1.一种低信噪比下高动态多普勒频偏及其加速度估计方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1,依次接收TL个连续码元信号;
步骤2,对每一个码元信号进行快速傅里叶变换;
步骤3,每L个连续码元信号进行非相干累积;
步骤4,从每个累积结果中选取Nc个元素;
步骤5,计算聚类终止参数;
步骤6,对TNc个元素进行凝聚层次聚类;
步骤7,计算每一个簇的大小,并寻找最大簇;
步骤8,根据最大簇中元素的序号平均值,得到多普勒频偏的估计结果;
步骤9,将最大簇的元素划分到T个子簇;
步骤10,计算非空子簇中元素序号的平均值;
步骤11,根据所有非空子簇,得到多普勒频偏加速度的估计结果。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1包括:信号接收端依次接收TL个连续[0] [TL‑1]
码元信号{x ,...,x },其中第i个信号 表示为:[i]
式中,i=0,...,TL‑1, 表示第i个码元信号x 的第n个元素,a是码元振幅,b是比特速率为rb的二进制数据信息,j表示复数,fs是采样频率,fd,0是码元上的多普勒初始频偏,fa2
是多普勒频偏加速度, 是初始相位,wn是均值为0、方差为σ的高斯白噪声;N=fs/rb是一个码元信号长度。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤2包括:对每一个长度为N的码元信号[i]
进行Nf点的快速傅里叶变换,得到TL个频域向量,其中,Nf≥N,第i个码元信号x 对应的Nf[i]
点频域向量I 为:
[i] [i]
I =fft(x ) (2)式中,fft(·)表示Nf点的复数快速傅里叶变换。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤3包括:每L个连续码元信号进行非相干累积,得到T个累积结果 其中,第t个累积结果 如下所示:
式中, 表示累积结果 中的第i个元素,|·|表示取绝对值。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤4包括:从每一个累积结果中选取Nc个元素,其中,第t个累积结果 对应的元素集合为 如下所示:式中,i=0,...,Nc‑1,1≤Nc<<Nf, 表示元素集合 的第i个元素, 表示 中等于 的元素,s(i)表示 在 中的序号。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤5包括:计算聚类终止参数δ,如下所示:
式中,fa,max表示多普勒频偏加速度fa的最大值。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤6包括:对 中的TNc个元素进行凝聚层次聚类,具体包括:步骤6‑1,计算任意两个元素 和 之间的距离 如下所示:式中,t=0,1,...,T‑1,t'=0,1,...,T‑1,i=0,1,...,Nc‑1,i'=0,1,...,Nc‑1;
步骤6‑2,每一个元素自成一簇,构成TNc个簇 如下所示:式中, 表示第tNc+i个簇,t=0,...,T‑1,i=0,...,Nc‑1, 表示簇的总个数;
步骤6‑3,计算簇间距离矩阵M,如下所示:式中,NULL表示空值(不作任何运算),Mi,k表示距离矩阵M中的第i行第k列元素,x1表示簇Ci中的元素,x2表示簇Ck中的元素,Nc,i和Nc,k分别表示簇Ci和Ck的元素个数;
步骤6‑4,计算簇间距离矩阵M中的最小元素 如下所示:* *
式中,i
步骤6‑5,判断 是否满足:如果满足,进入步骤6‑6,否则进入步骤6‑10;
步骤6‑6,合并两个簇 和 如下所示:步骤6‑7,删除簇 并更新簇的序号,如下所示:步骤6‑8,更新簇的总个数 如下所示:步骤6‑9,更新簇间距离矩阵M,返回步骤6‑3;
步骤6‑10,)得到聚类结果 其中,Ci表示聚类结果中的第i个簇,
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤7包括:计算每一个簇Ci的大小Si,如下所示:
然后,根据 寻找最大的簇 其中,imax表示最大簇的序号。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,步骤8包括:计算最大簇 中所有元素序号的平均值 如下所示:
然后,根据 得到多普勒频偏fd的估计结果 如下所示:
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤9包括:将最大簇 中所有元素划分到T个子簇 其中第t个子簇 是由既属于 又属于 的所有元素组成,如下所示:
步骤10包括:如果子簇 非空,计算其元素序号的平均值 如下所示:式中, 表示非空子簇 中元素的个数;
步骤11包括:根据所有非空子簇,得到多普勒频偏加速度fa的估计结果 如下所示:式中, 表示非空子簇中元素序号平均值 的平均值,表示非空子簇序号t的平均值,nc,max表示非空子簇的总个数。