊等應(yīng)用領(lǐng)域，所研究的 飛行器大都屬于高動態(tài)，如何滿足高動態(tài)環(huán)境的需要，對導(dǎo)彈等進(jìn)行精確的導(dǎo)航，成為全球 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)在高動態(tài)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。
[0004] 隨著導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展和日益成熟，GNSS/INS組合導(dǎo)航可以很好的改善系統(tǒng)的動態(tài) 性能，基于INS輔助的GNSS捕獲技術(shù)可以快速地完成衛(wèi)星信號的捕獲。尤其，在衛(wèi)星接收機(jī) 冷啟動以及高動態(tài)環(huán)境下衛(wèi)星失鎖后的快速重捕獲方面，有非常好的優(yōu)勢。利用INS的慣性 信息得到高速運(yùn)動載體相對衛(wèi)星的多普勒頻移，可以大幅縮小捕獲過程中頻率搜索范圍， 從而縮短衛(wèi)星信號的捕獲時間。
[0005] 衛(wèi)星捕獲方法的選擇直接影響著捕獲的時間和性能，目前常用的捕獲方法有:滑 動相關(guān)法、匹配濾波法、并行頻率法、并行碼相位法等。前兩種為時域法，捕獲時間較長;后 兩種為頻域法，捕獲時間短，但復(fù)雜度高運(yùn)算量大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有捕獲方法存在的問題，本發(fā)明提出了 一種基于稀疏傅里葉變換的INS輔 助BDS信號快捕獲方法。本發(fā)明方法在運(yùn)用并行碼相位法捕獲時利用SFT簡化離散傅里葉逆 變換（IFFT)運(yùn)算，將運(yùn)算的復(fù)雜度大大降低，結(jié)合INS慣性信息，可以實(shí)現(xiàn)高動態(tài)環(huán)境下BDS 信號的快速捕獲。
[0007] 本發(fā)明的一種基于稀疏傅里葉變換的INS輔助BDS信號快速捕獲方法，具體實(shí)現(xiàn)步 驟為：
[0008] 步驟一:通過天線接收北斗衛(wèi)星信號，經(jīng)過射頻模塊處理后得到中頻信號SIF(t)。
[0009]
)
[0010] 其中，t表示時間，？3表示信號功率;C(t)表示測距碼，其值為土 1;τ表示在傳輸過 程中的時間延時;D(t)表示導(dǎo)航電文，比特率是50bps; coIF表示中頻載波頻率；φ (t)表示初 始載波相位;n (t)表示白噪聲。
[0011]步驟二:利用INS的慣性信息和衛(wèi)星星歷計算多普勒頻率，將得到的多普勒頻率引 入到本地載波數(shù)字控制振蕩器(NCO)中，調(diào)整本地載波N⑶的搜索頻率范圍為[_fmax，fmax]， fmax表示最大搜索頻率。
[0012] 輸出本地載波的正余弦兩路信號分別表示為：
[0013]
[0014] 其中，Ica(t)為正弦信號，Qca(t)為余弦信號，&為本地復(fù)制碼初始載波相位，Δ?為 本地搜索頻移，+ Δ&)為本地載波頻率。
[0015] 步驟三:將中頻信號與本地載波混頻，得到的同相I支路和正交Q支路信號構(gòu)成復(fù) 數(shù)序列信號，對其求快速傅里葉變換(FFT);對本地偽碼求FFT，并將兩個FFT結(jié)果進(jìn)行復(fù)數(shù) 相乘。
[0016] 將本地載波正弦信號Wt)、余弦信號Qra(t)分別與中頻信號SIF(t)相乘，得到信 號I(t)和Q(t)，再經(jīng)過積分器低通濾波后，I(t)和Q(t)簡化為：
[0017]
[0018]
[0019]得到復(fù)數(shù)序列信號H( t) = I (t)+jQ( t)，對H( t)進(jìn)行FFT得到頻域值H(k)。
[0020] 設(shè)本地偽碼為Q/-i)，f為本地偽碼相位，經(jīng)FFT獲得Ot-f).的頻域值C(k)。
[0021 ]將兩個FFT結(jié)果進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘，得到信號Z(k) =H(k)C(k)。
[0022] 步驟四：將相乘結(jié)果Z(k)進(jìn)行稀疏傅里葉變換(SFT)。
[0023] 對Z(k)進(jìn)行頻域重排，得到結(jié)果ZP(k)。然后通過SFT估計得到Z(k)的信號峰值。
[0024] 步驟五:根據(jù)步驟四得到的信號峰值判斷是否成功捕獲。
[0025] 將步驟四中得到的信號峰值，與已設(shè)定的捕獲閾值進(jìn)行比較，大于閾值則信號捕 獲成功，轉(zhuǎn)入信號跟蹤環(huán)路，小于閾值則調(diào)整載波頻率和碼頻率重新捕獲，直到信號捕獲成 功為止。
[0026] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于:本發(fā)明利用INS慣性信息和歷書信息獲得載體高 速運(yùn)動產(chǎn)生的多普勒頻移和衛(wèi)星運(yùn)動產(chǎn)生的多普勒頻移，可以大幅縮小BDS信號的頻率預(yù) 估范圍。根據(jù)捕獲相關(guān)峰的稀疏特性，在運(yùn)用并行碼相位法時利用SFT簡化IFFT運(yùn)算，可以 大幅降低運(yùn)算量，減少硬件消耗，同時又保證了捕獲性能，從而實(shí)現(xiàn)了高動態(tài)環(huán)境下BDS信 號的快速捕獲。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明基于SFT的INS輔助BDS信號快速捕獲結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明基于SFT的INS輔助BDS信號快速捕獲方法的流程示意圖；
[0029]圖3是導(dǎo)航衛(wèi)星信號軟件接收機(jī)結(jié)構(gòu)圖；
[0030] 圖4是SFT運(yùn)算過程不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面將結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明加以詳細(xì)說明，需要指出的是，所描述 的實(shí)施例僅旨在便于對本發(fā)明的理解，而不起任何限定作用。
[0032] 本發(fā)明基于稀疏傅里葉變換的INS輔助BDS信號快速捕獲方法的一個實(shí)施例的實(shí) 現(xiàn)結(jié)構(gòu)，如圖1所示，實(shí)現(xiàn)流程如圖2所示。本發(fā)明方法可基于衛(wèi)星信號軟件接收機(jī)很方便的 實(shí)現(xiàn)，圖3是軟件接收機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，除了射頻前端與數(shù)字采樣模塊外，在通用的 基礎(chǔ)硬件平臺上，將接收機(jī)的基帶信號處理(捕獲、跟蹤)與導(dǎo)航信息處理(解碼、導(dǎo)航解算） 部分都用軟件進(jìn)行，軟件接收機(jī)具有低價格、小型化、方便靈活、便于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。
[0033]下面說明本發(fā)明方法的各個步驟的具體實(shí)現(xiàn)。
[0034]步驟一:天線接收北斗衛(wèi)星信號，經(jīng)過射頻模塊處理后得到中頻信號。
[0035] 通過天線接收北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號，經(jīng)過射頻前端的濾波器、放大器、下變頻器、數(shù) 模轉(zhuǎn)換器等處理，輸出中頻信號SIF (t)表示為：
[0036]
(1)
[0037]式中，Ps表示信號功率;C(t)表示測距碼，其值為土 1;τ表示在傳輸過程中的時間 延時;D(t)表示導(dǎo)航電文，比特率是50bps ; ω IF表示中頻載波頻率，由射頻前端和多普勒頻 移決定；Φ (t)表示初始載波相位;n(t)表示白噪聲。
[0038]步驟二:利用INS的慣性和星歷、歷書信息計算多普勒頻率，并根據(jù)其調(diào)整搜索環(huán) 路的本地載波數(shù)字控制振蕩器(NCO)的載波頻率。
[0039]衛(wèi)星與載體的相對運(yùn)動是北斗衛(wèi)星信號產(chǎn)生多普勒頻移的主要因素，利用衛(wèi)星星 歷、歷書和INS的慣性信息可以計算出其產(chǎn)生的多普勒頻移為：
[0040]
(2)
[0041] 其中，fre。表示載體運(yùn)動產(chǎn)生的多普勒頻率;fs表示衛(wèi)星運(yùn)動產(chǎn)生的多普勒頻率;λ 表示載波的波長，表示載體的速度，P表示衛(wèi)星的速度，表示衛(wèi)星到用戶連線方向的 單位矢量。戶可由衛(wèi)星歷書估算得到，由INS提供。
[0042]將INS和衛(wèi)星歷書估算得到的多普勒頻率引入到載波NCO中，縮小頻率方向的搜索 范圍。設(shè)搜索頻率范圍為[_fmax，f max]，f max表示最大搜索頻率。
[0043]捕獲環(huán)路使用INS數(shù)據(jù)和衛(wèi)星星歷、歷書數(shù)據(jù)提供的載體相對于衛(wèi)星運(yùn)動產(chǎn)生的 多普勒頻率來不斷的調(diào)整復(fù)制碼和復(fù)制的載波頻率。
[0044] NCO輸出本地載波的正余弦兩路信號分別表示為：
[004! 0)
[004< (4)
[0047]式中，Ica⑴表示輸出的正弦信號，Qca⑴表示輸出的余弦信號，&表示本地復(fù)制碼 初始載波相位，(+ Δ?)表示本地載波頻率，表示本地搜索頻移。
[0048]步驟三:將步驟一得到的中頻信號與步驟二得到的本地載波混頻，得到的同相I支 路和正交Q支路信號構(gòu)成復(fù)數(shù)序列，對其求FFT;對本地偽碼求FFT，并將兩個FFT結(jié)果進(jìn)行復(fù) 數(shù)相乘。
[0049] 將本地載波的正余弦兩路信號分別送給混頻器和輸入的中頻信號相乘，得到：
[0050] (5)
[0051 ] (6):
[0052] 信號I(t)和Q(t)經(jīng)過積分器(LPF)實(shí)現(xiàn)低通濾波，忽略高頻成分，簡化為：
[0053] (7)
[0054] (8)
[0055] 同相I支路信號I(t)和正交Q支路信號Q(t)構(gòu)成復(fù)數(shù)序列H(t) = I(t)+jQ(t)，j為 虛部單位。對H(t)利用FFT計算得到信號H(t)的頻域值H(k)，k表示頻點(diǎn)。
[0056] 假設(shè)本地偽碼發(fā)生器產(chǎn)生的本地偽碼表示為C(i-f)，f表示某一本地偽碼相位， 則本地偽碼和接收信號的偽碼相位相差= 利用FFT計算信號(A-〇的頻域值C (k) 〇
[0057]將兩個FFT結(jié)果進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘，得到相乘結(jié)果Z(k)，如下所示：
[0058] Z(k)=H(k)C(k) (9)
[0059] 步驟四：將相乘結(jié)果Z(k)進(jìn)行稀疏傅里葉變換。
[0060] 根據(jù)捕獲相關(guān)峰的稀疏特性，在計算相關(guān)時利用SFT簡化IFFT運(yùn)算。
[0061] 首先對Z(k)進(jìn)行頻域重排得到ZP(k)。然后通過平滑窗函數(shù)和隨機(jī)排列處理，在控 制參量ct與m的輔助下運(yùn)用SFT算法估計Z(k)的相關(guān)峰。對Z(k)進(jìn)行SFT運(yùn)算的過程如圖4所 不。
[0062] SFT主要包括內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩個環(huán)節(jié)。
[0063]外循環(huán)的主要步驟為：
[0064] (1.1)選擇參數(shù)￡、5、13、(1/、1^，滿足下式：
[0065
(10)
[0066」其中，ε規(guī)定了阻帶起始頻率與采樣頻率的比值，δ規(guī)定了阻帶和通帶共同的起伏 特性，B為頻域重排分組數(shù)，表示稀疏性因子，Ls表示內(nèi)循環(huán)執(zhí)行次數(shù)，η表示信號長度，K 表示稀疏度。0(.)表示空間復(fù)雜度。
[0067] (1.2)對于參數(shù)re[l，2, . . .Ls]，以滿足supp(G)<V <Ν/Κ的參數(shù)執(zhí)行定位內(nèi) 循環(huán)，得到向量Ir。其中，V是一個在區(qū)間[0，η-1 ]上隨機(jī)選取的奇數(shù)，N表示采樣點(diǎn)數(shù)，G表 示平滑窗函數(shù)，supp( ·)表示函數(shù)的支集。
[0068] 。 1
[0070] (l·5)對于re[l，2，···Ls]，在I〃上計算信號估計譜i的幅值i?=|f /vω|,得到估計 結(jié)果吞。
[0071] 其中，X表示對Z(k)頻域重排后得到的zp(k)，t為X的估計譜，為為估計的X在第i個 頻點(diǎn)處幅值Λω為X進(jìn)行降采樣后的序列 zW的估計譜。hy(i)為映射函數(shù)，參見公式 (⑵。
[0072] 吞= ，i[表示在參數(shù)估計譜I在第i個頻點(diǎn)處幅值。
[0073] (1.6)對于集合1〃中的所有元素，計算中位值i / e 1。
[0074] (1.7)對于上述中位值構(gòu)成的集合pi,求出其中所有元素中的最大值?7X <[為1。.
[0075] (1.8)設(shè)集合中不小于& Waxpj共有m個，其中ct是算法選擇的一個比例系 數(shù)，其數(shù)值根據(jù)實(shí)際需要確定。
[0076] (1.9)4
對于re[l，2, · · .Ls]，在f上運(yùn)行估計循 環(huán)，得到估計結(jié)果i;…?;:=丨尤l·· e
[0077] (1.10)對于集合]^中的所有元素，計算中位值劣=Zwetittsg
[0078] 內(nèi)循環(huán)的主要步驟為：
[0079] (2.1)隨機(jī)選取參數(shù)(/ e [n]與[n]，使得(/是奇數(shù)。n表示信號長度，[n]表示 一個數(shù)集[0，η-1]。
[0080] (2.2)記1經(jīng)過窗函數(shù)濾波和隨機(jī)排列的結(jié)果為7，即少=(^心，.^,滿足條件：
[0081]
(11)
[0082] 其中乂V,表示隨機(jī)排列方式，ω表示濾波器長度，[ω ]表示一個數(shù)集[0，ω -I ]，i ￡[8]，8為頻域重排分組數(shù)，[8]表示一個數(shù)集[03-1]。心^表示1在第(^+^個頻點(diǎn)處信 號，yi表示y的第i個頻點(diǎn)處信號,G 1為第i個頻點(diǎn)對應(yīng)的平滑窗函數(shù)。
[0083] (2.3)對于舊叫，定義序歹
對序列Z1進(jìn)行傅里葉變換得到爲(wèi)。
[0084] (2.4)設(shè)映射函數(shù)h/ (i)和ο/ (i)滿足下面條件：
[0085]
(12)
[0086] 其中round( ·)表示取整操作。
[0087] (2.5)定位內(nèi)循環(huán):將Ii中幅值最大的(TK個譜峰表示為集合J，對于J中的每個元 素，令集合H滿足條件:H= {i e [n] I h/ (i) E J}。
[0088] (2.6)估計內(nèi)循環(huán):對于iEH，對輸入信號譜矣進(jìn)行估計，按下式計算
[0089]
(13)
[0090] 其中，在映射ο。'⑴下平滑窗函數(shù)<^νω的譜。
[0091] 為就是最后得到的?目號峰值。
[0092] 外循環(huán)是為了檢驗內(nèi)循環(huán)的結(jié)果。由于重排具備隨機(jī)性，且整個過程受能量泄漏 與降采樣的影響，為了使計算的峰值位置與峰值幅值結(jié)果具有較高的置信度，增加了外循 環(huán)過程。
[0093]步驟五:根據(jù)步驟四中結(jié)果判斷是否成功捕獲。
[0094]將步驟四中得到的信號峰值，與已設(shè)定的捕獲閾值進(jìn)行比較，大于閾值則信號捕 獲成功，得到碼相位估計和粗略的載波頻率，進(jìn)行碼環(huán)跟蹤。根據(jù)碼相位估計調(diào)整本地偽碼 發(fā)生器，同輸入的中頻信號調(diào)制將Bl碼剝離;然后根據(jù)粗略的載波頻率調(diào)整本地載波NC0， 在粗略的載波頻率附近窄帶頻率范圍利用Zoom-FFT頻率細(xì)化方法進(jìn)行頻率細(xì)化處理，得到 精細(xì)的載波頻率，轉(zhuǎn)入信號跟蹤環(huán)路。若小于閾值，則轉(zhuǎn)步驟二繼續(xù)執(zhí)行，調(diào)整本地載波頻 率和碼頻率重新進(jìn)行信號捕獲，直到信號捕獲成功為止。
[0095] 本發(fā)明在高動態(tài)環(huán)境下，利用INS慣性信息可以計算出載體高速運(yùn)動產(chǎn)生的多普 勒頻移，利用歷書信息可以得到衛(wèi)星運(yùn)動產(chǎn)生的多普勒頻移，利用以上信息可以大幅縮小 BDS信號的頻率預(yù)估范圍，運(yùn)用并行碼相位捕獲可以實(shí)現(xiàn)2046個碼相位的并行搜索，因此本 發(fā)明方法可以明顯減少捕獲時間。經(jīng)過計算，本發(fā)明提出的方法相較于傳統(tǒng)的基于FFT的方 法可以把運(yùn)算復(fù)雜度降低1個數(shù)量級以上。綜述，本發(fā)明即實(shí)現(xiàn)了高動態(tài)環(huán)境下的快速捕獲 有可以大幅降低運(yùn)算復(fù)雜度，具有很好的工程應(yīng)用價值。
[0096] 以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā) 明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍 之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于稀疏傅里葉變換的INS輔助抓S信號快速捕獲方法，其特征在于，包括如下 步驟： 步驟一，天線接收北斗衛(wèi)星信號，經(jīng)過射頻模塊處理后得到中頻信號SlF( t )，如下：其中，t表示時間，Ps表示信號功率;C(t)表示測距碼，其值為±1;τ表示在傳輸過程中的 時間延時;D(t)表示導(dǎo)航電文，比特率是50bps; ωιρ表示中頻載波頻率；Φ (t)表示初始載波 相位;n(t)表示白噪聲； 步驟二:利用INS的慣性信息和衛(wèi)星歷書計算多普勒頻率，將得到的多普勒頻率引入到 本地載波NCO中，調(diào)整本地載波NCO的捜索頻率范圍;NCO表示數(shù)字控制振蕩器； 輸出本地載波正余弦兩路信號分別表示為：其中，Ica(t)為正弦信號，Qca(t)為余弦信號，^為本地復(fù)制碼初始載波相位，Δ涼為本地 捜索頻移，(巧f +Δ蹲為本地載波頻率； 步驟Ξ:將中頻信號與本地載波混頻，得到的同相I支路和正交Q支路信號構(gòu)成復(fù)數(shù)序 列，對其求FFT;對本地偽碼求FFT，將兩個FFT結(jié)果進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘;FFT表示快速傅里葉變換； 將本地載波正弦信號、余弦信號分別與中頻信號相乘，得到同相I支路信號I(t)和正交 Q支路信號Q( t )，經(jīng)過積分器低通濾波后，簡化為：得到的復(fù)數(shù)序列H(t) = I(t)+jQ(t)，對H(t)進(jìn)行FFT得到頻域值Η化）； 設(shè)本地偽碼為Ο?-巧，#為本地偽碼相位，經(jīng)FFT獲得-訝的頻域值(Xk); 將兩個FFT結(jié)果進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘，得到信號Z(k) =H(k)C(k); 步驟四：將信號Z(k)進(jìn)行頻域重排得到信號Zp(k)，再進(jìn)行SFT，獲得Z(k)的信號峰值； SFT表示稀疏傅里葉變換； 步驟五:將步驟四中得到的信號峰值，與已設(shè)定的捕獲闊值進(jìn)行比較，大于闊值則信號 捕獲成功，轉(zhuǎn)入信號跟蹤環(huán)路，小于闊值則轉(zhuǎn)步驟二執(zhí)行，調(diào)整本地載波頻率和碼頻率重新 捕獲，直到信號捕獲成功為止。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于稀疏傅里葉變換的INS輔助抓S信號快速捕獲方法，其特 征在于，所述的步驟二中，利用衛(wèi)星歷書和INS的慣性信息計算得到的多普勒頻移為：其中，fre。表示載體運(yùn)動產(chǎn)生的多普勒頻率;fs表示衛(wèi)星運(yùn)動產(chǎn)生的多普勒頻率;λ表示 載波的波長，f'Ee表示載體的速度，r表示衛(wèi)星的速度，表示衛(wèi)星到用戶連線方向的單位 矢量。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于稀疏傅里葉變換的INS輔助抓S信號快速捕獲方法，其特 征在于，所述的步驟四中，進(jìn)行SFT，包括內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩個環(huán)節(jié)； 實(shí)現(xiàn)外循環(huán)的步驟包括(1.1)~（1.10); (1.1) 選擇參數(shù)6、8、8、(1/、1^3，滿足下式：其中，ε規(guī)定了阻帶起始頻率與采樣頻率的比值，δ規(guī)定了阻帶和通帶共同的起伏特性， Β為頻域重排分組數(shù)，cT表示稀疏性因子，Ls表示內(nèi)循環(huán)執(zhí)行次數(shù)，η表示信號長度，Κ表示稀 疏度，〇(.)表示空間復(fù)雜度； (1.2) 對于參數(shù)re[l，2,…Ls]，W滿足supp(G)<〇'<N/K的參數(shù)0'執(zhí)行定位內(nèi)循環(huán)， 得到向量Ir;其中，〇/是一個在區(qū)間[〇，n-U上隨機(jī)選取的奇數(shù)，N表示采樣點(diǎn)數(shù)，G表示平滑 窗函數(shù)，supp( ·)表示函數(shù)的支集； (1.3) 令集合I = IiUI如...Ulr，對于參數(shù)iei，令參數(shù)si= I {r| ieir} I ; (1.4) 計莫(1.5) 對于re [1，2，..丄s]，在I"上計算信號X的估計譜i的幅值，得到估計結(jié)果薦，其 中，x = Zp(k)，.磚={.引ζ·Ε_Τ}，《表示在參數(shù)r下估計譜克在第i個頻點(diǎn)處幅值； (1.6) 對于集合I"中的所有元素，計算中位值?； = "??妃m托！ / e /"}; (1.7) 對于中位值構(gòu)成的集合{;,'}，求出其中的最大值胃片}; (1.8) 設(shè)集合料中不小于巧.《0小;}共有m個，其中ct為設(shè)定的比例系數(shù)； (1.9) 令/'二[/ E /" I豐'> ? . "w.Y'<| y.，對于r e [ 1，2，…Ls]，在1'上運(yùn)行估計循環(huán)，得到 估計結(jié)果；;Ι'·ε4; (1.10) 對于集合1'中的所有元素，計算中位值考=/ Ε/'}; 實(shí)現(xiàn)內(nèi)循環(huán)的步驟包括(2.1)~(2.6); (2.1) 隨機(jī)選取參數(shù)(/ e [η]與TsE [η]，且〇/是奇數(shù)； (2.2) 記礎(chǔ)行隨機(jī)排列和頻域濾波的結(jié)果為y，y二滿足條件：其中，表示隨機(jī)排列方式，ω表示濾波器長度，ie[B]，yi表示y的第i個頻點(diǎn)處信 號，心心，表示X在第c/i + Ts個頻點(diǎn)處信號，Gi為第i個頻點(diǎn)對應(yīng)的平滑窗函數(shù)； (2.3閑巧￡[8]，定義序列，對序列Z進(jìn)行傅里葉變換得到信號與.; (2.4) 設(shè)映射函數(shù)W (i)和ο。'（ i)滿足下面條件：其中rouncK ·)表示取整操作； (2.5) 定位內(nèi)循環(huán):將寫中幅值最大的cTK個譜峰表示為集合J，對于J中的每個元素，令 集合Η滿足條件:Η=αΕ[η]|?να)Ε"; (2.6) 估計內(nèi)循環(huán):對于iEH，按下式計算信號峰值.?,'，如下：其中，嗦示在傳輸過程中的時間延時，為X在映射〇。<。)下平滑窗函數(shù)G。。,,職譜。
【文檔編號】G01S19/25GK105842713SQ201610370220
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】孟照魁, 高爽, 王文杰, 李慧鵬, 李先慕, 張曉嬌, 李勝臣, 張維睿
【申請人】北京航空航天大學(xué)