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.     

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。     

基于半圆阵的解模糊技术研究

传统的干涉仪测向解模糊方法要求特定的天线阵列形式,其应用容易受到可利用体积的限制.针对传统测向解模糊方法在实际系统应用中的问题,提出了任意基线测向原理并建立了任意基线测向模型.对建立模型的镜像模糊问题、多值模糊问题进行了分析并且提出了解决方法.为解决被动雷达多模复合制导导引头体积受限的问题建立了半圆阵天线阵列模型.时建立的模型进行了Matlab仿真,验证了方案的可行性.     

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。     

基于等长基线干涉仪的单脉冲被动定位方法

针对单站单脉冲的被动测距问题,提出了一种基于等长基线相位干涉仪的单脉冲定位方法。该方法采用至少3个天线构成等长基线干涉仪对,利用等长基线干涉仪接收到辐射源信号球面波的波前相位2π模糊数相同的原理,通过等长基线相位差的差值和来波方向,确定信号源与观测站之间的距离。在对该算法的基本原理和无模糊定位条件描述的基础上,分析了定位性能,并通过计算机仿真验证了该算法的有效性。     

干涉仪对辐射源快速精确定位方法研究

干涉仪属于无源定位系统，该技术有着重要的军事应用背景，现有国内单站无源定位都存在定位时间长，精度较低的问题。给出了仅利用干涉仪的多普勒频移量测值，通过扩展卡尔曼滤波的方法对固定辐射源定位，该方法与传统方法相比，具有精度高、收敛速度快，对初值不敏感的优点。仿真结果证明了本芳法的有效性。     

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.     

基于最大后验概率的单星多目标无源定位算法

为提高单星无源定位精度和速度,同时满足小型化和低功耗的要求,提出了基于最大后验概率和旋转长基线干涉仪的无源定位算法。核心思想是利用最大后验概率原理解决多辐射源信号去交织难题;利用旋转干涉仪天线基线和目标辐射源来波方向瞬时变化减小测向定位模糊,从而实现了利用单个旋转长基线干涉仪系统对多辐射源目标快速高精度定位。仿真表明,该算法可行性强,定位精度高、速度快,具有很高的应用价值。     

纯方位系统中的定位模糊区分析

研究了纯方位系统中的定位模糊区面积和无源传感器所测得的方位角大小之间的关系问题,该问题的研究对于实现无源传感器的合理布置提高定位精度具有一定的理论和借鉴意义。以往对此问题的研究是在目标到基线的距离等于常数的前提下给出的,在不受这个条件约束下以整个探测区域为背景进行了研究,并通过数学推导给出了模糊区面积达到最小时的交会角大小。通过仿真分析给出了模糊区面积与两个无源观测站所测得的方位角以及与交会角之间的关系,得出了相关的结论,从而可实现纯方位定位系统中多个无源传感器合理布置或优化选择。     

相位测距解模糊中几种差频选择方法的比较

在数字化多组双频连续波雷达相位测距解模糊中有多种差频选择方法,给出了其中的3种方法。并通过计算机仿真对这3种方法进行了分析和比较。结果表明,多组差频互质参差法在信噪比较高时具有较高的测量精度;多组差频幂 指数参差法可以用于点目标和体目标的测量;一组大差频与互质参差的多组小差频法则具有较好的抗噪声性能。     

基于IMM的高脉冲重复频率雷达解距离模糊方法

针对高脉冲重复频率（high pulse repetition frequency, HPRF）雷达多假设解距离模糊方法在模糊区间发生变化时会出现解距离模糊错误的现象,提出一种基于交互式多模型（interacting multiple model, IMM）的混合滤波解距离模糊方法。通过把脉冲间隔数和脉冲间隔变化量作为目标待估计状态,对离散的脉冲间隔数、间隔变化量和连续的目标状态（径向距离和速度）进行混合滤波,从而将解距离模糊转换为混合滤波问题。仿真结果表明,在第一个驻留时间内,在两帧以上同时检测到目标和只有一帧检测到目标两种情况下,该方法均可以克服现有多假设方法的不足,随着模糊区间的变化,正确地解距离模糊。     

基于高阶瞬态矩迭代的多项式相位干扰抑制

提出了一个基于高阶瞬态矩迭代的多项式相位干扰的抑制技术。针对振幅恒定和多项式相位特征的干扰信号,运用高阶瞬态矩和迭代法精确综合出相应干扰信号;然后在时域将其从接收信号中减去,以有效地抑制宽带非平稳干扰。性能仿真结果表明,该方法不仅提高了干扰参数估计的精度,降低了计算的复杂度,而且提高了系统处理的实时性和有效地抑制了多项式相位干扰,获得比较好的误码率性能改善。     

Calibration method of phase distortions for cross polarization channel of instantaneous polarization radar system

A novel poladmetric calibration method for new target property measurement radar system is presented.Its application in the real radar system is also discussed.The analysis indicates that instantaneous polarization radar (IPR) has inherent cross-polarization measurement error.The proposed method can effectively eliminate this error,and thus enhance the polarization scattering matrix (PSM) measurement precision.The phase error caused by digital receiver's direct iF sampling and mixing of two orthogonal polarization channels can be removed.Consequently,the inherent error of target polarization scattering measurement of the instantaneous polarization radar system is well revised.It has good reference value for further plcarimetric calibration and high practical application prospect.     

基于EPC-MIMO编码设计的解距离模糊性能分析

中高脉冲重复频率雷达中, 目标的回波延迟时间大于发射脉冲的重复周期时会导致距离模糊。本文在多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)雷达中进行联合发射阵元与脉冲二维编码(element-pulse coding, EPC), 对阵元脉冲编码的设计方法进行了研究, 可实现距离解模糊。对基于Fourier正交基的编码设计进行推广, 提出了一般的EPC方法, 对于 M 个发射阵元, 可获得 M ! 种编码方式。引入期望距离区与模糊距离区的信号模糊比(signal-to-ambiguous-plus-noise ratio, SANR)作为解模糊性能的评估准则, 进行了性能分析。针对角度误差提出了稳健的权矢量优化方法, 进一步提高了解距离模糊的稳健性。仿真实验验证了所提方法的有效性, 不同编码方式在理想情况下均能有效分离不同距离区的目标, 且优化权矢量后 M ! 种编码方式对应的解距离模糊性能相近。     

Performance analysis of an indoor UWB ranging system

To evaluate the ranging performance of impulse radio ultra wideband (IR-UWB) signals, an exper-iment is performed in a typical indoor environment. In order to mitigate the ranging error caused by theoretical algorithm and practical circuits, one way-time difference of the arrival (OW-TDOA) ranging method and corre-sponding approaches are proposed and carried out according to the structure of UWB transceivers. Generalized maximum likelihood (GML) estimator based on energy detection is applied for the time of arrival estimation. The obtained results show that this UWB ranging system can achieve a relative high ranging accuracy in a multipath environment (e.g. About 5 cm at ranges up to 6 m), which is practical and meaningful for many sensor applications.     

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。     

面向FAST馈源仓定位的微波测距系统设计

500 m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope, FAST)是近年建成的重大科学装置, 其高效运行依赖于对馈源仓的高精度定位。当前基于全站仪测距的馈源仓定位系统在雨雾等恶劣天气中无法有效工作, 降低了FAST工作时长。针对此问题,提出一种基于微波测距的新方案, 有望在满足馈源仓定位精度的同时, 显著改善FAST的运行效率, 使之实现全天候全天时工作。深入研究了微波测距定位系统中亟待解决的若干关键科学问题, 初步给出了系统方案与技术路线。根据理论分析, 该微波测距系统的定位误差优于±5 mm, 可达到设计要求。     

机载双站合成孔径雷达模糊函数分析

针对机载双站合成孔径雷达的几何构型,推导了任意构型双站SAR模糊函数的表达式。根据该表达式,对单站、平行双站和任意构型双站SAR系统的模糊函数进行了仿真分析。仿真结果表明：单站SAR的模糊函数仅由发射信号的带宽和天线尺寸决定,双站SAR的模糊函数受到其几何构型、接收机、发射机各自速度的影响,而且还和目标点的位置有关。仿真结果验证了该函数的正确性,为双站SAR的构型设计提供了依据。     

相位干涉仪测向系统相位误差研究

介绍了相位干涉仪测向系统相位误差产生的原因,针对因通道不一致性导致的相位误差提出了一种消除方法。着重分析了基线倾角的存在引起的相位误差,经分析得出当倾角不为0时,相位函数不再是一条直线,误差的大小与入射角有关。给出了相位差和基线倾角的对应关系,并在实际系统中证实了基线倾角的存在产生的相位误差对整个测向系统的影响。     

装备故障隔离模糊度要求值的确定和优化方法

从故障隔离率的基本定义和分析出发,针对在装备研制早期,给定故障隔离百分比后,对如何确定和优化对应的故障隔离模糊度问题进行了研究。首先,借助于测试性分析中的多信号流图(multi-signal flow graph, MSFG)及其示例计算结果,结合测试性设计中故障模糊度的不同分布,得到了故障隔离模糊度的完整的度量指标(包括最小值、最大值、均值),以及当前指标的物理意义(单个指标应理解为均值)。在定性分析的条件下,通过典型案例分析,给出了最小值、最大值和均值确定的方法和原则。在定量分析方面,通过装备维修和故障隔离过程分析,建立了故障隔离模糊度的通用优化模型。在模型求解方面,对模型进行了工程应用简化,给出了模型优化解存在的前提条件,通过逻辑和数学分析等手段,结合典型示例给出了模型求解的逐步寻优算法和动态规划算法,应用该模型和算法可以在给定故障隔离百分比的条件下,得到经过优化的故障隔离模糊度的最小值、最大值和均值的精确解。从而在工程应用的背景下,较为圆满地解决了这一问题。