基于时差校正的长基线宽带测向算法

研究长基线宽带测向问题,由于传统测向算法受到相位解模糊条件的限制,天线孔径长度设置较短,因此无法进一步提高测向精度。基于宽带信号时延估计具有高精度的特点,提出了基于时差校正的宽带测向及解模糊算法,并且对其性能和使用条件进行详细的分析。由于基线长度不受传统方法的限制,因此在长基线条件下,具有非常高的测向精度。仿真结果证实所提算法只需较少的天线阵元,却具有很高的测向精度。     

改进的基于互谱的宽带信号测向算法

由于被动雷达中广泛应用的测角方法应用于宽带信号测向时存在着各种问题,将互谱法应用于被动雷达宽带信号测向。针对互谱法测向中相位模糊与测角精度存在的矛盾,提出用两频率点的频率差和对应的互谱相位差值的关系来解相位模糊的频率相位差值法,突破了互谱法中阵元间距不大于信号最小波长一半的限制,有效地保证了测角精度。最后对相位差值进行修正,解决相位跳变问题,用两个阵元即可实现宽带信号测向。仿真表明了该算法的有效性。     

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。     

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.     

GPS载体姿态测量技术研究

本文首先介绍了ＧＰＳ姿态测量技术的原理,包括坐标转换、相位干涉等,并在此基础上重点讨论了基线矢量解算过程中存在的相位模糊问题。在低精度基线较短时可采用搜索方法,并推导了模糊空间的大小和搜索检验方法;在高精度基线较长时,可采用多天线辅助解相位模糊,并推导了为满足给定的整周模糊错误概率和一定精度要求时,所需的相邻基线长度比及所需的天线阵元总数,同时给出了实例。本文的研究对ＧＰＳ姿态测量的工程应用具有一定的参考价值。     

分布式小卫星联合多普勒解模糊SAR成像

针对分布式小卫星体制提出联合多普勒解模糊SAR成像算法,实现低方位重频采样下的高分辨宽测绘带SAR成像。该算法可以有效校正垂直基线,进而解决其对多普勒解模糊性能的影响。不但校正了垂直基线对应的非空变部分和空变部分,而且结合多普勒解模糊算法校正了残余的垂直基线相位项,从而可以保证多普勒解模糊算法精确实现。另外,针对算法精度进行详细分析,增强文章的工程应用价值。最后,利用仿真实验数据验证算法的有效性。     

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RCB与锁相环的跟踪鉴别测向方法

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,提出一种基于稳健capon波束形成技术(robust capon beamforming,RCB)和锁相环的矢量最优估计与跟踪鉴别测向方法。首先基于RCB与锁相环原理,对目标来波信号导向矢量进行最优估计与跟踪测量;然后在稳定、准确跟踪导向矢量的基础上,借鉴扩频接收机伪码鉴相原理确定来波信号方向。仿真分析表明,该方法能够弥补阵列流型失配和相位噪声的影响、突破角度相关间隔的限制,准确测量来波信号的方向。     

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。     

基于多频模糊度解算的BDS/GPS中基线 AEKF RTK算法

为了提高中基线实时动态(real time kinematic, RTK)定位的模糊度解算成功率和定位精度,提出一种基于三频北斗系统(BeiDou navigation satellite system, BDS)和双频全球定位系统的多频模糊度解算算法。该算法结合三频模糊度解算(three carrier ambiguity resolution, TCAR)和最小二乘降相关(least square ambiguity decorrelation adjustment, LAMBDA)算法通过三级迭代固定模糊度。此外,为了减少电离层延迟等误差对模糊度解算的影响,提出一种组合系数搜索算法。利用自适应扩展卡尔曼滤波实现RTK定位。在中基线实验中,将提出算法与BDS TCAR和单/双系统LAMBDA算法在成功率和定位精度方面进行比较。结果表明,所提算法的成功率最高,可即时固定模糊度,且定位误差在毫米级,精度在3种算法中最优。     

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。     

基于边缘检测的干涉SAR解相位模糊方法

相位解模糊是干涉合成孔径雷达三维成像的关键技术。基于边缘检测算法确定干涉图中干涉纹的位置来实现干涉相位的解模糊。为了提高干涉纹的检测精度 ,将纹线检测和纹线跟踪相结合 ,并采用了中值滤波和相对平均灰度梯度法进一步减小噪声。该方法具有无积累误差且稳定性好的优点。利用三峡地区的L波段SIR C并行轨道数据 ,运用上述方法实现了相位解模糊 ,获得了比较满意的相位展开图     

基于阵列基线旋转的多目标DOA估计算法

传统均匀圆阵波达方向(direction of arrival, DOA)估计算法要求天线数目多于目标数量,易受阵列的通道不一致性影响。针对此问题,引入阵列基线旋转这一思想对多目标进行测向。通过旋转两天线阵列基线,并以固定的时间延迟对阵元的接收数据进行采样,相当于利用有限的两个阵元对目标进行多位置观测,增加了阵元的利用率,提高了DOA估计的测向精度。计算机仿真实验表明,该算法采用两阵元就可以实现多目标测向,其测向性能与基于均匀5元圆阵的传统多重信号分类算法相当,具有对多通道间相位不一致鲁棒性强的优点。     

基于相位差的均匀圆阵DOA估计新方法

根据均匀圆阵阵列结构的特点,提出一种利用相邻阵元间相位差进行二维波达方向(direction of arrival, DOA)估计的方法。分析了均匀圆阵相邻阵元间接收信号相位差的变化规律,得出了其与入射信号的方位角和俯仰角的对应关系,在此基础上推导出入射信号方位角和俯仰角的闭式解。同时,针对相位差测量中存在相位模糊的问题,提出一种循环搜索算法有效地实现了相位差的解模糊,极大地提高了利用相位差进行DOA估计的稳健性和适用范围。理论分析和仿真结果表明,该二维DOA估计方法可以在存在相位模糊的情况下稳健有效地工作。     

分段采样信号的相位关联技术

分析了分段采样信号在复平面单位圆上的分布特征。针对采样点与分段信号在单位圆上分布不同,在此基础上提出了直接相位积累法和旋转相位积累法将分段采样信号进行相位关联,以实现相参积累和提高频率估计精度。直接相位积累法计算量大,抗噪声能力强,旋转相位积累法计算量小,抗噪声能力弱。这两种方法既可用于多段线性调频连续波探测回波的积累检测,也可用于多个相参脉冲信号的积累与频率估计。通过仿真验证了所提方法的有效性。     

基于GPU的相位干涉仪FX鉴相算法

针对相位干涉仪测向系统对于大量高速实时信号的处理需求, 设计了基于图形处理单元(graphic processing unit, GPU)的频域互相关(简称为FX)鉴相算法, 完成了相应的并行程序设计, 进行了实时数据的测试验证。为充分发挥GPU强大的浮点运算能力和并行数据处理能力, 将涉及大量并行高速数据计算的核心鉴相算法加载在GPU中, 实现了高速并行数据的相关处理和相位提取; 利用中央处理器(central processing unit, CPU)完成了数据调度、分发和简单的数据处理功能。实验测试结果表明, 在较好地保证鉴相精度的条件下, 本文设计的基于GPU的鉴相算法, 其数据处理速度是基于CPU平台的140倍左右, 鉴相速度明显提升, 较为圆满地实现了实时性、可靠性和准确性的设计初衷。     

阵列互耦对超分辨性能的影响及校正方法

本文研究了天线阵元间互耦对最大熵谱估计测向性能的影响,阐明了互耦使测向性能下降的机制,提出了一种能克服互耦影响的改进方法。计算机模拟结果表明,改进的最大熵谱估计测向方法在很大程度上提高了测向的精度和分辨率。     

最优冗余线阵欠定信号双重构DOA估计方法

针对最小冗余线阵难以用于阵列设计的问题, 设计了一种性能相近的最优冗余线阵, 为实现相应阵列的欠定信号到达角(direction of arrival, DOA)估计, 又提出了一种基于两次重构的快速协方差向量稀疏表示方法。该方法利用凸优化中最优解条件, 实现了Toeplitz协方差矩阵的快速高精度重构, 进而基于构造的协方差向量稀疏表示模型, 实现了欠定信号DOA估计。仿真结果证明, 最优冗余线阵相较于其他稀疏线阵, 耦合影响更低, 测向精度更高, 所提算法较同类算法DOA估计精度更高。     

北斗多波段多频相位测量值组合模型研究

在多波段导航模式下,研究了北斗L,S和C波段多频相位测量值组合模型。通过巷数,电离层因子以及观测噪声因子,在维持模糊度整数特性条件下,优选长波长、弱电离层时延和低观测噪声的独立线性组合。针对长基线和短基线情境,分别提出基于超宽巷、宽巷、中巷和窄巷的多波段多频相位测量值组合。结果表明,相比于L波段多频,北斗多波段多频相位测量值组合有助于模糊度解算和降低电离层时延,其最大波长为293.05 m,最小一阶电离层因子为0.000 14。所优选的多波段多频相位测量值组合具有长波长,弱电离层时延和低观测噪声整体较优的特性。     

跳频信号的相参与非相参积累时频差估计方法

跳频信号载频随时间变化发生跳变, 因此跳频信号具有丰富的频域信息,而且其在时域上为连续信号, 相比单跳信号也具有更丰富的时域信息。时频差估计精度与信号在时频域上的分布情况以及信号能量和噪声有关。时差估计主要与信号频域分布有关, 而频差估计主要与信号时域分布有关。跳频信号时频域信息丰富, 多跳相参积累后, 时频差参数估计能够充分利用信号的时频域信息, 克服单跳信号时频差估计精度不高的问题。针对跳频信号的时频差估计问题, 首先分析了单跳基带信号的互模糊函数, 再从时差与频差的维度推导了多跳基带信号互模糊函数的相位差异, 最后通过频差归一化与相位对齐补偿提出了多跳信号互模糊函数相参积累的时频差估计算法。同时, 在不满足相参积累的条件下, 分析了跳频信号的非相参时频差估计方法, 并理论分析了两种跳频信号时频差参数估计方法性能与信号各参数的关系。仿真结果表明跳频信号相参时频差估计算法性能最优, 非相参方法的估计性能其次, 单跳信号的估计性能最差, 验证了理论性能分析结果的正确性。