基于扩张状态观测器的机动目标加速度估计

目标机动是影响制导精度的关键因素之一,针对此问题,提出了一种解决目标加速度估计问题的新思路,即通过扩张状态观测器(extended state observer, ESO)来实时估计目标加速度。首先建立弹目相对运动模型,然后在采用扩展比例导引律的条件下,设计扩张状态观测器来观测系统状态并估计目标加速度。最后针对实际系统中量测噪声较大的情况,设计带有滤波器的扩张状态观测器来估计目标加速度。这种方法无须建立机动目标模型,收敛速度快,估计精度高,明显优于常规的目标估计算法,仿真结果验证了本方法的有效性。     

机动目标状态估计

本文研究适用于综合火力／飞行控制系统要求的机动目标状态估计的算法问题。通过选取直角坐标及伪测量量构成扩展Ｋａｌｍａｎ滤波。在此基础上，提出采用距离通道冗余滤波以提高距离通道的滤波精度，同时，得到了改善其它估计量精度的一种算法。通过综合火力／飞行控制系统的ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ仿真表明，该算法具有很好的性能。     

宽带信号辐射源径向加速度估计算法

提出了一种利用相参脉冲串信号估计脉冲重复周期变化率的宽带信号辐射源径向加速度估计方法。为了解决电子侦察接收机采样间隔与辐射源脉冲重复周期不匹配造成的脉冲边沿到达时间（time of arrival, TOA）估计偏差问题,采用了分数时延估计算法对脉冲间时延进行估计。获得精确的脉冲TOA后用最小二乘法提取径向加速度信息。给出了该方法目标径向加速度估计所能达到的误差下限,仿真结果接近该下限,具有很高的精度。本算法适用于线性调频和非线性调频等宽带信号。     

基于压缩感知的稀疏多径信道估计

提出了一种基于压缩感知理论的稀疏多径信道估计方法。利用训练序列设计了一种简化的Toeplitz结构观测矩阵,证明了观测矩阵满足限制等距特性,可以作为压缩感知的观测矩阵。根据此矩阵的近似正交性特点对正则化迭代硬阈值算法进行简化,并引入精英策略提出一种归档正则化迭代硬阈值估计算法。仿真结果表明,该估计方法相对于迭代最小二乘法具有更优的性能,且提出的归档正则化迭代硬阈值算法兼具收敛速度快和稳定性高的优点。     

基于贝叶斯压缩感知的SAR目标识别

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)目标识别问题,提出一种基于贝叶斯压缩感知(Bayesian compressive sensing, BCS)的图像域SAR目标识别方法。该方法首先对SAR图像进行分割预处理,得到目标区图像数据;然后基于BCS模型,根据训练样本构造传感矩阵;求解测试样本相应的稀疏系数矢量,根据稀疏系数矢量中对应训练样本类别元素的L2范数判定目标类型。采用美国运动和静止目标获取与识别(moving and stationary target acquisition and recognition, MSTAR)计划公开发布的SAR目标数据库进行实验,结果表明该方法具有良好的识别效果。     

基于负熵最大化的压缩感知信道估计算法

讨论了在5G时代随着移动终端和网络流量的增长、大规模机器类型通信的产生以及天基卫星网络与地面蜂窝主干网络的结合, 使得移动无线通信的频谱使用范围更宽, 导致信道具有更为明显的稀疏性, 从而得以利用无线信道的稀疏性引入压缩感知技术来进行无线通信系统的信道估计。通过负熵最大化算法与l_p正则化改进现有的压缩感知信道估计算法, 将传统的最小化误差函数均方误差替代为最大化目标函数的负熵以适应信道非高斯噪声, 同时稀疏约束采用更为精确的l_p正则化以加强信道估计算法的稀疏表示。研究表明, 该算法不仅可以提高信道估计精度, 增强抗噪声鲁棒性; 另一方面可以利用更少的导频实现更高精度的信道估计, 具备提高系统频谱利用率的作用。     

基于加速度盲估计的隐身目标检测算法

隐身目标的出现严重压缩了防空导弹雷达导引头的探测威力,末制导过程不充分导致制导精度受到很大影响。通过增加相参积累时间提高灵敏度是提高导引头作用距离的有效方法。研究了一种基于加速度盲估计的脉冲多普勒雷达主动导引头长时间积累算法,用于导引头对隐身目标的检测。此方法在不需要依赖外界支援信息的条件下,通过增加相参积累的时间,提高了导引头的截获灵敏度。通过仿真计算,当截获概率不小于99%时,可以将导引头灵敏度提高3.22 dB。     

基于ANFIS的自适应机动目标状态估计算法

针对基于当前统计(current statistics,CS)模型的机动目标状态估计算法对机动目标加速度的极限值依赖性大的缺陷,提出了一种利用自适应神经网络-模糊推理系统(adaptive neuro-fuzzy inference system, ANFIS)自适应调整目标状态噪声方差的方法。首先利用ANFIS算法对目标机动强度进行估计,进而对目标状态噪声协方差矩阵进行自适应调整;然后利用粒子滤波(particle filter, PF)算法对目标状态进行估计。仿真结果表明,与该方法能够有效提高目标状态估计的精度。     

基于压缩感知测量值的扩展目标检测

针对宽带雷达扩展目标检测这一问题,提出了一种在复高斯白噪声背景下基于压缩感知(compressed sensing, CS)测量值的检测新方法。新方法将CS理论引入到宽带雷达扩展目标检测领域,首先通过构造sinc基来稀疏表示扩展目标的一维距离像(high resolution range profile, HRRP),再由复杂的近似消息传递(complex approximate message passing, CAMP) 算法从被复高斯白噪声污染的CS测量值中得到HRRP由sinc基线性表示的相关系数,最后由基于l-0范数的检测器实现扩展目标检测,同时经过推导得到虚警概率和检测概率。基于实测宽带雷达回波数据的实验结果表明,所构造的sinc基可以较好地稀疏表示扩展目标的HRRP;和传统的检测器相比,所提出的新方法可以更好地实现扩展目标检测。     

一种圆周机动目标的机动中心估计方法

机动目标跟踪是无源探测中的关键问题,文章针对无源探测中飞行器常见的圆周机动轨迹跟踪问题,提出了一种改进的机动中心次优估计方法。通过对三点定圆方法中三点构型对圆心估计误差影响的分析,提出了一种基于对弦进行对称分组、增加交点集合过滤规则和加权平均来提高估计精度的方法,该方法有效地解决了弦中垂线交点法在噪声条件下估计误差大的问题。之后用本方法与机动中心坐标系法相结合对飞机的圆周飞行轨迹进行滤波,仿真结果验证了文中方法的有效性。与传统的弦中垂线相交法及最小二乘法相比,该方法在相同误差条件下,具有更小的计算量。

Abstract：

Maneuver target track is a key issue in passive location,and a suboptimal improved approach to estimate maneuver center was put forward based on circular maneuver track of aircraft. Through trigonometry error analysis in circle decision,a method was proposed by symmetrically sorting chords,adding filter rules for intersection set and weighted average,and this method overcame large estimation errors in traditional perpendicular bisector intersection method （PBIM） when polluted by noise. The suboptimal one and maneuvering-center coordinates approach were used to track circular maneuver of aircraft and the results show effectivity of this method. Comparing with traditional PBIM and least-squares procedure,the suboptimal method has similar error and less computation overhead.     

Radial acceleration estimation of multiple high maneuvering targets

The acceleration of a high maneuvering target in signal processing is helpful to enhance the performance of the tracker and facilitate the classification of targets. At present, most of the research on acceleration estimation is carried out in cases of a single target with time-frequency analysis methods such as fractional Fourier transform （FRFT）, Hough-ambiguity transform （HAT）, and Wigner-Vil e distribution （WVD）, which need to satisfy enough time duration and sampling theorem. Only one reference proposed a method of acceleration estimation for multiple targets based on modified polynomial phase transform （MPPT） in the lin-ear frequency modulation （LFM） continuous-wave （CW） radar. The method of acceleration estimation for multiple targets in the pulse Doppler （PD） radar has not been reported so far. Compressive sensing （CS） has the advantage of sampling at a low rate and short duration without sacrificing estimation performance. There-fore, this paper proposes a new method of acceleration estimation for multiple maneuvering targets with the unknown number based on CS with pulse Doppler signals. Simulation results validate the effectiveness of the proposed method under several conditions with different duration, measurement numbers, signal to noise ra-tios （SNR）, and regularization parameters, respectively. Simulation results also show that the performance of the proposed method is superior to that of FRFT and HAT in the condition of multiple targets.     

基于Radon-MDCFT的空间高速机动目标检测与参数估计方法

提出一种基于Radon 修正离散线性调频傅里叶变换(Radon modified discrete chirp Fourier transform,RMDCFT)的空间高速机动目标检测与参数估计的方法。该方法在目标运动参数范围内进行搜索,将目标数据从距离单元〖CD*2〗慢时间域中取出并进行相应匹配变换处理,在补偿回波数据相位并进行相参积累以用于目标检测的基础上同时得到目标速度和加速度的估计结果。〖JP2〗该方法能同时对距离徙动和多普勒走动进行校正,并可在脉冲数有限和低信噪比下有效地检测到空间高速机动目标并获得较好的参数估计结果。仿真结果和对所提方法的输出信噪比表达式的数学推导结果证明了所提方法的有效性。     

基于新息序列修正的输入估计算法

针对传统输入估计算法跟踪机动目标时检测概率和估计精度不高的缺点,提出一种改进的输入估计跟踪算法。算法利用对检测窗内新息序列进行修正以及对卡尔曼滤波状态变量进行补偿的方法,消除了已有机动检测估计对后继机动输入估计的影响,提高了对机动的检测概率和估计精度。理论分析和仿真结果表明,改进后的算法相比原有算法和IMM3算法,不仅跟踪性能有显著提高,而且对加速度缓变的机动也有较好的跟踪能力。     

OFDM水声通信中基于压缩传感的稀疏信道估计

针对正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)水声通信中常规的最小均方（least square, LS）信道估计方法需要大量训练导频且得不到较高估计精度的问题,提出了一种基于压缩传感原理的OFDM稀疏水声信道估计方法。该方法首先以正交短时傅里叶基构成的训练波形为OFDM的导频来“感知”信道,然后利用压缩传感技术的稀疏重构算法来对信道进行重构。〖JP2〗基于实测水声信道的仿真结果表明,在相同估计精度前提下,基于压缩传感的信道估计方法较常规的LS算法所需训练导频数得到大幅度减小,传输效率得以提高,且对噪声的鲁棒性增强,较好地适应了双扩展稀疏水声信道,尤其适用于动平台OFDM水声通信系统。     

基于压缩感知和递归最小二乘的IR-UWB信道估计算法

为了减轻脉冲无线超宽带(impulse radio ultra-wide band, IR-UWB)接收机高采样频率的负担,提出了基于压缩感知和递归最小二乘的低采样率信道估计算法。该算法先令接收到的训练符号通过随机滤波器,并对其欠采样,对采样到的信号进行递归最小二乘计算,最后利用压缩感知重构算法得到信道参数的估计值。提出的算法能够在低采样率的情况下对IR-UWB信道参数进行有效估计。该算法一方面降低了接收机对于模数转换器的要求;另一方面,低采样率产生较小的数据量,从而降低了估计算法的计算量。     

Rotational parameters estimation of maneuvering target in ISAR imaging

The rotational parameters estimation of maneuvering target is the key of cross-range scaling of ISAR (inverse synthetic aperture radar), which can be used in the target feature extraction. The cross-range signal model of rotating target with fixed acceleration is presented and the weighted linear least squares estimation of rotational parameters with fixed velocity or acceleration is proposed via the relationship of cross-range FM (frequency modulation) parameter, scatterers coordinates and rotational param...     

基于压缩感知理论的稀疏遥感成像系统设计

高分辨率的应用需求使得传统的遥感成像系统面临高速率采样、海量数据存储等难以突破的瓶颈问题。基于压缩感知理论设计的雷达和光学稀疏遥感成像系统,突破了Shannon-Nyquist定理的限制,以较少的测量数据实现了同等甚至更高质量的信号重构。首先,根据被测目标和场景的不同特性,分别设计了稀疏表示矩阵;其次,根据互相关最小化原则,选择了与稀疏表示矩阵相适应的最优感知矩阵;最后,研究了适用于二维成像大规模数据的稀疏重构算法。专业电磁散射仿真软件生成的雷达观测数据和复杂场景光学图像的数值仿真,验证了本文设计的稀疏遥感成像系统原理上的可行性。