利用互模糊函数联合估计的双星高精度定位技术

针对高精度双星定位系统对参数测量精度的需求,围绕解决高精度时差/频差测量的技术问题,建立了利用双星对地面辐射源定位模型,通过定位精度分析,给出了高精度定位对时差/频差测量精度的要求。通过分析高精度时差/频差测量的各种方法和技术途径,提出了一种利用互模糊函数进行时差/频差联合估计的方法。仿真实验结果表明该方法可以适应各种脉冲信号类型,测量精度较高。     

脉冲频率编码信号在高频地波超视距雷达中的应用

本文就脉冲频率编码信号应用到高频地波超视距雷达中，进行了较详细的波形设计和处理研究。分析表明，脉冲重复周期与目标回波的距离延时和径向多普勒速度分量无关。因此，若将重复周期参差调制方式融合到频率编码信号中，可使信号具备时－频调制双重随机性。有效地加强了信号自身抑制干扰的能力。信号的处理采用了时间窗匹配相关处理，消除了距离模糊并扩展了信号参数的可选择范围。本文还给出了脉冲频率编码信号的设计步骤和参数选择的约束条件。     

多站时差定位性能试验评估技术

本文给出时差定位系统相关法时差测量误差模型,并以此为基础,建立了多站(大于3)时差定位性能试验评估方法.首先,给出了多站时差定位误差模型.其次,引入了信噪比对时差测量影响因素,提出了时差定位系统的相关法综合时间测量误差参数化模型.第三,给出了基于最小二乘法的综合时间测量误差参数估计方法,估计出综合系统参数和时间测量误差常数项.第四,给出了多站时差定位误差等效推算方法,该方法能够根据单条试验航线的时差定位数据,推算综合时间测量误差参数,进而获取任意位置的定位误差.最后进行了仿真验证,表明本文提出的时差定位性能试验评估方法优于传统固定时差测量误差模型定位性能试验评估方法.     

基于核典型相关分析的五元平面十字阵无源定位算法

基于五元平面十字阵的时差定位准确度和灵敏度都相对较高,在无源定位中具有广阔的应用前景。针对时差定位抗干扰性能差和噪声影响的问题,提出采用核典型相关分析盲源分离算法在辐射源信号先验信息未知的情况下分离天线阵接收的混合信号,然后将分离后的信号进行相关分析获得时差的估计,用以改进时差估计和定位性能。通过仿真实验,可以看到本文提出的基于核典型相关分析的时差定位方法能够取得更稳定、准确的结果,而且实现简单,能充分满足实际应用的要求。     

基于原子分解的多Chirp信号到达时差估计

针对多Chirp信号交叠的复杂环境下的到达时差估计问题,引入原子分解理论进行分析。首先对主站信号进行自适应Chirplet原子分解,获取交叠信号个数并分解得到相应的主要原子,然后利用获得的主站信号原子参数进一步估计和构建辅站转发信号的原子库,分别计算主辅站间各个对应原子的相关结果,利用相关峰值的位置可以估计出主辅站间各个Chirp信号的到达时差,从而进一步可以为实现同时对多Chirp辐射源的侦察定位提供依据,最后通过仿真验证了该方法的正确性和有效性。     

基于Δ调制编码对噪声调频干扰源的无源定位

针对无源系统对噪声调频干扰源进行时差定位问题,提出了在无源系统中对接收到的噪声调频干扰信号进行增量调制编码(Δ调制编码),利用增量调制编码序列采用相关法可以估计主辅站信号到达时差。讨论了不同干噪比条件下的时差估计精度,通过仿真将该方法与直接利用噪声调频信号相关估计进行比较,该方法具有相同的效果且可以降低主辅站之间的数据通信量。     

测时差被动定位算法的研究

针对测时差非线性定位算法定位模糊、计算量大等问题,提出了一种线性测时差的求解算法.其实质是把非线性定位算法中的非线性项看作一个未知变量,通过增加一个时间差测量值,把实位的非线性方程变为线性方程求解.并具体就基本的测时差定位法和具有冗余数据的测时差定位法两种情况,给出线性测时差定位公式,并进行了精度分析.     

平面三站时差定位中的模糊及无解研究

利用无迭代方法求解非线性时差定位方程组进行三站平面定位时 ,可能出现无解和模糊现象。本文对此进行了研究 ,找出了无解分布与布站以及测量噪声方差大小的规律 ,得出了模糊分布与布站之间的关系 ,并提供了一些解决方法。     

基于时差和频差的固定多站定位方法及分析

针对利用信号时差和频差信息的固定多站对运动辐射源定位问题,提出了一种基于加权最小二乘的单次定位解算新方法和基于扩展卡尔曼滤波的多次定位跟踪滤波方法。分析了存在时差和频差参数测量误差条件下的单次定位误差克拉美-罗下限几何分布图,并仿真了多次定位条件下的定位性能,将其与仅测时差定位的性能进行了比较。仿真表明,增加频差信息有助于提高对运动辐射源的定位跟踪精度。     

窄带雷达频谱混叠微动信号的平动补偿

针对存在频谱混叠的窄带雷达微动信号平动补偿问题,从高阶和低阶频谱混叠两种情况出发,给出了一种平动补偿方法。在对两种频谱混叠情况分析的基础上,针对高阶混叠将混叠的瞬时频率近似为线性调频锯齿波信号,通过对频率以及调频率的估计,实现信号混叠程度的快速降阶。对于低阶混叠,首先将时频图在频率维周期扩展,再基于形态学图像处理方法提取出无模糊的瞬时频率曲线,最后对其进行多项式的最小二乘拟合完成平动补偿。仿真实验验证了所提方法的有效性以及对不同的信号形式和噪声的鲁棒性。     

基于CAF相参积累的多载波信号时频差估计算法

多载波信号具有丰富的频域信息,相参积累能够拓宽信号的有效带宽,克服单载波信号带宽窄导致时差(time difference of arrival,TDOA)、频差(frequency difference of arrival,FDOA)参数估计精度不高的问题。以多载波信号的检测定位为背景,研究了基于多个载波信号互模糊函数(cross ambiguity function,CAF)相参积累的TDOA/FDOA参数估计算法,为多载波信号的无源定位提供高精度的定位参数估计方法。基于接收信号模型,推导了多载波信号的互模糊函数,从TDOA/FDOA两个维度分析了不同载波信号CAF的相位关系,通过相位补偿实现了多载波信号CAF的相参积累,并从理论上分析了TDOA/FDOA参数估计的性能改善情况。蒙特卡罗仿真表明,提出的多载波信号相参积累TDOA/FDOA估计算法性能明显优于单载波信号的估计性能,性能改善情况与理论分析一致。     

基于TOA和TDOA的三维无源目标定位方法

提出了一种基于到达时间(time of arrival, TOA)和到达时间差(time difference of arrival, TDOA)的空中运动平台对目标高精度三维定位的无源定位方法。该方法使用3个辅站信号到空中运动平台的TOA以及辅站位置确定空中运动平台自身的位置,然后依据目标散射回波到达各个辅站与空中运动平台的TDOA确定目标的位置。分析了三维TDOA目标定位模糊产生的原因,提出了一种无模糊的高精度TDOA目标位置求解算法。仿真结果表明,该算法比经典的TDOA定位算法精度高,而且不存在定位模糊,从而验证了该空中运动平台对目标进行无源定位方法的有效性以及正确性。     

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。     

基于中国余数定理的目标距离估计算法

为了提高目标检测性能,脉冲多普勒(pulsed Doppler, PD)雷达常常采用高脉冲重复频率(pulsed repetition frequency, PRF)信号,以便在信号频域获得比较宽的无杂波区,但高的PRF往往引起目标的距离模糊。现有的解距离模糊算法大都面临计算量大的问题,该文紧密结合PD雷达体制的特点,在基于PD雷达参差重频模式下,提出一种最优余数的封闭式鲁棒中国余数定理(closed-form robust Chinese remainder theorem, CFRCRT)目标距离估计方法。该方法不仅可以在视在距离有误差的情况下精准地重构目标真实距离,而且具有封闭式的解析解,大大减小了运算量。理论分析和仿真实验都表明该文提出的方法在精度和实时性能上都具有一定的优越性。     

时频差精度的时变性影响及补偿估计方法

到达时差(time difference of arrival, TDOA)和到达频差(frequency difference of arrival,FDOA)/频差无源定位体制中,定位精度取决于时频差参数的估计精度。针对微纳卫星定位系统中时变参数估计性能随累积时间增加会出现恶化的问题,分析了相对频率扩展(relative frequency companding, RFC)对频差方向复模糊函数(complex ambiguity function, CAF)峰的扩展效应,推导了无补偿的RFC对频差估计精度的影响,给出频差估计精度的衰减因子及最优累积时间。在理论分析的基础上,提出一种时变补偿的时频差估计方法,用以克服时变特性引起的时间及频率扩展效应。仿真结果表明,该方法可有效消除参数估计精度的损失,估计精度逼近非时变参数的理论极限。     

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...     

多星TDOA和FDOA联合定位精度分析

推导了多星时差频差联合定位体制的定位误差下界(Cramér Rao lower bound, CRLB),并给出CRLB能达到的最小值及其充要条件,该充要条件可用于设计卫星构型。与采用GDOP(geometric dilution of precision)衡量联合定位性能方法相比,CRLB更能精确地反映多星时差频差联合定位的性能。理论分析及仿真实验证明了联合定位比单独利用时差或频差定位可以取得更高的定位精度。     

运动多站无源时差/频差联合定位方法

鉴于无源定位技术已经成为现代信息化作战的核心技术,提出了一种新的运动多站无源时差(time difference of arrival, TDOA)频差(frequency difference of arrival, FDOA)联合定位方法去解决无源定位系统中的非线性最优化问题。通过智能算法的启发,将优化后的基于线性递减权重和物竞天择的粒子群算法(particle swarm optimization algorithm based on linear decreasing weight and natural selection, WSPSO)与经典加权最小二乘算法(weighted least squares, WLS)相联合对目标进行跟踪定位。加权最小二乘定位算法在4个基站的情况下无法实现对辐射源的定位,所得定位结果会出现多解。而所提的运动多站联合定位算法在4个基站的条件下不存在初始目标位置估计和局部收敛等问题就能够实现辐射源的精确定位。通过大量仿真结果分析,本文所提的智能优化定位算法具有更高的目标定位精度和更稳健的定位性能,优于标准粒子群算法与优化PSO算法。