第五瑶光，宫峰勋

(中国民航大学电子信息与自动化学院,天津 300300)

0 引言

多点定位系统中，信号到达时间(time of arrival,TOA)的精确提取与估计对民用航空飞机的实时高精确度监视起到了至关重要的作用.可靠的TOA 估计算法，可以在定位、导航与授时(positioning，navigation and timing,PNT)体系中为民航领域提供精确与稳定的定位服务.

Chan等[1]提出自卷积算法，通过卷积峰值位置结合最小二乘法求解TOA 和脉冲宽度，可用于部分参数已知的信号，但是对信噪比(signal to noise ratio,SNR)有较高的要求.D'amico等[2]提出通过测量窗口中信号的能量变化估计TOA 的算法，但是只在中高SNR 时具有较高估计精确度.谭钏章等[3]提出自相关结合倒序累加的TOA 估计算法，可用于各种调制雷达信号，但是在低SNR时，精确度只能达到微秒级.

以往的算法大多在低SNR 时难以对TOA 进行有效的提取与估计，为降低广域多点定位范围内终端(进近)和航路上飞机的定位偏差，当今TOA 估计算法仍有许多理论方法和技术难题亟待攻克.

本文根据被动式多点定位与二次雷达工作原理之间的联系，引入驻留时间概念，提出对基站接收到的基带S 模式应答信号做匹配滤波和非相干积累，从而实现SNR 为-15～0 dB 的S 模式信号TOA 的精确估计，为低SNR 信号TOA 估计问题的研究提供了一定参考.

1 S 模式信号与TOA 估计

1.1 S 模式信号模型

如图1 所示，为S 模式应答信号形式，其数学模型s(t) 可以表示为[4]

图1 S 模式应答信号形式

式中：t与n分别为时间与离散时间序列号；b[n] 为数组 [1,0,1,0,0,0,0,1,0,1,0,0,0,0,0,0,b1,b2,···,b56/112]，其中b1,b2,···,b56/112为数据块中每个bit 的曼彻斯特编码；p(t) 为脉宽T=0.5 µs 的……