T-R型双基地声纳定位算法及系统精度研究

根据T-R型双基地声纳定位的几何模型,提出利用时延-方位信息进行目标定位的双基地声纳时间方位定位(bistatic time bearing localization,BTBL)算法,并给出了算法定位误差的几何分布。通过数值仿真,研究了基线长度、时间测量误差和方位测量误差对算法定位精度的影响。仿真分析结果表明:随着基线长度增加,发射站和接收站两侧区域定位精度进一步改善,但会造成基线区的定位误差增大;在基线长度一定时,时间和方位测量误差增大均造成定位精度下降,且算法精度对方位测量误差相对敏感。与同等条件下的单基地声纳定位相比,双基地BTBL算法在接收站点具有明显的探测优势。该研究为T R型双基地系统的水下定位提供了理论依据。     

多基地声纳距离信息定位算法研究及精度分析

在双基地声纳系统的定位方法[1]基础上推导了基于距离信息的多基地声纳系统的定位方程及定位误差的表达式,讨论了多基地声纳系统利用距离信息进行定位的定位原理,讨论了站址测量误差和时间测量误差对系统定位精度的影响,并对不同站址布局下,系统的误差分布特点进行了研究,得出了使定位精度达最高的一种站址布局方案.     

多基地雷达系统空间监视能力的仿真分析

依据空间目标监视对雷达能力的需求,利用仿真手段对多基地雷达的配置进行研究.首先建立了多基地雷达系统对空间目标定位的数学模型,推导了定位误差解析公式.在此基础上进行了数字仿真,分析了接收站数目、测站几何布局、主站与接收站之间的距离、主站的距离测量精度以及接收站选取不同观测量组合等多种因素对多基地雷达系统空间监视能力的影响.最后提出了多基地雷达系统测站部署策略.     

混响背景下单、双基地声纳的探测范围比较

收、发基地分置可以在一定程度上增大声纳的可探测范围，但由于双基地声纳面临较强的前向散射和侧向散射的影响，在基线延长线附近方位范围内其混响干扰强于单基地声纳。同时由于直达波对接收基地的干扰，双基地声纳在近距离上将出现盲区。在建模计算双基地声纳海底混响的基础上，以浅海为例分析了混响限制下不同位置上的目标在接收基地阵元输入端所形成的信噪比，并与单基地声纳做了比较，从而给出双基地声纳的有效探测范围。     

基于多普勒频移的双基地声纳目标速度测量

针对单基地声纳仅可获得目标的径向速度以及双基地声纳有大量冗余信息的问题,提出利用单/双基地复合工作的声纳系统求解目标二维速度矢量（速度大小、航向）的方法。为了获得目标的二维速度矢量,在双基地声纳系统中,分析了双基地声纳多普勒频移的特性,并与单基地作了比较;结合单、双基地所获得的多普勒频移特性信息,给出了目标二维速度矢量的两种计算方法;并对目标速度测量误差进行了分析。结果表明,采用单/双基地复合工作的声纳系统,可以完成目标二维速度矢量的测量,而测量误差则与系统的频移分辨力及目标与收、发基地间的相对位置有关。     

双基地声纳定位精度和算法研究

根据双基地声纳定位的特点，提出了一种单纯基于声波到达时间(TOL)的双基地声纳定位算法，给出了算法的原理和误差分布。通过数值仿真，研究了基线长度、时间测量误差对算法定位性能的影响。仿真结果表明，TOL算法的定位精度与基线长度有关，随着基线长度的增加，定位精度提高。时间测量误差对算法的定位精度影响较小。与同等条件下单基地声纳定位相比，双基地TOL算法具有更高的定位精度。该研究为多基地声纳新体制的建立，提供了理论依据。     

基于时延和相位估计的改进位移相位中心算法

多接收元合成孔径声纳是当前研究的热点问题,偏航和侧摆是影响多接收元合成孔径声纳成像质量的关键因素。在深入分析位移相位中心算法的基础上,提出了一种改进的多接收元合成孔径声纳运动补偿算法。改进算法首先修正声信号的实际传播距离与采用等效相位中心近似的传播距离之间的偏差,然后基于时延和相位估计偏航和侧摆,而且改进算法消除了目标回波的相互干涉对估计运动误差的影响,从而在扩大了算法适用的运动误差范围的同时,提高了运动误差估计的精度。计算机仿真结果表明,改进算法有效地补偿了运动误差,改善了成像质量。     

基于极化域波达因子的飞行器群内近距定位

研究飞行器群内近距定位,可改善飞行器群生存能力,飞行器群载电磁矢量传感器位置误差等因素造成了群内定位困难,根据机载缺损电磁矢量传感器姿态位置与接收信号之间的变化规律,建立飞行器群载传感器阵列全孔径导向矢量。根据信号时间、极化和空域相位延迟三维数据结构关系,采用盲信号极化状态等参数的极化域波达因子探测法,保留传感器在机身中安装姿态和位置信息,计算电磁波空间谱, 汇聚目标信息,实现飞行器群对短距多目标定位。对飞行器位置误差不敏感,解决短距目标极化参数随接收位置变化、交叉极化、增益/相位漂移和接收机位置误差问题。仿真试验表明该算法有效。     

基于图像和回波数据的多接收元SAS运动补偿方法

多接收元合成孔径声纳(SAS)可以提高声纳的测绘率,侧摆和偏航是影响多接收元SAS成像质量的关键因素.在深入研究收发合置SAS的基于回波数据估计运动误差算法的基础上,提出了一种估计多接收元SAS运动误差的方法.该算法允许声纳以满足空间采样理论的最大速度运行,利用每个脉冲回波数据的成像估计偏航,然后利用相邻脉冲回波数据的相关性估计侧摆.提出了一种既减少计算量又精确估计时延的方法.仿真结果表明新算法有效地估计出了侧摆和偏航,提高了成像质量.     

基于几何精度稀释的矢量潜标最优布站

矢量潜标阵列是重要的反潜警戒声纳系统, 其目标精确定位能力能够为反潜警戒提供重要的信息支撑。对此, 以几何精度稀释(geometrical dilution of precision, GDOP)为定位系统性能评价指标, 推导了多阵元情况下基于到达方向定位(direction of arrival, DOA)及基于到达时差(time difference of arrival, TDOA)定位的GDOP表达式, 并仿真比较了不同阵元数量对定位性能的影响, 不同布站几何的阵列半径敏感度、测量误差敏感度、站址误差敏感度和有效作用范围等。结合潜标阵列实际应用环境, 通过仿真结果对比可以发现, 四元Y型阵是基于GDOP衡量标准的矢量潜标阵列的最优布站。     

空间相关多基地雷达分辨能力提高方法

针对雷达密集多目标探测问题,考虑一个单发多收多基地雷达系统,在分析空间相关多基地雷达模糊函数的基础上,通过传感器部署、波形选择这两种方法来改变模糊函数形状,达到改善目标分辨性能的目的。文中以模糊函数3-dB投影面积值为指标,对比空间非相关多基地雷达,分析了不同传感器部署和波形选择情况下的目标距离分辨性能,并给出了相应的仿真结果。研究成果不仅能用于对多基地雷达密集多目标探测性能的分析,还能为多基地雷达布站、波形设计等提供一定的理论参考。     

关于双基地声呐定位及其优化算法的研究

由于一般的双基地系统为T/R-R型双基地声呐,发射和接收站都可以提供测量数据,于是存在冗余信息。所以,双基地声呐定位问题,实质上就是非线性系统的优化问题。为了更充分的利用冗余的观测信息,提出一种基于加权最小二乘的双基地声呐定位优化算法(WLS算法),并与传统的基于波达时间定位算法(TOL算法)进行了比较。     

主动声纳探测距离预报仿真研究

声纳探测距离受水文条件的影响是很大的，如声速梯度、海况、海底底质等。文中研究主动声纳探测距离预报技术，以声纳方程作为主动声纳探测距离预报的理论依据，首先对海洋声学环境建立数学模型，仿真计算出与声纳探测距离预报有关的几个参数：传播损失、混响级、潜艇目标强度，最后结合声纳的性能参数，预报出在不同海域水文条件下的探测距离。利用文中的方法对某型主动声纳探测距离进行预报。在不同水文条件下探测距离预报误差不大于10％。该项内容研究对于反潜战具有重大的意义。     

多基高频天波超视距定位模型

基于电离层斜向返回探测系统组成的多基地天波超视距定位系统,利用电离层对电波的反射,以有源定位的方式对超视距地面目标进行定位。将用于大地解算的Bowring公式与电波传播特性相结合,提出了一种天波传播模式下的目标定位模型,用以解算目标的地理位置并计算定位精度。利用计算机仿真得出了在采用不同布站类型时,电波在单模式传播情况下的定位误差的几何稀释图和定位分析。仿真结果表明,此模型精度高,并克服了传统定位方法在某些方面的不足。     

多基地合成孔径雷达及其二维分辨率理论研究

基于接收距离的误差得出了双基地合成孔径雷达(SARS)的距离分辨率公式。以发射天线APC运动方向为成像场景的参考方位向,从方位向多普勒频率分析的观点出发,对4种典型结构的双(多)基地SARS的多普勒频率、多普勒带宽及其方位向分辨率进行了分析,指出了合成孔径对两天线的角度结构和双基地基线的约束条件,得出了双基地SARS方位向分辨率的一般表达式,最后对不同布局的多基地SARS系统的潜在用途进行了概述。文中得出的结论是研究多基地SARS成像及其应用的重要基础。     

多基地雷达传感器栅栏覆盖矩形区域的优化方法

为解决栅栏覆盖中多基地雷达传感器的优化布站问题,提出了一种基于最小化部署费用的优化布站方法。首先，针对多基地雷达覆盖区域的特点,通过理论证明提出了多基地雷达传感器栅栏覆盖的优化布站模式。接着，考虑到多基地雷达中发射器与接收器的费用差异,提出一种基于等分覆盖宽度的对称布站策略。然后，为求解优化布站问题,利用栅栏单位面积费用的特点降低算法计算量,进而确定最小布站费用以及对应的布站模式与数量。最后,通过仿真实验证明了所提优化布站方法的有效性。     

基于灰度分布模型的声呐图像目标检测算法

针对声呐图像目标检测问题,提出了一种基于声呐灰度图像像素点的灰度分布模型的目标检测快速算法。该算法利用图像中各像素点处滑动窗内像素点的灰度分布模型的参数和拟合误差为特征量,构造声呐图像的特征图,并采用自适应阈值算法进行目标特征区域检测处理。最后将该算法的检测结果同分形特征以及扩展分形特征检测结果进行了比较分析。仿真结果表明该算法具有实时性好、准确度高的特点,并且可有效地克服背景中演示等自然景物的影响,实现人造目标的准确提取。