一阶循环到达角估计及其在干涉仪中的应用

研究了基于信号一阶循环平稳特性的空间源信号到达角估计方法,推导得到了在双阵元条件下的测角方法和测角精度,以及空间干扰信号对测角性能的影响,并与传统干涉仪测角性能进行了比较。理论分析和仿真结果说明,基于一阶循环平稳特性的空间源信号到达角估计方法,不仅具有和干涉仪近似一致的单目标测角性能,并且能同时实现对多个具有不同一阶循环频率的目标信号的测向,这是传统干涉仪所不具备的。     

两维数字阵列雷达的数字单脉冲测角方法

研究了两维数字阵列雷达的数字单脉冲测角方法,分析了基本单脉冲测角过程中存在的问题,提出了改进的数字单脉冲测角方法。该方法在差波束形成过程中考虑了不同工作频率、不同波位的天线等效孔径的变化。针对测角误差信号的非线性特征,在根据误差信号计算目标角度时采用了多阶多项式拟合的方法,给出了数字阵列雷达中数字单脉冲测角的详细过程。计算机仿真和实测结果表明,此方法具有良好的测角性能,减少了对单脉冲测量误差曲线的存储要求,适合于工程实际应用。     

舰载雷达天线测角误差分析

为了分析舰船姿态角对雷达测角误差的影响,根据舰船姿态角与目标空间位置的三维立体关系,建立误差模型的量化公式.利用坐标系中Z轴指向的变化分析测角误差变化的新思路,得出偏航角不影响误差的变化,俯仰角与方位角误差曲线变化的趋势相反,测角误差的最大值可以预测的结论.计算机仿真结果验证了结论的正确性.     

线加速度计辅助惯性姿态角测量的误差分析

通过对成对的线加速度计信号的二次积分,可以得到高精度、宽带宽的惯性姿态角信号。对线加速度计辅助惯性姿态角测量的误差分析表明,测量误差由加速度计噪声、二次积分离散化、信标噪声和加速度计频率特性误差组成。对于大角度振动信号,加速度计频率特性误差是误差的主要因素。数字补偿器对加速度计频率特性误差做出修正后,测量精度得到明显提高。对3角分30 Hz单频振动,当信标以200 Hz修正累积误差时,测量误差小于1角秒。     

基于多径效应考虑的微波着陆系统天线设计方法

为实现最大程度地降低场地环境的多径误差影响,提出了一种MLS(Microwave landingsystem)角度引导天线设计方法.该方法在深入研究场地环境多径误差的基础上,通过定义多径误差因子,给出了引起的测角误差的三方面因素:多径与直达信号电压比、天线波束宽度及多径信号微分偏移量,建立了多径测角误差与天线参数波束宽度和旁瓣电平的关系.以特定环境的MLS方位天线设计为例,给出了保证天线性能的条件下天线孔径尺寸、旁瓣电平和多径误差之间的确定性平衡关系,为MLS设计人员考虑多径误差情况下判定天线参数提供了一种有效的途径.     

基于ZIHR航向角修正方法的行人导航算法

在行人导航系统中,零速修正(zero velocity update, ZUPT)方法能够准确计算出速度误差和水平姿态角误差,但是航向角误差却因其不可观难以估计而极易发散。为了解决航向角误差极易发散的问题,提出了零积分航向角速率(zero integrated heading rate, ZIHR)修正方法。推导发现在零速状态下相邻航向角差值和陀螺的漂移及航向角误差存在一定的关系,将此差值作为量测值,在ZUPT的基础上扩展一维量测,将卡尔曼滤波得到的估计值进行反馈校正。通过多组微机电系统(micro-electro mechanical system, MEMS)实物实验验证:提出的ZIHR修正方法能够很好地解决MEMS 惯性器件漂移导致的误差累积问题,多组实验的定位误差均小于总行程的2%。     

面向应用的射频仿真系统近场效应误差修正

根据当前射频仿真系统的具体应用,介绍了用单脉冲比幅测角方式的近场效应修正方法。通过计算导引头的到达角误差,在三元天线组振幅的梯度方向上调整振幅幅值,使到达角误差趋于零。由此时的三元天线组振幅值计算合成目标的位置,生成方位角和俯仰角的近场效应误差修正表格。推导出适合于波导裂缝阵天线导引头的单脉冲比幅测角模型,并针对均匀圆形阵的波导裂缝阵天线特点,简化了单脉冲比幅测角时所需要的和、差信号的计算方法。本文方法所生成的近场效应误差修正表格对方位角的精度及对俯仰角的精度。满足实际应用的精度误差要求。简化后的单脉冲比幅测角在满足精度要求的同时,降低了算法的复杂度,平均提高程序运行时间55%。     

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。     

一种稳健的非圆信号波达方向估计算法

为了充分利用非圆信号的特性,提高非圆信号波达方向估计的性能,针对最大非圆率信号,提出了一种稳健的波达方向估计算法。首先,构造两个包含信号非圆信息的四阶累积量矩阵;然后,利用这两个矩阵的旋转不变关系实现信号的波达方向估计;最后,在存在通道幅相误差模型下分析了算法的稳健性,并推导出只要令接收通道中任意两个通道保持一致,算法就能得到正确的波达方向估计。仿真实验表明,算法的测角精度得到提高,并且算法对通道幅相误差具有稳健性。     

米波圆阵雷达全向测角算法及其性能分析

基于均匀圆阵的相位模式激励提出了一种实用的全向测角算法。在互耦矩阵为对称Toeplitz矩阵的情况下,该方法可以消除天线阵元间互耦的影响并通过解模糊可以实现全方位测角。通过对该方法中固有误差、噪声和通道幅相不一致等对测角精度影响的理论分析,得到了各种因素与测角精度间的显式关系,进而可以为阵列参数的选择和根据测角精度要求提出对各种因素的约束指标提供参考。仿真结果验证了理论分析在相应条件下的正确性。     

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。     

基于旋转干涉仪的多目标参数估计

针对传统电子侦察卫星的单星测向定位和旋转干涉仪测向方法在处理能力和精度上的限制,提出了一种旋转基线的多目标二维角度估计方法。该方法将多通道长基线旋转干涉仪模型与阵列信号的处理方式相结合,根据角度模糊的变化规律,通过霍夫变换提取目标的二维角度信息。在所提方法的基础上重点分析了模糊角度位置随旋转干涉仪角度变化的关系,并建立了目标角度模糊分布模型。仿真结果表明,所提算法可以有效地从角度模糊中提取准确的角度信息;相比于传统的旋转干涉仪测向方法,该方法可实现多目标的二维角度估计并且降低了对信噪比的要求。     

基于方向图拟合与稳健波束形成的相关测向

为了弥补阵列天线导向矢量失配和相位测量噪声对测向性能的影响,提出基于方向图拟合与稳健Capon波束形成技术（robust Capon beamforming,RCB）的双向迭代矢量相关测向方法。利用方向图与信号能量空间分布的相似性,对目标信号来波方向进行聚焦搜索;区别于传统相关干涉仪测向方法,在聚焦区间内将基于RCB的导向矢量迭代估计与相关干涉测向方法融合,在保证测向精度的前提下对目标信号方向进行双向迭代测量。仿真结果表明,该方法能够弥补阵列流型失配和相位噪声的影响,准确测量来波信号方向。     

基于辅助信标的无人机协同目标跟踪

针对无人机姿态角误差与观测误差影响目标定位精度问题, 构建基于辅助信标的无人机协同目标跟踪模型, 提高了对目标的定位精度。提出基于辅助信标的姿态校正方法, 利用辅助信标的精确位置实时校正无人机的姿态角, 减小姿态角误差对定位精度的影响。根据双无人机的最优观测构型, 设计双无人机协同控制律, 得到无人机观测的优化轨迹, 以提高无人机对目标的观测质量, 最后采用容积卡尔曼滤波算法得到目标的状态估计。仿真结果表明该算法能有效减小无人机姿态角误差和观测误差对目标定位的影响, 提高目标跟踪精度, 具有一定的工程应用价值。     

米波MIMO雷达波束空间精确最大似然算法

针对阵元空间多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达低仰角估计方法运算量和数据传输量太大的问题, 提出了基于波束空间的MIMO雷达精确最大似然(refined maximum likelihood, RML)算法。该算法将阵元空间的数据转换到波束空间, 实现降维处理, 再利用最大似然的思想对波束空间的数据进行测角。计算机仿真结果表明, 相比于基于阵元空间的MIMO雷达RML算法, 所提算法有着良好的测角性能, 并大大降低了算法运算时间。同时, 通过计算机仿真分析了信噪比、仰角、波束指向与目标仰角之间的偏差、阵元数、反射系数误差和天线中心高度等因素对所提算法测角性能的影响。     

基于波束角误差补偿的相控阵导引头解耦算法

针对相控阵导引头离散波束运动引起视线角速率估计值跳跃波动问题,提出一种对波束角误差进行补偿的视线角速率提取算法。分析了相控阵导引头波束离散扫描原理,建立了波束扫描控制数学模型。推导了波束指向误差斜率引起的隔离度传递函数,分析并说明了波束角误差补偿方法。仿真结果表明,应用波束角误差补偿方法能有效地消除视线角速率提取值的跳跃波动,并验证了所提算法在捷联去耦与视线角速率提取方面的有效性。     

具有最大稳定域的实时RK4公式

实时仿真通常要求计算机在一个动态循环中与外部硬件相互作用。外部数据必须从输入信号中采集，并融入到数值积分算法中以计算出状态变量。同样，从积分过程中求得的数据也必须及时被输出。因此，一般希望能选择较大的积分步长，以保证能有足够的计算时间。首先将实时四阶龙格-库塔公式的稳定域问题化为一个约束求极大值问题，利用优化方法，找到了具有最大稳定域的实时四阶龙格-库塔公式应满足的条件。然后，根据局部截断误差与相关系数的关系，将其化为一个约束求极小值问题，并最终导出了一个新的实时RK4公式。该公式不仅具有最大的稳定域，而且局部截断误差函数值也小于其它已知的实时RK4公式。仿真结果表明，该公式是有效可行的。     

非均匀圆阵天线模型解模糊误差研究

基于干涉仪的立体基线法与传统测向解模糊方法相比,天线摆放方式更为灵活。针对这一优点,建立了非均匀圆阵天线阵列模型,给出了该模型理论测向误差的表达式。通过分析解算过程中影响测向误差的因素,提出了一种减小天线阵列实际测向误差的方法。为保证系统具有一定的解模糊能力,给出了该方法中天线孔径对系统解模糊频段的限制条件。基于建立的天线模型,通过Matlab仿真,验证了方法及理论分析的正确性,对合理选择天线盘孔径、减小测向系统的误差具有可行性。     

基于连续波干涉仪系统的高隔离度天线

针对连续波干涉仪系统中对收发天线的布阵要求及高隔离度要求, 设计了一款工作于X波段的串馈形式的微带天线阵列, 并将其排布成1发5收形式的收发天线阵列。基于干涉仪原理, 通过长短基线结合方式兼顾宽范围测向不模糊和高精度测角。同时, 通过天线布局优化法、阻挡法、铺设吸波材料法等, 将收发隔离度由52 dB提升至79 dB。所提出的高隔离度收发天线阵列在连续波干涉仪系统中具有良好的应用前景, 所采用提高隔离度方式在优化收发天线隔离度时具有一定的推广性。