S模式前导脉冲过零点提取与TOA时间戳精确度研究

前导脉冲信号到达时间（Time of arrival，TOA）估计精确度直接影响多点定位精确度。在差分匹配滤波器数学模型基础上，分析理想脉冲信号差分匹配滤波器TOA精确度与采样频率的关系。讨论非理想脉冲信号之间的时间结构关系，提出基于S模式前导四脉冲信号构造差分匹配滤波器校准时间戳的改进算法，实现过零点的准确估计。从信噪比、采样频率和复杂度仿真数据输出的均方根误差对比可见，通过四脉冲滤波获得的TOA精确度要比单脉冲和双脉冲滤波获得TOA精确度高。匹配滤波器和差分匹配滤波器TOA精确度对比分析结果表明，修正的差分匹配滤波器算法有更好的效果。在采样频率 40 MHz、信噪比为40 dB时，四脉冲信号差分匹配滤波器TOA精确度为0.402 7 μs，远远小于国际民航组织规定的时间误差精度最大值25 μs。最后实际空管运行数据验证结果证明了本文修正算法估算TOA的精确度和可用性。