基于参数特征映射的多站时差测量实现

• Published in: 系统工程与电子技术 Vol. 46; no. 11; pp. 3621 - 3630
• Main Authors: 陈望杰, 朱伟强, 樊振宏, 刘建
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 南京电子设备研究所,江苏南京 210007%南京电子设备研究所,江苏南京 210007%南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏南京 210094 01.11.2024; 南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏南京 210094
• Subjects: multi-station locating system; time difference measurement; parameter characteristics mapping; cross correlation; 互相关; 多站定位系统; 调制信号; modulation signal; 时差测量; 参数特征映射
• ISSN: 1001-506X
• DOI: 10.12305/j.issn.1001-506X.2024.11.04

TN971; 在现代定位系统中,传统的时差测量方法往往受限于信号调制方式、噪声干扰以及硬件实现复杂度等因素,难以保持高精度和实时性.针对上述问题,本文设计一种基于参数特征映射的多站时差定位系统中时差测量方法,由主站检测并产生参考信号,广播至各从站;各站根据此参考信号基于频域互相关算法完成时差测量.该方法有效提高二进制相移键控(binary phase shift keying,BPSK)信号、四相相移键控(quadrature phase shift keying,QPSK)信号、频移-相移复合调制(frequency shift keying-phase shift keying,FSK-PSK)信号等时差测量精度.本文给出了基于现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array,FPGA)时差测量方法的硬件实现,采用实时动态压缩方法,FPGA算法实现资源减少50％;采用抛物线拟合方法,提高时差估计精度;采用基于参数特征映射的数据传输方法,保障多站数据的完备、避免数据缺失和冗余的同时,数据传输量降低95％.仿真与试验测试结果表明,信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)大于等于5 dB时,PSK调制信号时差测量精度优于5 ns;对于前沿缓变调制信号,随着脉冲上升沿宽度增大,时差测量精度无明显变化;最后,在外场试验与飞行试验结果中验证方法的有效性与可行性,为高精度多站时差定位系统的实际应用提供了有力支持.