基于载波相位的接收机群时延测量技术

针对传统群时延测量方法无法达到皮秒级测量精度要求的问题,提出一种基于载波相位的接收机群时延测量技术.该方法在通道群时延特性为分段抛物线假设的前提下,利用窄带扩频信号的载波相位观测量对分段抛物线系数进行搜索固定,通过抛物线函数固定整周模糊度,结合载波相位反映各频点的群时延.仿真结果表明,该测量技术可以精确固定整周模糊度,...     

基于飞秒脉冲相关法的高精度时间同步测量

提出以飞秒脉冲作为时间信号的载体进行高精度时间同步测量的方法。基于光学倍频介质和二次谐波效应分析了基于飞秒脉冲相关探测的时间同步测量机理。完成了基于飞秒脉冲的高精度时间同步测量系统构建,研究了时延测量的时域空域参数依赖关系,通过空间延迟线扫描的方式进行系统定标和时延测试。测试结果表明,该方案能够实现10 fs量级的时间同步测量,为高精度时间同步研究提供了新的方法。     

基于干涉相位的两步法高精度无模糊时延估计

传统时延估计方法面临精度与分辨率的基本矛盾,难以一次性获得高精度无模糊的估计值。针对该问题提出一种基于干涉相位的两步法高精度无模糊时延估计方法。在得到信号互相位谱以后,首先利用Kalman滤波器增强干涉相位的抗噪声性能,在大频率孔径下得到无模糊低精度预估值,第二步利用该值作为先验模型引导单一频率上相时延的模糊度解算,在该步骤中充分利用信号频段内丰富的频率信息得到多个估计值,再采用基于中位数信任域的方法对多个结果统计平均,提升了频带利用率,并且进一步提高了估计精度。仿真结果验证了所提方法正确性和有效性,对于10 MHz且信噪比高于18 dB的信号,精度优于1 ps。     

高精度频率测量技术及其实现

针对高精度的频率测量,分析了相位检测法的测量误差,根据分析结果提出并实现了一种基于FP-GA实现的频率测量方法。该方法利用FPGA器件门时延小、电路稳定的特性,采用相位重合检测的改进方法,降低了测量时的±1计数误差。对其进行的误差分析表明,其测量精度约为10-11/τ量级。研制样机的实际测量数据表明,该方法满足高精度、低成本的频率测量要求,具有大规模推广应用价值。     

基于时差校正的长基线宽带测向算法

研究长基线宽带测向问题,由于传统测向算法受到相位解模糊条件的限制,天线孔径长度设置较短,因此无法进一步提高测向精度。基于宽带信号时延估计具有高精度的特点,提出了基于时差校正的宽带测向及解模糊算法,并且对其性能和使用条件进行详细的分析。由于基线长度不受传统方法的限制,因此在长基线条件下,具有非常高的测向精度。仿真结果证实所提算法只需较少的天线阵元,却具有很高的测向精度。     

编队小卫星相对位置和相对姿态解算模型与精度分析

介绍了编队小卫星无线电相对位置姿态的测量方法，分别采用点估计法和随机滤波法建立了相对位置和相对姿态解算的数学模型，通过仿真给出了两种求取相对位置和相对姿态算法的解算精度。仿真表明，综合使用两种解算方法，可以提高相对位置和相对姿态的测量精度。     

基于组合噪声调频信号的高速目标参数估计

宽带噪声雷达参数估计时通常会采用宽带互模糊函数的方法,但是宽带互模糊函数庞大的运算量限制了其在实际工程中的应用,为此提出了一种基于组合噪声调频信号的高速目标参数估计方法。该方法首先将回波信号共轭自混频来抑制多普勒敏感,然后对自混频信号进行短时相关运算,并通过高斯拟合获得分段的时延精确解,最后利用最小二乘算法求得目标参数。该方法通过自混频过程获得的组合噪声调频信号具有更高的时延分辨力,提出的高斯拟合方法较经典的抛物线插值方法精度更高,整个算法无需宽带模糊函数所需的时域重构运算及二维搜索过程,运算复杂度大大降低,适用于实际工程应用。仿真结果验证了本文算法的有效性。     

单通道同频混合信号时延高效估计方法

针对单通道同频数字混合信号时延估计问题,提出了一种数据辅助的方法,将整个估计流程分成了基于数据辅助的时延粗估计与基于最大似然的时延精估计两个过程。该方法克服了以往基于最大似然同频混合信号时延估计的很多弊端,改进了搜索方式并探讨了消除时延模糊的方法,提高了估计精度。最后又分析了性能界,为本文方法的性能分析提供了理论依据。该方法较依赖于两路时延差,对频偏误差不敏感,仿真实验验证了该方法的有效性与实用性。     

宽带干涉测量通道群时延非线性误差标校

以Ka频段宽带干涉测量为背景,分析了通道群时延的主要表现形式。针对通道宽带群时延非线性失真问题,提出了基于相位校正信号互相关的标校方法。利用相位标校信号梳状谱和线性相位特性,通过提取相位标校信号的互相关相位谱获取通道的相频特性曲线,并以此计算通道的群时延。针对抛物线型群时延,采用三阶非线性拟合代替传统的一阶线性拟合。仿真结果表明,在信噪比为-10dB的条件下,三阶拟合比一阶拟合与原始相频特性曲线有更高的吻合度,且标准差为一阶拟合的1/4,得到的群时延结果逼近真实群时延,证实了算法的有效性。     

伪码测距系统的多普勒频移补偿

卫星所搭载的再生伪码(pseudo noise,PN)测距系统已广泛应用于测量双星或星地距离,由于星地间的相对运动更为明显导致伪码测距信号存在着较大的多普勒频移,从而影响利用相关运算获得的双程延时测距精度。根据伪码测距系统的实现结构,推导出当多普勒频移存在时的测距延时计算公式,进而提出了一种补偿方法。同时考虑到测距系统的实际应用环境,对补偿公式进行了简化。仿真及实际测试结果表明,经过补偿后的双程延时测量值精度(中强信噪比下)可达到0.14 ns (4 cm),补偿造成的精度影响为0.01 ns (3 mm),同时公式简化及补偿引入的误差可以忽略不计。     

基于LFM信号的分布式空间动平台定位技术

提出了一维测距结合二维测向的分布式空间动平台间相对定位方法。根据宽带正负斜率线性调频（linear frequency modulation，LFM）信号的时频特性，结合微波双向技术实现了动平台间的相对距离测量，并提出了测频率解相位模糊的短基线干涉仪高精度测向方法，解决了传统多基线干涉仪测角模型的概率性解模糊问题，同时对平台相对运动引起的多普勒干扰进行有效抑制。最终通过评估系统对该方法的定位精度进行了有效验证。     

基于多相滤波的高精度延时设计及实现

雷达测距测速应用中的精确性取决于时间上的高分辨率, 而传统基于有限长单位冲激响应(finite impulse response, FIR)滤波的高精度延时设计所需的滤波阶数过高, 滤波处理较慢且复杂。为了加快滤波速度和节省硬件资源, 将数字内插与多相滤波技术结合, 提出了一种基于多相滤波的高精度延时设计方案。根据延时精度对FIR滤波系数向量重新排序, 依据延时量大小选择多相子滤波器对采样序列进行滤波处理, 实现小于整数倍采样间隔的高精度延时, 具有滤波速度快、节省硬件资源的特点。仿真分析延时信号的相位, 表明了所提多相滤波方案可实现高精度延时。借助现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)平台, 时钟频率为245.76 MHz时, 实测的延时精度可低至0.509 ns。     

基于互相关特征图和扩张稠密卷积网络的SFBC-OFDM识别方法

针对传统的空频分组码(space-frequency block code, SFBC)识别方法存在人工提取特征困难、低信噪比(signal to noise ratio, SNR)下识别准确率低和不适用于非协作通信的问题, 提出一种基于互相关特征图和扩张稠密卷积网络的SFBC自动识别方法。首先,计算接收端频域上的互相关函数并进行维度变换, 得到二维互相关特征图。然后, 对得到的特征图进行预处理以扩大卷积核感受的有效区域, 去除图像冗余信息。最后,构建扩张稠密卷积网络以自动提取预处理图像特征, 实现SFBC分类识别。仿真结果表明, SNR为-8 dB时, 该方法对SFBC信号的识别准确率达到了96.1%。相比于传统算法, 该方法具有更好的抗低SNR和特征自提取能力, 验证了深度学习方法在SFBC识别领域的有效性, 为该领域的后续研究奠定了基础。     

水声信道多径时延估计的高分辨方法研究

为了解决传统的匹配滤波器方法估计实测信道时分辨率不足的困难，研究了高分辨多径时延估计方法。应用MODE算法求得多径时延估计的初值，再通过带惩罚函数的最小二乘法迭代求解时延和幅度估计的准确值。仿真表明，该方法的时延分辨率在20dB信噪比下达到了传统的匹配滤波器方法的4倍，实现了多径时延的高精度估计，解决了实测线性调频信号的信道估计问题。     

基于圆阵干涉仪的被动导引头宽带测向方法

被动雷达导引头使用干涉仪进行宽带测向时存在角度模糊。多基线解模糊方法受限于导引头天线安装体积和天线单元直径。探讨了基于圆阵干涉仪的宽带测向问题,提出一种快速宽频段解模糊方法,可根据入射角度选择参考基线组以实现全方位高精度测量。仿真结果表明了此方法的正确性和有效性。     

基于多频模糊度解算的BDS/GPS中基线 AEKF RTK算法

为了提高中基线实时动态(real time kinematic, RTK)定位的模糊度解算成功率和定位精度,提出一种基于三频北斗系统(BeiDou navigation satellite system, BDS)和双频全球定位系统的多频模糊度解算算法。该算法结合三频模糊度解算(three carrier ambiguity resolution, TCAR)和最小二乘降相关(least square ambiguity decorrelation adjustment, LAMBDA)算法通过三级迭代固定模糊度。此外,为了减少电离层延迟等误差对模糊度解算的影响,提出一种组合系数搜索算法。利用自适应扩展卡尔曼滤波实现RTK定位。在中基线实验中,将提出算法与BDS TCAR和单/双系统LAMBDA算法在成功率和定位精度方面进行比较。结果表明,所提算法的成功率最高,可即时固定模糊度,且定位误差在毫米级,精度在3种算法中最优。     

Doppler radar by using single multicarrier pulse based on optical fibre delay lines

The proposed Doppler measurement technique shows that the Doppler measurements can be accomplished by a single pulse with multiple frequency components through optical fibre delay lines. Range and velocity ambiguity can be removed, and the velocity resolution can be improved dramatically by using long optical fibre delay lines. Furthermore, the velocity resolution can be modified by adjusting the length of optical fibre delay lines. In addition, the proposed radar can achieve high range resolution by using a single wideband pulse. As a result, the new approach can improve radar performance significantly.