LBI瞬时测距系统中的相位差解模糊方法

运用几何学原理,推导了一种新的利用长基线干涉仪(long baseline interferometer,LBI)无模糊相位差测量量对目标辐射源的被动瞬时测距、测角的定位方法。针对其中关键的相位差解模糊问题,提出了相位差测量量的解模糊原理、正确解模糊条件以及解模糊算法,并通过MATLAB仿真验证了正确解模糊条件和解模糊算法正确性。该研究为基于球面波前模型的无源定位提供了一种解决相位差测量量模糊问题的方法,对该类无源定位方法的工程实现做出了探索。     

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。     

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。     

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。     

分布式相参雷达基线选择与标定误差分析

分布式孔径相参合成雷达一个显著的特点是能够对目标进行收发全相参合成探测,实现能量的最大化利用。要实现对目标的相参探测,单元雷达布站需遵循一定的基线选择准则,分别从回波相关、信号相参、目标分辨和阵面遮挡4个方面给出了雷达基线的选择准则;在此基础上,通过理伦分析和仿真验证得出基线标定误差不会对联合阵列波束指向产生影响,即基线标定误差不会引入角度指向误差;最后分析了阵面指向误差对联合阵列天线方向图和联合天线增益的影响,由于引入了相位差,使得联合阵列天线方向图副瓣电平随着阵面指向误差的增大而逐渐抬升,同时,造成联合天线增益出现损失。     

编队干涉SAR系统空间构形倾角确定准则研究

基于直角坐标系三维相对位置表示系统空间基线,提出了编队干涉SAR系统的构形倾角选择原则.以编队系统相对运动特性为出发点,从InSAR成像几何角度建立了编队干涉SAR系统高程测量模型并推导了系统高程测量误差影响模型.进而,给定空间基线各分量测量误差,在有效基线和投影基线固定情况下分别推导了系统构形倾角与高程测量误差的关系并进行了理论分析.数学仿真结果表明:当系统有效基线长度固定时,可以近似认为系统构形倾角不影响高程测量精度;当系统垂直于飞行轨迹向投影基线固定时,取系统构形倾角近似等于雷达波束中心视线角可以使基线测量误差对高程测量精度影响最小.     

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。     

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.     

旋转长基线干涉仪的系统偏差联合估计方法

针对旋转长基线干涉仪(rotating long baseline interferometer,RLBI)定位系统中接收通道幅/相不一致性、机械加工误差、基线的安装偏差等因素对定位的影响,建立了RLBI系统偏差的模型,证明了基线转角偏差和转轴偏角两种系统偏差的等效性,给出了理论定位偏差的计算方法,指出了引起显著定位偏差的系统偏差,对此提出了一种基于已知位置标校站的系统偏差联合估计的高斯牛顿迭代方法。仿真分析表明,该方法的估计性能可达到克拉美-罗下限(Cramer-Rao lower bound, CRLB),基于单标校站估计和标校系统偏差即可显著提高系统的定位性能。     

低复杂度的ADS-B抗干扰阵列天线无源校正算法

阵列的幅相误差、位置误差和互耦使真实阵列流形与理想阵列流形有较大偏差,校正这3种误差可以明显提高阵列的性能。针对广播式自动相关监视(automatic dependent surveillance-broadcast,ADS-B)系统,提出了一种同时校正上述3种误差的无源校正算法。通过阵列天线的位置和飞机位置获取校正源的来向信息,并利用该来向信息最终进行误差校正。与其他方法相比,所提方法大大减少了校正阵列的复杂度。仿真结果表明了该算法的有效性。     

单星InSAR系统基线模型的误差传播与精度反演

基于由光学手段测得的单颗干涉合成孔径雷达卫星的支撑臂矢量,通过转换关系建立空间基线模型。综合考虑基线模型在安装、测量和卫星在轨飞行等各环节的误差源,包含卫星姿态误差、外部副天线姿态误差、安装位置地面标定残差、卫星与天线在轨变形量、测量系统轴向标定残差以及硬件设备的测量误差等。分析各自的误差特性,给出多种因素误差源对于空间基线的误差传播机理,推导传播过程中的误差演化特性;基于理论推演的结果给出测量设备合     

三轴加速度计GFSINS安装误差标定与补偿方法

针对由四个三轴加速度计构成的无陀螺捷联惯导系统加速度计的安装误差,根据空间矢量与坐标系关系,提出一种基于矢量模值不变性的位置误差标定方法和一种坐标系旋转变换矩阵的敏感方位误差标定方法,采用同一组转台试验数据先标定出位置误差再在位置误差标定基础上标定方位误差。同时,提出在误差补偿过程中,先补偿敏感方位误差再补偿位置误差的补偿方法,且给出了具体补偿算法。最后,通过仿真验证了标定和补偿方法的可行性。     

抑制校正源方位偏差的阵列误差矩阵鲁棒校正算法

针对校正源方位扰动误差会影响阵列误差矩阵校正精度这一问题,提出了一种可以自行抑制校正源方位扰动误差的鲁棒阵列误差矩阵校正算法。在假设校正源方位扰动误差较小的情况下,通过一阶Taylor级数展开的方式,建立了一种关于阵列误差矩阵的结构总体最小二乘优化模型用以抑制校正源方位扰动误差的影响,基于该优化模型,设计出一种数值优化算法用以实现阵列误差矩阵的鲁棒校正。数值实验验证了文中新算法的有效性和优越性。     

一种排除无源交叉定位虚假交点的新方法

消除测向线虚假交点是无源交叉定位的关键技术,目前已经研究了多种解决这一问题的方法,如最小距离法、最大似然法和周期谱相关法,但它们或有效性低,或计算量大,或计算复杂性高,并存在要求某些先验信息等缺点。本文提出了一种排除无源交叉定位虚假交点的新方法,称为基准线最小距离法。这种方法只需要测向信息,不需要任何其它先验信息。计算机模拟结果表明本文提出的方法是有效的,且计算量适中。     

虚拟阵列下的相干信号测向算法

大多数解相干测向算法只能应用于均匀线阵,而不能用于均匀圆阵。针对这一问题提出了一种基于虚拟均匀线阵的快速解相干波达方向估计算法,该算法对均匀圆形阵列的输出信号进行模式激励,使其成为虚拟均匀线阵,在色噪声协方差矩阵为复对称Toeplitz结构的情况下,利用空间差分方法和矩阵重构相结合来估计相干信号,并且去除非相干信号以及色噪声。该算法提高了阵列的信源过载能力,不需要进行高阶累积量的计算以及特征分解,计算机仿真结果证明了算法的有效性。     

外辐射源雷达旋转阵列校正算法

外辐射源雷达面临严重的多径干扰,但强多径信号也为阵列校正提供了优良的信号源,针对此提出了一种利用最强径信号的旋转阵列校正算法。该算法首先采用时域相关运算分离出最强径信号,然后通过旋转阵列来增加信号源和提供先验信息,接着利用比幅原理估计出阵列幅度误差,最后结合最大似然(maximum likelihood, ML)算法和最小二乘(least square, LS)算法估计出最强径信号到达角和阵列相位误差。分析了所提算法的适用条件,并推导了最强径信号到达角和阵列相位误差估计的克拉美-罗下界(Cramer-Rao lower bound, CRLB)。仿真和实测数据处理结果验证了该算法的有效性。     

并联式恒模阵的共道信号接收算法与系统误差研究

并联式恒模阵由于利用了信号的恒模特性而且结构简单，被广泛应用于共道信号接收的研究中。但现有算法对信号波达角的信息要求较高，可能造成多个阵误收敛至同一信号，并且多为理想条件下的算法分析。针对这些问题，提出了一种基于初始假设的共道信号接收方法，并对误差条件下的系统性能进行仿真。仿真结果说明此方法无需对阵列进行校正，瞄准方向误差和阵元失效对并联式恒模阵的影响较小，而对阵元位置误差敏感性稍高。     

基于正弦直线过载的惯组动态误差标定方法

为解决惯性测量组合误差模型中与过载相关的动态误差难以在地面精确标定的问题,提出了一种基于正弦直线过载试验系统的惯性测量组合动态误差标定方法。所提方法通过构建满足惯性测量组合测试要求的正弦直线过载试验系统,并利用该系统提供过载的正弦特性和直线往复运动的周期特性,结合惯性测量组合在正/负半周期内的脉冲输出标定惯性测量组合动态误差。试验结果表明,采用所提方法标定的惯性测量组合动态误差重复性、一致性好,可为惯性测量组合动态误差的地面精确标定提供一种有效的手段。