Performance analysis of joint TDOA and FDOA estimation using integral transforms
Abstract
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.
- signal detection
- Tdoa
- cross-ambiguity function
- integral transforms
Аннотация (на русском)
Исследование эффективности применения интегральных преобразований в задаче оценивания спектрально-временных параметров сигналов в присутствии эффекта Доплера
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.
For citation
Marychev D.S., Morozov O.A., Potapov A.V. Performance analysis of joint TDOA and FDOA estimation using integral transforms // Journal of Radio Electronics. – 2025. – No. 12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.12.12
References
- Гришин Ю.П., Казаринов Ю.М., Ипатов П.В. Радиотехнические системы. - М.: Высш. шк., 1990. 496 с
- 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
- Yatrakis C.L.Computing the cross ambiguity function - a review. Binghamton University, State University of New York, 2005. 131 p.
- 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.
- 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.
- 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.
- Брейсуэлл Р. Преобразование Хартли. - М: Мир. 1990. 175 с.
- 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.
- Ахмед Н., Рао К.Р. Ортогональные преобразования при обработке цифровых сигналов. - М: Связь. 1980. - 248 c.