一种雷达脉冲信号相位差变化率测量的新方法

接收信号相位差变化率的高精度估计是基于质点运动学原理单站无源定位与跟踪的一项关键技术。针对雷达脉冲信号,建立了接收信号相位差模型,分析了相位差变化率的特点,提出了一种相位差变化率的数字测量新方法,直接对各阵元接收的信号进行A/D采样,采用数字信号处理的方法估计相位差变化率。通过离散傅里叶变换和复数乘积运算将相位差变化率的测量问题转换为频率测量问题,利用多个脉冲信息提高了参数估计的精度,根据相位的无模糊测量获得相位差变化率加权最小二乘估计。仿真实验表明,该方法具有较低的信噪比门限,在高于信噪比门限时,其估计精度接近Cramer-Rao下限。     

基于相位差变化率测量的单站定位方法

利用观测平台相对目标辐射源的运动信息,在测角基础上增加相位差变化率信息可实现对目标被动定位,但该定位方法通过相位差法测角,需要增加设备以解相位模糊.针对上述不足,提出一种三角基线只测相位差变化率的定位方法,该方法通过测量两组相位差变化率解得方位角,避免了解模糊运算.给出了测角误差、定位误差表述式,通过仿真分析了相位差变化率对测角精度、定位精度的影响.     

一维干涉仪体制运动单平台定位算法和仿真分析

先前的相位差变化率定位方法中不仅需要相位差变化率参数,还需要获取方位和俯仰信息,而这通常需要利用二维相位干涉仪来实现,在一定程度上增加了平台的载荷负担.针对航空平台ESM设备普遍采用一维相位干涉仪的实际情况,提出了一维干涉仪体制下的运动单平台无源定位算法,该算法通过采用圆锥向角代替方位和俯仰角并与相位差变化率及目标高程先验组合即可实现对目标的瞬时定位,利用Monte-Carlo仿真实验计算和分析了算法的定位误差,得到了干涉仪安装方式和平台姿态模式的优化原则,分析了目标先验高程误差对定位精度的影响.针对测量精度较低的情况,引入中心差分滤波算法对累积测量进行处理以提高定位跟踪精度.研究表明,这些有益结论可以为系统的设计和工程应用提供理论指导.     

地/海面远距离慢速目标单站无源定位技术研究

在现有单站无源定位方法的基础上 ,介绍了相位差变化率定位法。该方法利用观测平台上两个相互正交的相位干涉仪接收目标辐射电磁波的相位差获取目标的方向信息 ,利用对应的相位差变化率获取目标的径向距离信息 ,从而实现对目标的实时高精度交叉定位。给出了机载观测平台水平直线飞行且无飞行姿态变化条件下的定位表达式。仿真结果表明 ,该方法是一种极具发展前途的单站无源定位方法。     

LBI瞬时测距系统中的相位差解模糊方法

运用几何学原理,推导了一种新的利用长基线干涉仪(long baseline interferometer,LBI)无模糊相位差测量量对目标辐射源的被动瞬时测距、测角的定位方法。针对其中关键的相位差解模糊问题,提出了相位差测量量的解模糊原理、正确解模糊条件以及解模糊算法,并通过MATLAB仿真验证了正确解模糊条件和解模糊算法正确性。该研究为基于球面波前模型的无源定位提供了一种解决相位差测量量模糊问题的方法,对该类无源定位方法的工程实现做出了探索。     

LBI测向定位系统的多标校源校正算法

采用长基线干涉仪测向定位的系统,对干涉仪基线矢量的测量精度要求非常高,而通常的测姿设备在增加载荷系统复杂度的同时并不能直接提供干涉仪指向信息。针对这一问题,提出共用定位系统测量方向余弦角的相位差测量通道,利用同时测量的两个(以上)已知校正源的相位差,实时解算、提供干涉仪的空间指向,并给出了校正干涉仪指向的性能估计方法。仿真表明,该算法能够有效获得干涉仪的空间指向。     

WGS-84坐标系下机载单站PDR/DFR无源定位滤波算法

在WGS-84坐标系下实现机载单站对固定辐射源高精度无源定位有着重要的应用价值。提出WGS-84坐标系下机载单站相位差变化率/多普勒变化率（PDR/DFR）无源定位滤波算法。首先导出PDR/DFR相对定位公式,经坐标变换实现单次观测的绝对定位;分别采用一阶Taylor近似分析法和不敏变换（unscented transformation, UT）推导滤波中需要的转换量测及其协方差,实现多帧量测滤波,进一步提高定位精度,且后者克服了前者不能对非线性转换量测进行偏差补偿以及协方差一致性较差的不足。仿真结果表明,该方法能实现三维高精度的无源定位,有望用于工程实际。     

基于TOA变化率有偏估计的单通道无源定位

针对相对径向加速度较小时,已有的到达时间(time of arrival, TOA)二次变化率定位方法精度低的问题,提出基于TOA变化率的高精度定位方法。为了提高TOA变化率估计精度,提出忽略径向加速度进行有偏估计的方法;基于有偏的TOA变化率,首先采用牛顿迭代方法,获得目标位置的粗估计,再根据粗定位值近似计算定位偏差,对粗定位进行偏差修正,得到目标位置的高精度估计。理论分析了利用有偏估计进行定位带来的随机误差和定位偏差,以及偏差修正后的定位精度。仿真分析表明,在观测站速度和加速度较小时,本文提出的TOA变化率定位方法精度优于TOA二次变化率定位方法,提出的偏差修正方法可有效降低有偏估计带来的定位偏差,定位精度优于无偏TOA变化率定位方法。     

基于周期图的瞬时GPS信号测速仿真研究

在某些特定的应用情况下,GPS接收机接收到的信号是非连续,或者是间段瞬时的.如何合理有效地利用间段的瞬时GPS信号进行定位、测速是个很有意义的课题.考虑在瞬时信号情况下GPS的测速问题,针对片段信号的特点提出了基于经典谱估计方法测量载体速度的方法.首先应用周期图法估计片段GPS信号的多普勒频移,计算视距变化率,然后建立视距变化率方程,进而求得接收机的速度.通过Matlab模拟的信号和GPS仿真器模拟产生的高动态信号仿真验证了多普勒频移的估计精度和用户速度的测量精度.     

一种利用弹体轴向加速度测量值解算弹道的方法

提出了一种可用于弹道修正弹药弹道预测,利用弹体轴向加速度测量值结合2-d质点弹道方程进行弹道解算的方法.根据2-D质点弹道模型,分析了弹体轴向加速度与弹丸速度变化率之间的关系.建立了利用弹体轴向加速度测量值进行弹道解算的数学模型.利用靶场试验数据对这种方法进行了验证,解算弹道诸元与实测值基本吻合.最后分析了弹体轴向加速度测量误差对弹道解算精度的影响,发现加速度传感器零位偏置误差对解算精度影响显著.     

机载单站多目标无源定位算法

针对当前机载单站对多目标定位精度不高和对多目标信号分选要求过高的不足,提出了基于贝叶斯后验概率最大化原理的机载单站多目标无源定位算法。该算法直接利用干涉仪获得多目标的混合相位差序列,同时融合载机的运动模型和多目标位置先验信息,提高了对多目标定位的精度和分辨率,降低了系统对多目标信号分选的要求。仿真实验表明了该算法的有效性。     

基于航速修正处理的单舰被动定位算法

提出一种基于航速修正处理的单舰被动定位算法，在修正增益推广卡尔曼滤波器的基础上，该算法把运动目标舰艇的航道约束当作输出为0的增加的观测数据加入到测量方程，约束的强度由约束条件的噪声方差确定。提出一种规避因子，用来约束目标状态方程中的航速，基本思想是根据当前估计的目标位置和航速，估计了一个针航行到陆地岛礁或即将航行到陆地岛礁时，用规避因子矩阵来修正航速的方向和大小，避免了出现目标航行到陆地岛礁的情况。计算机模拟结果表明，航速修正处理后不会出现穿越陆地岛礁的运动舰艇航透，同时还能提高对海上运动舰艇辐射源的被动定位精度。     

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。     

基于核典型相关分析的五元平面十字阵无源定位算法

基于五元平面十字阵的时差定位准确度和灵敏度都相对较高,在无源定位中具有广阔的应用前景。针对时差定位抗干扰性能差和噪声影响的问题,提出采用核典型相关分析盲源分离算法在辐射源信号先验信息未知的情况下分离天线阵接收的混合信号,然后将分离后的信号进行相关分析获得时差的估计,用以改进时差估计和定位性能。通过仿真实验,可以看到本文提出的基于核典型相关分析的时差定位方法能够取得更稳定、准确的结果,而且实现简单,能充分满足实际应用的要求。     

多站时差定位性能试验评估技术

本文给出时差定位系统相关法时差测量误差模型,并以此为基础,建立了多站(大于3)时差定位性能试验评估方法.首先,给出了多站时差定位误差模型.其次,引入了信噪比对时差测量影响因素,提出了时差定位系统的相关法综合时间测量误差参数化模型.第三,给出了基于最小二乘法的综合时间测量误差参数估计方法,估计出综合系统参数和时间测量误差常数项.第四,给出了多站时差定位误差等效推算方法,该方法能够根据单条试验航线的时差定位数据,推算综合时间测量误差参数,进而获取任意位置的定位误差.最后进行了仿真验证,表明本文提出的时差定位性能试验评估方法优于传统固定时差测量误差模型定位性能试验评估方法.     

无源定位与数据融合技术在辐射源目标跟踪中的应用

在多机动辐射源无源定位与跟踪系统中 ,因受低空杂波、电子干扰和雷达自身探测精度等因素影响 ,易使无源定位的数据不精确、不可靠 ,甚至相互矛盾 ,结果造成跟踪系统失效。针对这一情况 ,首先应用测向测时差定位法 ,处理机动辐射源的无源定位问题 ;然后在此基础上 ,应用数据融合技术进一步提高系统的定位与跟踪精度、可靠性和防御作战能力。仿真结果表明 ,该方法是有效、可行的     

存在系统误差下交叉定位系统最优交会角研究

研究了存在系统误差下被动传感器测向交叉定位系统中的最优交会角问题。考虑实际应用中传感器不可避免地存在系统误差,传感器的测量误差设定为非零均值高斯分布,在不同的准则下,计算了两部传感器测量误差不同情况下的最优交会角,讨论了系统误差和测角精度对最优交会角的影响,得到的相关结论在指导多传感器的优化配置和提高定位精度方面具有一定的实际意义。     

无源系统中时间差和角度变换跟踪算法

在使用时间差方法对目标进行无源跟踪时,跟踪系统中的各站点有时无法同步截获目标的信号,使跟踪过程中误差增大。提出基于时间差与角度切换的跟踪算法。该算法利用时间差和角度测量的结果,使用扩展卡尔曼滤波对目标跟踪,通过对每个周期各站截获信号和对目标跟踪精度的情况,选择输出两种方法对目标位置估计结果。算法比仅利用时间差的方法有更强的适应性,同时精度并没有下降。给出了算法的具体步骤,通过仿真实验验证该算法的有效性。