多普勒频移支持红外预警卫星反导作战研究

为拓展反导作战中红外预警卫星的目标速度估计方式,提出利用星载探测器进行被动红外多普勒频移测速的构想。首先建立多星多普勒频移测速模型,给出了多普勒频移测速误差与观测几何、辐射波长以及光谱分辨率的关系;然后推导多普勒频移测速误差与导弹发射坐标系下速度误差的坐标转换关系,描述了多普勒频移测速对弹道参数估计的贡献。最后,结合战术需求,通过仿真实例分析了多普勒频移测速对参数估计的影响。     

GPS接收机伪码跟踪技术研究及仿真

高动态的接收机指在接收信号的载波附有较高的随时间变化的多普勒频移时仍能正常工作的接收机。GPS接收机主要通过载波叉积自动频率跟踪技术以及载波辅助技术等方法来应对高多普勒频移。本次重点研究了高动态GPS接收机扩频接收核心技术中与载波叉积自动频率跟踪技术相匹配的GOLD码跟踪技术，在此基础上建立了仿真的系统模型，并根据此模型应用Matlab simulink进行了具体的实现。     

一种AUKF滤波算法及其在电力频率测量中的应用

为了提高无迹卡尔曼滤波器（UKF）在非线性随机系统中的抗干扰性和状态跟踪性能,提出了一种自适应无迹卡尔曼滤波算法（AUKF）。该算法通过计算状态变量微分累积值判断状态变量是否发生突变,并在突变时刻重新设置协方差矩阵,使状态变量估计值迅速收敛;同时估计观测噪声,通过调整噪声方差以减小观测噪声变化对测量精度的影响。将AUKF算法应用于电力系统频率测量,通过数值仿真得到电力频率稳定、波动和突变时的频率测量值。仿真结果表明该算法具有较好的测量效果,在保证频率测量精度和稳定性的同时,减小了频率测量滞后时间和超调。     

空间目标跟踪的融合系统设计

空间目标测量手段逐渐多样化,融合处理技术是降低测量信息不确定性影响,获得稳健、高精度目标跟踪结果的重要方法。基于运动建模、实时滤波和多传感器数据融合思想,建立了完整的空间目标跟踪数据处理流程。根据获取时间散乱、误差成分复杂和覆盖范围不均衡等测量信息不确定性对各处理环节的影响,设计了稳健的融合估计方案。在此基础上,综合设计了一个空间目标跟踪系统。系统采用模块化的实现结构,以提高算法兼容性和任务扩展能力。计算实例验证了系统的性能。     

线性调频波形消除多普勒频率对距离测量研究

一般的雷达线性调频 (LFM)脉冲波形存在多普勒频率与测量距离之间的耦合 ,即当测量的目标存在多普勒频率时 ,雷达测量目标的距离与目标所在的真实距离也存在一定的差异 ,这也可以用信号的模糊函数加以说明。提出了解决这一问题的三种基本方法和一种新的脉冲压缩波形 ,利用这种波形可以消除多普勒频率对距离测量的影响。     

基于对空无线电引信的平板目标特性建模及仿真

目标的电磁散射特性对回波信号的特性影响巨大。以连续波多普勒体制无线电引信为依托,以平板目标为主要研究对象,研究体目标效应影响下的多普勒信号特性。采用物理光学法和物理绕射法计算目标表面和边缘的雷达散射截面积。建立了平板目标特性模型,结合引信空中弹目交会模型,探讨弹目交会过程中多普勒信号幅度和多普勒频率的变化规律。     

汽车雷达多域联合调制波形

针对汽车雷达时分复用(time-division multiplexing, TDM)多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)波形中存在的时间空间利用率低及高速目标多普勒模糊等问题，提出一种多域联合调制的汽车雷达波形。该波形在时域上进行脉冲重复间隔参差抖动，利用奇偶序列之间相位差实现速度解模糊，在频域和空域上通过多天线间的多普勒频率调制实现波形正交，提高了时间空间发射效率。仿真实验及基于汽车雷达波形验证系统的实测结果均验证了所提波形的有效性，与传统TDM-MIMO波形对比，所提波形具有更大的不模糊测速范围和相参积累增益，不仅对汽车雷达工程实践具有较强的应用价值，而且对低成本导引或防撞探测系统同样具有指导意义。     

基于矢量频率锁定环的高动态GPS信号跟踪

研究了高动态环境下矢量跟踪算法在GPS接收机中的应用,提出了一种适合高动态环境的矢量频率跟踪算法。当接收机存在高动态时,与由其引起的多普勒频率的变化率相比,由卫星运动引起的多普勒频率的变化率非常小,多普勒频率的变化主要由接收机的动态引起。对各个通道来说接收机的速度与加速度等状态信息是共同的,因此利用矢量跟踪的方法从各个通道的量测数据中直接估计接收机的速度、加速度等状态,可以有比通常的标量跟踪更低的跟踪门限,而在相同的载噪比下,可以有比通常的标量跟踪更好的估计精度。给出了一种适合高动态环境的矢量频率锁定环(VFLL)的结构,详细分析了导航滤波器的系统转移方程与量测方程,讨论了导航滤波器的实现。利用非线性估计的方法代替鉴频器提取频率误差,提高矢量跟踪的性能。由于矢量跟踪的性能是与想定相关的,在典型的高动态情景下,根据具体的想定,利用仿真的方法分析了矢量频率锁定环的跟踪性能。仿真结果表明矢量跟踪在高动态环境下可以有比标量跟踪更好的优势,能很好地跟踪GPS接收机的高动态信号。     

方位和差分多普勒联合定位

对辐射源进行无源定位,可以用多个固定站,也可以利用一个移动站来实现。移动站定位就是利用一个运动的传感器,沿着它的运动轨迹,对辐射源进行参数测量,并用这些测量值估计出辐射源的位置。方位测量和频率测量是两种最基本的测量方法,在此基础上,还有各种综合方法。提出了利用方位和多普勒频率差联合测量法来估计辐射源的位置。并用Ｃｒａｍ ｅｒ－Ｒａｏ ｂｏｕｎｄ 对频率测量、多普勒频率差测量、方位和多普勒频率差联合测量三种测量估计方法进行性能比较分析。利用Ｇａｕｓｓ－Ｎｅｗ ｔｏｎ 迭代法计算出辐射源的位置。从计算机模拟可以得出,方位和多普勒频率差联合测量估计是一种有效的,性能好的无源定位方法。     

一部中重测量雷达PRF的设计

针对一部中重脉冲多普勒测量雷达的脉冲重复频率设计问题,提出在系统不同工作阶段采取不同PRF组来解决问题的设计方法。从可选择PRF范围入手,阐述在实际条件限制下的设计思路,主要针对雷达工作过程中的搜索、跟踪两个阶段的检测、解距离模糊、正常距离跟踪三个方面的PRF选择问题,提出依据各阶段特点的解决方案。此方案提高了搜索效率,解决了跟踪时的遮挡问题,具有很高的实用性。     

Digital implementation and analysis of a high dynamic frequency tracking loop

In the wireless guidance system,the signals that receiver received has obvious Doppler shift for the high dynamic characteristic of the carrier.A new solution of carrier frequency tracking loop with frequency modifying system is put forward.The characteristic of cross product auto frequency control and the second order loop filter in this loop are analyzed.The simulation shows that this loop can accomplish frequency tracking well in high dynamic circumstance.     

基于UT变换的机动辐射源单站被动跟踪IMM算法

针对机动辐射源的单站被动跟踪初始估计误差大,可观测性弱,并且可以得到观测量有限的问题,提出了一种利用多普勒频率变化率和角度对机动辐射源进行跟踪的UKF-IMM算法。将其和传统推广卡尔曼滤波交互多模型(EKF-IMM)方法进行了仿真比较,结果表明,UKF-IMM方法增强了EKF-IMM的滤波稳定性,提高了滤波收敛速度和跟踪精度。     

异质多特征数据融合在目标关联跟踪上的应用

本文讨论了利用多种异质特征数据诸如空间状态、信号幅度、多普勒频移等信息来实现多目标关联跟踪的方法。文中由品质函数的概念定义了一种关联测度,通过关联测度定量地将可能获得的多特征数据引入关联跟踪算法中。文中阐明这一关联测度是常规关联决策的推广。为验证这一方法的性能,本文还进行了计算机仿真实验,并给出实验结果。     

距离-速度同步欺骗干扰下的机动目标跟踪算法

研究了距离-速度同步拖引欺骗干扰下的机动目标跟踪问题。根据数字射频存储器及直接数字频率合成器产生的距离-速度同步拖引干扰原理,建立了距离-速度同步拖引干扰下的机动目标回波信号模型,利用接收机自动增益控制电压和目标个数的突变信息对信号进行欺骗干扰判决,当判断为距离-速度同步欺骗干扰时,采用正交匹配追踪方法识别出真实信号,最后利用扩展卡尔曼滤波方法对目标进行跟踪。仿真验证了该方法与魏格纳变换和魏格纳-霍夫变换相比具有较高的识别性能,并在机动条件下具有良好的跟踪效果。     

卫星数传OFDM信号的多普勒效应影响分析

正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)信号具有较高的频谱效率,有利于实现高速传输。在卫星对地高码率数据传输系统设计中,OFDM有助于解决带宽资源的问题,因此极富吸引力。但是,由于近地轨道(low earth orbit,LEO)星地链路的大动态特性,传输信号会遭受严重的多普勒效应影响。对于宽带OFDM信号而言,多普勒效应的表现形式更为复杂,不再仅仅是频率的偏移。分析宽带OFDM信号在LEO卫星对地数传链路中所受到的多普勒影响。首先,对卫星数传链路进行数学建模,并且推导出该大动态场景下的OFDM信号模型;之后,量化分析由于多普勒效应所产生的符号间干扰和载波间干扰。根据理论分析结果,给出OFDM体制在LEO星地数传应用中的设计要求和设计局限。     

长周期DSSS/BPSK 卫星信号载频和功率估计方法

针对长周期扩频卫星信号信噪比低、多普勒影响明显、码周期长等特点，提出了一种长周期直接序列扩频卫星信号载频检测和功率估计方法；分析了所提方法中多普勒频率线性近似对载频估计的影响，并进行了仿真验证。以全球卫星导航系统（Global Positioning System，GPS）星座参数为例，对所提方法进行了仿真，并分析了积分时长对本地频率搜索步长的影响。结果表明，所提方法能够有效抑制多普勒频率的影响，检测下限达到-12 dB。     

MIMO同频正交信号的构造及处理

同频正交波形即正交编码分集波形(orthogonal code division waveform , OCDW)由于各子阵发射载频相同,相对于正交频率分集波形(orthogonal frequency division waveform, OFDW)更适用于多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)雷达。而现有的同频正交序列的相关性能很差。为此,提出了一种同频正交相位编码信号的构造方法,通过使序列的互相关函数在单位元上周期性等间隔分布实现序列正交。进一步地,研究了多普勒频率对信号正交性的影响,分析了通道模糊现象和无模糊测速范围变窄现象,并根据回波特性给出了多普勒补偿以及距离多普勒(range-Doppler,RD)谱映射处理方法,以消除多普勒因素对处理结果的影响。仿真实验表明,该信号具有良好的正交性,给出的处理方法可消除多普勒对处理结果的影响。