ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2025, № 12 · РАДИОТЕХНИКА

Исследование эффективности применения интегральных преобразований в задаче оценивания спектрально-временных параметров сигналов в присутствии эффекта Доплера

Д.С. Марычев1, О.А. Морозов1, А.В. Потапов1

1 Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2025.12.12 УДК 621.396 EDN KFLTVO

Аннотация

Одной из важных задач в различных приложениях цифровой обработки сигналов является обнаружение и позиционирование излучающего объекта по измеренным спектрально-временным параметрам распространения сигнала. В присутствии неизвестного смещения несущей частоты задача оценки параметров распространения сигналов традиционно решается методом вычисления взаимной функции неопределенности, в основе которой лежит использование преобразования Фурье. Целью данной работы является исследование эффективности применения и сравнение характеристик других распространенных интегральных преобразований при оценке взаимной временной задержки сигналов в условиях влияния помех и доплеровского смещения частоты. В работе представлены зависимости вероятности правильного обнаружения сигнала и выраженности максимума взаимной функции неопределенности, построенной с использованием различных интегральных преобразований, от уровня шума и величины частотного смещения спектров сигналов.

  • обнаружение сигналов
  • взаимная временная задержка
  • взаимная функция неопределенности
  • интегральные преобразования
Abstract (in English)

Performance analysis of joint TDOA and FDOA estimation using integral transforms

In this paper a problem of location and tracking of radiating objects using TDOA is considered. Using cross-ambiguity function is the one of traditional approaches to TDOA estimation in presence of Doppler effect. Cross-ambiguity function enables joint TDOA and FDOA estimation but is characterized by high computational complexity. A conventional cross-ambiguity function is based on Fourier transform and using Fast Fourier Transform is one of the ways to achieve better performance. In this paper the cross-ambiguity function is considered as a general integral transform where the Fourier transform is one of possible kernels. Modified cross-ambiguity functions which employ kernels of such transforms as Hartley, Walsh-Hadamard and Haar have been proposed. The results of performance analysis of TDOA estimation using the proposed transforms in cases of BPSK and FSK signals are presented.

Для цитирования

Марычев Д.С., Морозов О.А., Потапов А.В. Исследование эффективности применения интегральных преобразований в задаче оценивания спектрально-временных параметров сигналов в присутствии эффекта Доплера // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – № 12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.12.12

Литература

  1. Гришин Ю.П., Казаринов Ю.М., Ипатов П.В. Радиотехнические системы. - М.: Высш. шк., 1990. 496 с
  2. Stein S. Algorithms for ambiguity function processing. // IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing. 1981. V.29. №3. P.588-599. https://doi.org/10.1109/TASSP.1981.1163621
  3. Yatrakis C.L.Computing the cross ambiguity function - a review. Binghamton University, State University of New York, 2005. 131 p.
  4. Логинов А.А., Марычев Д.С., Морозов О.А., Фидельман В.Р. Алгоритм вычисления функции неопределенности в задаче одновременной оценки частотно-временных характеристик сигналов. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2013. № 3 (27). С. 62-74.
  5. Гринь И.В. Ершов Р.А., Морозов О.А. Модифицированный алгоритм вычисления функции неопределенности в задаче оценки взаимных временных задержек широкополосных сигналов // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2019. Т. 62, № 10. - С. 779-786.
  6. Сорохтин М.М., Сорохтин Е.М., Морозов О.А., Фидельман В.Р. Применение нелинейного спектрального оценивания в задаче определения взаимной временной задержки сигналов // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2007. Т. 50, № 4. - С. 357-363.
  7. Брейсуэлл Р. Преобразование Хартли. - М: Мир. 1990. 175 с.
  8. Матвеев Ю.Н., Симончик К.К., Тропченко А.Ю., Хитров М.В. Цифровая обработка сигналов. Учебное пособие по дисциплине "Цифровая обработка сигналов". - СПб: СПбНИУ ИТМО, 2013. - 166 с.
  9. Ахмед Н., Рао К.Р. Ортогональные преобразования при обработке цифровых сигналов. - М: Связь. 1980. - 248 c.