基于引导源的目标定位算法与仿真研究

利用水下声信号的简正波传播特性,推导了一种利用垂直接收阵和已知宽带声源信号,对水下未知宽带声源进行距离估计的算法,即基于引导源的目标定位算法。该算法不需要建立精确的水下声场模型,且定位性能受海洋环境的影响较小。重点推导了算法实现过程,并简要介绍算法处理中的图像处理方法--Radon变换。对三组不同位置的声源,在不同海洋环境条件下进行了算法仿真。结果表明基于引导源的目标定位算法能快速、准确地估计出目标声源距离。     

基于TOA测量的Tn-R型无源雷达目标跟踪算法

针对传统单次无源定位方法对发射站与接收站的布站要求高的缺点,提出了基于到达时间（time of arrival, TOA）测量的Tⁿ-R型外辐射源雷达目标跟踪算法。该算法基于多个发射站获得的目标TOA测量值,采用Levenberg-Marquardt算法快速给出目标位置,然后利用扩展卡尔曼算法（extended Kalman filter, EKF）做滤波跟踪,解决了基本EKF算法的收敛速度慢和受初值影响大、易发散的问题。针对机动目标跟踪,提出了目标机动性判决方法并给出了一种简化的机动目标跟踪方案。针对外场试验数据的实际情况,采用了基于“两发一收”体制的目标跟踪和消除航迹模糊的方法。仿真与外场数据处理均表明,该算法收敛速度快,性能稳定,定位跟踪精度高,可满足实用要求。     

基于多电视台的两种无源雷达成像算法

基于外辐射源的无源雷达成像是当前新体制雷达的研究热点,给出了利用多个电视台作为外辐射源的直接二维快速傅里叶变换成像算法和极坐标成像算法。建立了多基地无源雷达成像模型,通过理论推导得到目标散射函数和雷达接收信号之间的傅里叶变换对的关系。选取15个电视台信号作为外辐射源进行了仿真实验,分析和比较了两种算法的性能,证实了算法的可行性。     

无参考通道的外辐射源雷达参数估计

在分析外辐射源雷达中参考通道与目标回波通道信号特点的基础上,提出了在外辐射源雷达分析模型中,不使用参考通道,仅仅利用目标回波通道的数据信息,完成对目标的检测,进行时延和多普勒频率参数的提取。在对目标进行角度估计时, 为了实现多目标的参数匹配,给出了已知波形匹配算法和比幅测向的角度参数估计算法,通过仿真实验说明了所提方法的有效性。     

基于外辐射源信号的时差定位系统定位精度分析

利用调频广播、电视等外辐射源信号对目标进行无源定位和跟踪是空中目标监视与探测领域的一个重要发展方向,而确定有效的定位方法是系统实现的一个关键技术难题。叙述了基于外辐射源信号目标探测系统利用时差和方向信息实现对目标单点定位的基本原理,详细分析了对于地面固定接收站和空中运动观测平台两种场景下的目标定位精度。并计算分析了对于基于调频广播信号和基于电视信号两种目标探测系统测时差精度和位置精度对目标定位精度的影响。研究结果对定位系统的设计和工程实现具有重要的参考价值。     

基于GPU的外辐射源雷达信号处理实时实现方法

随着外辐射源雷达技术的发展,实时处理能力成为制约外辐射源雷达系统性能的重要因素。现有的处理手段仅适用于较小采样率信号以及低速目标的情况,对于数字电视信号等大带宽高采样率的外辐射源雷达信号以及高速小目标的情况很难满足实时性的要求。提出了一种基于图形处理器的外辐射源雷达信号处理实时实现方法,能够提高分块最小均方误差算法和Keystone算法的并行处理能力。通过真实数据验证表明基于所提结构的实现方法能够满足外辐射源雷达信号处理实时性的需求。     

基于雷达辐射源信号特征的类别信息辅助GM-PHD滤波器

雷达辐射源目标跟踪在军事应用领域具有重要的意义。结合目标类别信息有助于提高高斯混合概率假设密度(Gaussian mixture-probability hypothesis density,GM-PHD)滤波器多目标跟踪的性能,但电子侦察系统获得的雷达辐射源信号信息无法直接应用于上述滤波器。为此,先利用辐射源信号特征进行雷达类型识别,然后基于可传递信度模型根据雷达平台的配属关系将该识别结果转换到与已知类别信息相同的辨识框架内。在此基础上,采用相容系数度量其相似度用以近似GM-PHD滤波器中的量测似然值,从而实现类别信息的辅助目标跟踪。仿真实验表明,在不同的杂波密度下所提方法能够有效提高GM PHD滤波器的跟踪性能。     

谱相关理论用于去除测向交叉定位中的虚假定位

在用无源定位获取辐射源的位置信息的各种方法中,测向交叉定位方法是应用最多且较简便的一种方法。但该方法在空间存在多个辐射源的情况下存在虚假定位。本文将谱相关理论应用于测向交叉定位中,达到去除虚假定位的目的,模拟结果证实了用本文中的方法去除虚假定位的能力     

发射站/接收站位置误差下无源雷达DOA-TDOA目标定位算法

无源雷达中发射站和接收站位置误差的存在将显著降低目标定位精度。针对这一问题,将发射站和接收站位置误差考虑到基于波达方向和到达时差的无源雷达目标定位模型中,提出了一种目标位置代数解算法。首先,将波达方向和到达时差的测量方程线性化,考虑方程中的各项误差,采用加权最小二乘估计求解,并通过对加权矩阵的迭代更新,得到目标位置最优估计。推导了存在发射站和接收站位置误差条件下目标定位的克拉美罗下界,并从理论上证明了算法的定位精度可以达到克拉美罗下界。仿真结果表明,算法的定位精度优于现有算法,在发射站和接收站位置误差条件下定位精度仍能达到克拉美罗下界。     

小波-神经网络在辐射源识别中的应用研究

针对目标所采用的辐射源识别方法对复杂体制雷达信号识别效率低或无法识别的现象 ,提出了一种新的辐射源识别方法。首先 ,利用小波包可对信号进行多维多分辨率分析的特点 ,对辐射源信号进行信号特征的提取 ,然后将各辐射源的信号特征作为ART2神经网络的训练样本 ,对其进行辐射源类型的识别。通过计算机仿真 ,对上述方法进行了验证。试验结果表明 ,这种基于小波 神经网络的辐射源识别方法在识别复杂体制雷达信号的应用中不仅克服了目前识别方法识别效率低的弊端 ,而且还有效地解决了对未知雷达信号无法识别的问题     

基于TDOA的无人机集群协同单目标定位

无源定位作为现代信息化战场中电子侦察的重要技术, 可以在自身不辐射电磁波的情况下实现对敌方目标的精确定位。以高灵活性、高安全性的无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)集群为接收站, 研究基于到达时差测量的辐射源定位方法。作为高机动平台, UAV集群的位置误差更大, 基于该情况对Chan算法、Taylor算法进行改进, 并提出了一种粒子群泰勒协同的解算方法。与其他方法的定位结果进行对比, 仿真结果表明所提的方法定位精度接近克拉美罗下界(Cramer-Rao lower bound, CRLB), 解决了Taylor算法的初值问题。     

基于轻小型无人机雷达的植被高度反演方法

针对目前主流雷达传感器难以满足轻小型无人机载荷需要, 且存在着数据获取成本高及算法模型复杂的问题, 在自行研制的一种高度集成、轻量化且具有高可靠性的轻小型无人机雷达系统基础上, 发展了一种植被高度信息反演新方法。该方法中使用二维滤波抑制直耦波能量, 基于剩余图像熵的自适应主元分析去噪方法解决传统方法主元选择不稳定的问题, 并基于互相关信息的后向投影算法进一步增强目标信号, 最后应用Sobel算子提取植被高度。实验结果表明, 该方法反演得到的植被高度和验证数据的相关性达到0.92, 均方根误差可达1.28 m。     

基于TOA和方位角测量的三维运动目标被动定位跟踪算法研究

本文提出了一种基于TOA(到达时间)和方位角测量的算法,详细分析了该技术的定位原理和可行性。在某些接收机以被动方法对三维运动目标定位跟踪的双基地雷达系统中,往往难以测量目标的俯仰角;因此本文提出的算法对于双基地被动定位系统的实用性明显地具有很重要的意义。文中通过典型目标航迹的计算机仿真 (按照Monte Carlo方法)对算法的性能做了评估。     

UCAV环境感知中路标选取及定位方法

为实现无人作战飞机(unmanned combat aerial vehicles, UCAV)认知导航环境感知中路标的选取和位置求解,提出一种基于增量多层判别回归(incremental hierarchical discriminant regression, IHDR）树的路标选取和定位方法。利用快速鲁棒性特征(speeded up robust feature, SURF)算法提取的特征点描述矢量及其在地理空间中的位置组合为路标信息,构造IHDR树,实现已感知信息的存储记忆。UCAV进行环境感知时,若路标信息已知,以已知路标描述矢量对IHDR树检索,通过已知路标位置与检索输出位置之间误差的大小进行路标选取。若路标信息未知,以SURF算法提取环境中路标的描述矢量,并对IHDR树检索,通过比值法对输出路标进行提纯,以提纯后路标的位置作为对应路标的定位结果输出。仿真结果表明,该方法可有效选取设定位置误差内的路标,低噪声干扰下路标的定位具有高正确率。     

适用于非合作照射源的无源雷达运动目标成像方法

针对运动目标的无源雷达成像,给出一种采用分布式接收孔径的成像方法。首先建立运动目标的回波信号模型,该模型无需任何发射源先验信息。而后基于分布式孔径接收到的回波数据稀少,以目标位置和速度为未知量采用广义似然比检验的方法进行成像,完成成像区域内运动目标的成像和速度估计。最后以WiMAX信号作为机会照射源进行仿真分析,结果表明所用方法能够有效实现无源雷达动目标成像。     

基于TOA和TDOA的三维无源目标定位方法

提出了一种基于到达时间(time of arrival, TOA)和到达时间差(time difference of arrival, TDOA)的空中运动平台对目标高精度三维定位的无源定位方法。该方法使用3个辅站信号到空中运动平台的TOA以及辅站位置确定空中运动平台自身的位置,然后依据目标散射回波到达各个辅站与空中运动平台的TDOA确定目标的位置。分析了三维TDOA目标定位模糊产生的原因,提出了一种无模糊的高精度TDOA目标位置求解算法。仿真结果表明,该算法比经典的TDOA定位算法精度高,而且不存在定位模糊,从而验证了该空中运动平台对目标进行无源定位方法的有效性以及正确性。     

外辐射源雷达模糊函数的快速算法与硬件实现

外辐射源雷达作为一种新体制雷达在探测低空小目标应用中得到了广泛的关注。针对外辐射源雷达利用模糊函数探测目标时延和多普勒频移的计算量大、难以满足系统实时性要求的问题,提出一种快速计算模糊函数方法。首先，将数据进行分段;然后，对分段后数据分别进行相关运算和抽取滤波;最后，用快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)算法对数据进行处理,显著提高了模糊函数的计算效率,并在现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)上实现了该算法。实测结果表明了该算法的可行性，研究成果为外辐射源雷达系统算法硬件化提供了参考依据。     

外辐射源雷达模糊函数的快速算法与硬件实现

外辐射源雷达作为一种新体制雷达在探测低空小目标应用中得到了广泛的关注。针对外辐射源雷达利用模糊函数探测目标时延和多普勒频移的计算量大、难以满足系统实时性要求的问题,提出一种快速计算模糊函数方法。首先，将数据进行分段;然后，对分段后数据分别进行相关运算和抽取滤波;最后，用快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)算法对数据进行处理,显著提高了模糊函数的计算效率,并在现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)上实现了该算法。实测结果表明了该算法的可行性，研究成果为外辐射源雷达系统算法硬件化提供了参考依据。     

基于发射分集的MIMO雷达相参信号处理方法

针对多个运动的慢起伏目标情况,研究了发射分集多入多出(multiple input multiple output,MIMO)雷达的相参信号处理方法.提出了一种重复利用回波数据的目标参数估计算法.发射分集MIMO雷达的发射阵元间距满足空间分集条件,其接收端采用阵元间距为半波长的均匀线阵.按距离门对其回波信号进行脉压-Capon谱估计,可提取出各目标对应不同发射阵元的初步位置信息.然后利用回波数据及目标的初步位置信息,把同一目标对应不同发射阵元的脉压数据矢量经多普勒频移和相位补偿后相加,再进行Capon谱估计,获得高精度的目标方位角估计值.仿真结果表明,该算法可对雷达观测区域内的多个动目标进行高精度定位.