基于迭代连续匹配追踪的高频地波雷达单次快拍DOA估计方法

高频地波超视距雷达在一个相参积累时间内只能获得空域的单次快拍,在单次快拍条件下进行波达方向估计常常性能很差。针对该问题,本文以压缩感知理论为基础,并根据目标信号在探测方位分布的稀疏性,提出单次快拍下目标方位估计方法。该方法首先利用稀疏变换字典将位于连续方位空间的目标信号变换到满足稀疏条件的离散网格点上;然后采用正交匹配追踪方法获得粗略的方位信息;最后根据迭代最小二乘连续匹配追踪算法得到目标的精确方位。理论分析与仿真证明,该方法可以提高在单次快拍下对低信噪比相干信号的方位估计精度,并且完全适用于阵元数较少的小规模高频地波雷达系统。     

Chirp雷达对高速运动目标有效相参积累的算法研究

首先详细分析了包络走动对积累信噪比的影响因子,然后分别给出了最优相参积累和包络插值移位补偿相参积累两种积累途径,通过分析得出后者对包络走动补偿精度要求不敏感的结论,在低信噪比条件下能够实现较长时间有效相参积累。仿真结果显示,包络插值移位补偿相参积累法适合不同的应用需求,在-8dB和200个积累脉冲的条件下输出信噪比损失小于3dB。     

基于CAF相参积累的多载波信号时频差估计算法

多载波信号具有丰富的频域信息,相参积累能够拓宽信号的有效带宽,克服单载波信号带宽窄导致时差(time difference of arrival,TDOA)、频差(frequency difference of arrival,FDOA)参数估计精度不高的问题。以多载波信号的检测定位为背景,研究了基于多个载波信号互模糊函数(cross ambiguity function,CAF)相参积累的TDOA/FDOA参数估计算法,为多载波信号的无源定位提供高精度的定位参数估计方法。基于接收信号模型,推导了多载波信号的互模糊函数,从TDOA/FDOA两个维度分析了不同载波信号CAF的相位关系,通过相位补偿实现了多载波信号CAF的相参积累,并从理论上分析了TDOA/FDOA参数估计的性能改善情况。蒙特卡罗仿真表明,提出的多载波信号相参积累TDOA/FDOA估计算法性能明显优于单载波信号的估计性能,性能改善情况与理论分析一致。     

无源双基地雷达随机初相补偿及误差影响分析

分析了在无源双基地脉冲雷达中,利用从直达波信号中提取的初始相位来补偿目标散射回波随机初相的过程。指出了由于接收通道噪声和天线噪声的存在,从直达波参考信号中提取的初始相位是一个随机变量。为使相位补偿误差影响分析结果并不依赖于哪一种特定的相位同步方案,给出了相参积累过程的一般数学模型和相位补偿误差的概率密度函数,推导了系统互模糊函数处理后的峰值输出,定义了相参积累损耗以分析相位同步误差的影响,并根据数学模型数值分析了不同信噪比条件下的积累损耗。结果表明,当直达波信噪比为30 dB时,相位补偿误差带来的信噪比损失约为0.3 dB,而当直达波信噪比大于40 dB时,相参积累损失可以近似忽略。     

基于噪声特征向量重构的地波雷达单次快拍超分辨算法

高频地波雷达在一个相参积累时间内通常只能得到频域一次快拍,利用其直接进行波达方向估计性能较差。针对这一问题,在分析时、频域协方差矩阵特征分解后差异的基础上,在频域采用降维方法估计协方差矩阵。根据频域目标信噪比相对较大的特点,利用最大特征值对应的信号特征向量构造原始的数据矩阵,并对该矩阵进行奇异值分解得到新的噪声子空间,进而构造出新的噪声特征向量,最后利用该噪声特征向量进行方位角估计。仿真和实测数据分析验证了算法的有效性,相比降维Toeplitz算法和前后向空间平滑算法有着更高的分辨力和估计精度。     

高阶运动目标的长时间相参积累算法

针对具有任意阶运动的目标的长时间相参积累问题,提出一种基于多维非均匀快速傅里叶变换(non-uniform fast Fourier transform, NUFFT)的长时间相参积累算法。该算法先在快时间频域沿慢时间维利用多维NUFFT实现运动补偿,然后通过快速傅里叶逆变换(inverse fast Fourier transform, IFFT)最终实现相参积累。该算法积累性能接近理论最优且计算量小于已有算法。特别地,对于具有加加速度的运动目标进一步提出基于Wigner NUFFT的相参积累算法,该算法相比多维NUFFT,计算量大大减小,但对积累前单个脉冲的信噪比提出更高要求。仿真结果证明了所提算法的有效性。     

高机动小RCS目标长时间相参积累检测新方法

相参积累可以提高小雷达散射截面（radar cross section, RCS）目标的信噪比,但由于目标的高速高机动性,长时间相参积累会导致回波的越距离单元走动和越多普勒单元走动问题。首先建立了高机动小RCS目标的回波信号模型,并分析了目标回波信号的二维频域特性,在此基础上,提出了一种长时间相参积累检测新方法。基本思想是在距离频域方位时域利用Keystone变换,校正由一次相位引起的越距离单元走动问题,然后乘以二次相位补偿函数解决越多普勒单元走动问题,通过构造目标函数对补偿函数中的加速度进行搜索,获得的目标函数的最大值即为相参积累值。仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于FrFT-Keystone运动补偿的OFDM声纳高速微弱目标相参积累检测算法

针对水下目标探测中使用的正交频分复用信号,提出了一种针对高速微弱目标的相参积累算法,以解决多脉冲积累下由目标机动引起的较大相位变化和由水下环境中信噪比低导致的相参积累增益不足的问题。所提算法利用分数阶傅里叶变换来估计目标的运动参数并进行补偿,并结合Keystone变换,实现对高速微弱目标的多脉冲相参积累。理论推导和仿真实验结果表明,所提算法能够有效补偿高速目标脉冲间的相位移动,并在低信噪比环境下取得较好的能量积累效果。     

强海杂波背景下低速雷达目标的数字角跟踪

研究了信噪比对角跟踪的影响,针对相参体制的雷达,给出了在强海杂波背景下有效跟踪海面上低速运动目标的具体方法,并在基于ADSP 21161N的信号处理平台上实现了该算法。它利用多个回波脉冲作相参积累有效地改善了提取角误差的条件,即提高了雷达回波信噪比,大大提高了跟踪的稳定度和精度。仿真结果验证了它的有效性。     

分段采样信号的相位关联技术

分析了分段采样信号在复平面单位圆上的分布特征。针对采样点与分段信号在单位圆上分布不同,在此基础上提出了直接相位积累法和旋转相位积累法将分段采样信号进行相位关联,以实现相参积累和提高频率估计精度。直接相位积累法计算量大,抗噪声能力强,旋转相位积累法计算量小,抗噪声能力弱。这两种方法既可用于多段线性调频连续波探测回波的积累检测,也可用于多个相参脉冲信号的积累与频率估计。通过仿真验证了所提方法的有效性。     

Algorithm of sky-ground-wave signal separation in CDMA system

To solve the problem of the sky-wave interference in radio positioning system operating in CDMA mode, an algorithm of sky-ground-wave separation is provided. Based on the MLE （maximum likelihood estimate）, and by estimating the amplitude and the phase of the sky-wave signal, the provided algorithm for separating skyground-wave is implemented. The mathematics model used for signal processing is established, and the possible solutions are provided. The structure and signal processing flow implementing the presented algorithm in the receiver are presented. A multi-channels signal searching idea is adopted, some of which process the sky-wave signal, and some of which process the ground-wave signal. Numerical analysis and simulation show that the proposed algorithm has higher accuracy, more rapid processing speed, and simpler implementation for the estimation of the sky-wave signal parameter, and can separate the sky-wave signal and ground-wave signal from the arrival combination signal effectively.     

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。     

基于磁梯度张量的旋转永磁体定位技术

为解决现有无线导航定位系统在一些特殊场合定位精度不高甚至出现无法使用等问题,根据磁场信号穿透力强、可全天候工作的优势,提出了一种基于磁梯度张量(magnetic gradient tensor, MGT)的旋转永磁体三维定位技术。首先,利用旋转单永磁体作为磁信标产生固定频率的正弦磁场信号,在接收端依据信号特征采用总体最小二乘法提取信号。然后,利用Matlab软件对接收到的信号进行数据处理,解算出MGT及磁场强度的大小,通过建立数学模型求得位置信息。最后,在3种旋转频率下对所提出的方法进行实验验证,在45 m内的平均定位误差为0.24 m。分析表明，该方法能够有效降低环境磁场的干扰,具有隐蔽性、实时性等优点,在地下钻进系统、水下航行器运行等领域具有较好的发展前景。     

基于磁梯度张量的旋转永磁体定位技术

为解决现有无线导航定位系统在一些特殊场合定位精度不高甚至出现无法使用等问题,根据磁场信号穿透力强、可全天候工作的优势,提出了一种基于磁梯度张量(magnetic gradient tensor, MGT)的旋转永磁体三维定位技术。首先,利用旋转单永磁体作为磁信标产生固定频率的正弦磁场信号,在接收端依据信号特征采用总体最小二乘法提取信号。然后,利用Matlab软件对接收到的信号进行数据处理,解算出MGT及磁场强度的大小,通过建立数学模型求得位置信息。最后,在3种旋转频率下对所提出的方法进行实验验证,在45 m内的平均定位误差为0.24 m。分析表明，该方法能够有效降低环境磁场的干扰,具有隐蔽性、实时性等优点,在地下钻进系统、水下航行器运行等领域具有较好的发展前景。     

基于伪噪声码星间自主测距

卫星之间的高精度自主距离测量是卫星自主相对定位的基础,提出了一种基于半无调制数据的伪噪声(pseudo-random noise, PRN)码高精度星间自主测距方法。首先在无调制数据的同相支路完成信号的捕获、跟踪过程,然后利用同相和正交支路之间的相位关系,在携带数据的正交支路直接完成数据的解调过程,并借助非等量采样技术以及带通信号采样定理,使得卫星之间的自主相对距离测量精度理论上达到了4.6 mm。在信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)为-20 dB的环境下,仿真实验结果表明测量精度优于2 cm。     

Wireless Location Determination for Mobile Objects Based on GSM in Intelligent Transportation Systems

1 .INTRODUCTIONTheabilityofpositioningmobileobjects (MOs) ,in cludingvehiclesandtravelersholdingmobiletermi nals,isafundamentalfunctionforsomeITSsubsys tems,suchasemergencyrescue,securitysystem ,au tomaticnavigationsystem ,andtrafficinducementsystem[1 ] .Atpresent,therearethreedominatingtypes[2 ]ofwirelesspositioningtechnologies,i.e.positioningbasedonsatellites,positioningbasedondedicatedcommunicationsystemsandpositioningbasedonpub liclandwirelesstelecommunicationsystems (PLMTS) ,respe…     

基于半监督流形学习的WLAN室内定位算法

针对无线局域网室内定位系统中,因参考点密集布设而带来的数据采集、更新及定位匹配运算量增加的问题,提出了一种新的基于半监督流形学习的降维判别嵌入定位算法。该算法利用少量已标记数据和部分未标记数据,通过求解目标函数最优化,对高维接收信号进行维数约减,保留最具判别力的定位特征,然后采用确定性定位算法找到定位特征与位置坐标的映射关系。实验结果表明,算法定位精度高于传统的定位算法,降低了离线阶段的数据采集工作量,便于后期数据库的实时更新。     

基于MEMS/超声波双足足绑式定位系统的实现

作战救灾等复杂场景下环境干扰大且难以获取外界信号、定位困难。惯性系统因其特性成为复杂场景下不可或缺的自主定位方式,但惯性器件存在累计误差,长航时状态下难以满足定位精度需求。超声波测距受环境影响小,成本较低,已成为辅助惯性器件进行行人定位的重要方式。目前惯性与超声波组合导航多为理论研究及仿真验证,少量可实现系统不便于后续研究实验的进行。针对上述问题,实现了一种基于Xsens公司Mti-G710型号微机电系统(micro-electromechanical systems, MEMS)和DAKOTA公司DJIN1002超声波模块的双足足绑式定位系统,并进行实测实验验证了系统的可行性。     

基于AOA的双机无源定位模型及其解算方法

在双机协同的无源定位算法中,角度信息有着非常重要的作用。为解决双机无源定位问题,提出了一种只利用角度信息的定位模型,并同时消去中间变量距离的影响。对比了最小二乘法、加权最小二乘法、总体最小二乘法、渐进无偏估计法等方法对该双机定位模型的解算。相比时差/到达角联合定位算法模型,该算法需要更少的观测信息和更少的观测误差,就能提高定位精度。仿真结果验证了上述4种解算算法的定位性能,证明了该算法在定位精度上的优秀性能。最后,还对4种算法在不同误差和约束条件下在双机协同观测定位中的定位精度进行了对比。     

基于瞬时频率细微特征分析的FSK信号个体识别

通信信号的个体识别是近年来通信侦察领域的一个重要研究课题,也是一个比较复杂而困难的问题.目前针对相同型号、相同工作模式的通信信号的个体细微特征的提取、分析和识别方法多处于一个初步研究阶段.提出了一种细微特征提取方法,并利用特征参数集实现了多个电台的个体识别.实验结果表明该方案识别率较高,具有较强的实用性和可行性.