基于小波变换的卡尔曼滤波卫星授时方法

为了提高RNSS授时精度,提出了采用基于小波变换的卡尔曼滤波算法对用户时钟钟差,钟漂及老化率进行估计,预测出了用户时间与系统时间的差值并实时调整采样时刻的闭环授时方法.建立了用户时钟仿真模型和观测误差仿真模型,用STK软件辅助产生卫星的实时三维位置和速度,对提出的方法在某混合轨道导航系统下进行了仿真,结果表明所提出的方法有效地提高了授时精度,并保持较高的稳定度.     

基于ESPRIT的均匀互耦线阵DOA及互耦参数估计

利用均匀线阵的特殊结构及其互耦矩阵,提出了一种阵列互耦存在下基于ESPRIT的DOA和互耦参数估计方法.首先通过ESPRIT法中子阵的选取,无需阵列互耦任何信息,直接得到方位估计,即对互耦参数稳健的DOA估计方法;接着在方位估计的基础上,基于真实导向矢量的最小方差拟合得到均匀线阵的互耦系数估计.与已有算法相比,该算法同时利用了天线阵列结构及其互耦特点,一方面将信号角度与互耦系数估计相互分离,使角度估计精度不受互耦估计的制约;另一方面,方位和互耦系数估计均可通过表达式求解,因此算法运算量小.计算机仿真证明该算法的有效性和正确性,并从仿真角度研究了算法分别在幅相误差和互耦矩阵误差下的性能.     

阵元位置误差自校正的累量域辅助阵元法

阵元位置误差会严重影响多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)算法的测向性能,为此给出了一种阵元位置误差自校正的累量域辅助阵元法。首先构造了一种最大非冗余四阶累积量矩阵,并基于该矩阵实现了信源方位和阵元位置误差的联合估计,其中信源方位的估计需要一维搜索,而阵元位置误差的估计需要求解一个线性最小二乘问题。在一定假设条件下,对新算法的参数估计一致性做了理论分析。仿真实验表明：新算法可以减少对辅助阵元个数的要求,并且减弱了高斯色噪声对算法参数估计性能的影响。     

基于CV模型的X射线脉冲星位置误差估计

受观测设备限制以及脉冲星自行的影响,X射线脉冲星的星表位置存在一定误差,基于现有测量手段很难大幅度提高星表精度。建立了基于地球卫星测量脉冲星位置误差的模型,在考虑脉冲星位置误差自行影响基础上,采用CV模型,提出了一种新的脉冲星位置误差测量方法。仿真结果表明,该方法能够高精度的估计出X射线脉冲星的星表位置误差,可以满足高精度脉冲星导航的需求,研究结果对建立精确的X射线脉冲星星表具有一定理论参考价值。

Abstract：

Because of the restriction of observation equipments and the effect of proper motion, there are some errors of the X-ray pulsar ephemeris which are difficult to be improved by current measure means. The model of X-ray pulsar position error estimation with satellite was set up, with consideration of the effect of pulsar proper motion, a new estimation algorithm of the X-ray pulsar position error based on CV model was put forward. Simulation results show that： the pulsar position error can be estimated accurately in this new algorithm and estimation precision can meet the need of pulsars navigation, and the new algorithm is referable to improve the precision of pulsar ephemeris.     

无源北斗/惯导组合导航算法研究

针对北斗卫导/惯导组合导航系统设计组合导航卡尔曼滤波定位算法,并对组合导航算法的可观性进行了分析,提出了引入伪距率和前后滤波伪距之差作为观测量改善组合导航系统的可观测性。基于高稳定度的用户时钟,通过仿真验证了伪距率和前后滤波伪距之差观测量都能提供伪距不能提供的额外观测信息,都可以将钟差由不可估计变为可估计,改善组合系统的稳定性,并且提高丢星时的滤波定位精度。因此,在北斗/惯导组合导航系统中引入伪距率或前后滤波伪距之差做观测量是必要而可行的。     

基于ADS-B的多站时间同步系统的偏差联合估计方法

针对基于广播式自动相关监视(automatic dependent surveillance broadcast,ADS-B)的多站时间同步系统中ADS-B位置误差、站址测量误差和时差测〖JP2〗量误差等因素对同步精度的影响,建立了偏差条件下基于ADS B〖JP〗的多站同步模型,给出了理论同步误差的计算方法,指出引起显著同步误差的系统延时误差。提出一种延时误差和待同步站钟差的联合估计方法,理论推导了克拉美-罗下限(Cramer-Rao lower bound,CRLB)。基于同步精度分布图,分析了偏差消除前后作为标校站的飞机的航向对同步精度的影响。计算机仿真分析表明,基于ADS B的多站同步系统的延时误差和待同步站钟差联合估计方法的估计性能,可以达到CRLB,显著提高了同步精度。     

一种新的时间交叉采样ADC时钟偏斜误差自适应补偿算法

针对时间交叉采样模数变换器(time-interleaved analog-to-digital converter, TIADC)中存在的时钟偏斜误差,提出了一种新的自适应误差估计和补偿方法,该方法根据误差信号和原始输入信号频率之间关系和分布特征,设计了基于最小均方(least-mean-square, LMS)算法的估计模型。与已有算法相比,新方法实现简单,收敛速度快。同时根据时钟偏斜误差产生的原理,设计了基于数字分数延时滤波器的时钟偏斜补偿算法,该方法概念清楚,易于通道扩展,资源利用率高。通过应用Farrow结构,将误差参数独立出来,和误差估计算法组成了自适应系统。仿真结果表明,该自适应系统仅需要5 000个采样点就可以收敛,通过补偿算法,使输出的信噪失真比(signal-to-noise-and-distortion ratio, SINAD)提高了30 dB以上。     

水下平台惯导惯性器件误差高精度估计算法

为满足高精度导航及隐蔽性要求,基于方位旋转技术,给出了针对水下平台惯导系统惯性器件(inertial measurement unit, IMU)误差无阻尼估计算法。首先分析了状态转换对固定指北式平台惯导系统的影响;其次利用Laplace变换,求解了方位旋转式平台惯导系统误差;然后基于舒拉振荡和平台旋转周期,利用间断获得的外测信息建立系统短时速度、位置误差模型并作不确定度评估;最后采用Kalman滤波对惯性器件误差作了事后估计。仿真结果表明,建立的速度、位置误差模型可信度高,算法可准确估计出东、北向陀螺常值漂移以及加速度计零位偏置,有效抑制导航误差发散,提高导航精度。     

一种非理想阵列的快速宽带信号方位估计算法

针对宽带信号方向估计算法需要进行初次估计和进行多次奇异值分解的问题,提出了在传感器阵列存在误差的情况下,基于Prony-Lanczos方法的快速宽带信号方位估计算法。方法将接收信号转换到频率域内,分离阵列流形中信号方向和阵列参数;其次,在考虑阵列互耦的情况下,采用快速奇异值分解的方法求取奇异向量,并利用奇异向量构造聚焦矩阵;最后,利用聚焦求和窄带方位估计对宽带信号进行方法估计。仿真试验表明,存在阵列误差的情况下,本算法具有较好的分辨率和较低的计算复杂度和鲁棒性。     

基于稳健回归的TTE时钟补偿算法

时间触发以太网(time-triggered ethernet, TTE)通过精确的时间调度,保证了通信数据的实时性传输,满足了航空电子、运输及工业自动化等众多领域中关键安全系统的传输要求。然而,现有的TTE标准虽然规定了时间触发以太网的时钟同步流程,但未对时钟补偿问题给予具体解决方法。针对TTE的时钟同步特点,提出了一种基于稳健回归的时钟同步补偿方法。通过稳健回归算法对时钟误差进行估计,再根据估计误差对各节点的本地时钟进行补偿,所提出的算法成功解决了传统时钟补偿方法导致的时钟跳变和野值影响的问题。仿真结果也证实了,在野值比例不大于50%的情况下,所提算法在时钟同步精度方面明显优于传统的直接补偿算法和无稳健性的最小二乘补偿算法。     

基于因子图的协同定位与误差估计算法

针对多自主水下航行器协同定位系统中从艇的数据融合问题,首先建立了协同定位系统的数学模型,然后分析了速度误差及航向误差对从艇定位误差的影响,同时设计了协同定位及误差估计的因子图模型.接着,提出了基于高斯噪声的协同定位及误差估计算法,利用均值和方差在因子图各节点间传递完成对从艇位置、速度误差和航向误差的估计.为了验证算法的...     

幅度相位误差条件下的互质阵列DOA估计方法

针对基于互质阵列的欠定波达方向(direction of arrival, DOA)估计方法在阵元幅相误差条件下性能急剧下降的问题, 提出一种基于校正阵元的互质阵列DOA估计方法。首先, 将阵列接收数据分解为两个子阵数据, 基于校正阵元对子阵分别进行幅相误差估计, 并将子阵幅相误差排序重组。然后, 对接收数据协方差矩阵进行误差补偿并扩展为高维的Toeplitz矩阵。最后, 基于矩阵填充理论对高维协方差矩阵进行空洞填充, 结合求根多重信号分类(root multiple signal classification, root-MUSIC)算法进行DOA估计。理论分析和仿真结果表明, 该方法可以实现互质阵列的幅相误差估计, 并通过误差补偿有效恢复幅相误差条件下的互质阵列DOA估计性能, 提高估计精度。     

基于相参积累的捷变频雷达系统相位误差估计与稀疏场景重构算法

针对系统相位误差导致的捷变频雷达目标回波信号相参积累性能下降问题, 构建了系统相位误差下捷变频雷达目标回波信号相参积累模型, 并基于目标的距离-速度二维稀疏性建立了最小ℓ₁范数优化模型, 提出一种基于交替方向乘子法的系统相位误差估计与目标场景稀疏重构联合处理算法, 实现了系统相位误差和目标参数的精确估计。仿真结果表明, 在信噪比为20 dB的情况下, 该方法能够精确估计系统相位误差, 其估计误差在2°以内。同时，相比于逆合成孔径雷达相位自聚焦算法, 所提算法重构性能和计算效率均得到改善, 目标重构幅度均方差提高了10 dB, 运算时间减少到1/2。     

星机双基地SAR-GMTI中的运动误差分析

运动误差补偿影响杂波抑制、多普勒参数估计和目标聚焦成像,是双基地合成孔径雷达地面运动目标检测(synthetic aperture radar ground moving target indication , SAR-GMTI)的一项关键技术。根据星机双基地系统的特点,提出了一种有效的运动误差分析和补偿方法。从星机双基地SAR GMTI的运动误差几何模型出发,分析出误差对运动目标参数的影响,并给出了相应的补偿因子。特别针对地势起伏和斜视角不能忽略的情况,分析了误差补偿的偏移量并提出了有效的补偿方法。最后,计算机仿真验证了所提方法的有效性。     

基于信标漂移误差识别的长基线定位算法

针对长基线水声定位系统中信标位置漂移误差难以识别和估计的问题,分析了长基线水声定位系统中同步式测距系统时钟同步误差和应答式测距系统信标漂移误差的等效性,提出一种对有效声速系统误差进行修正的单信标测距定位算法。在此基础上提出一种在不掌握声场环境信息时可以有效识别信标漂移误差的长基线定位算法,利用有效声速分布范围对信标漂移误差进行识别,基于航迹融合后轨迹对固定信标位置漂移误差进行估计和修正。试验结果表明算法提高了长基线系统的定位精度和鲁棒性。     

基于运动矢量相对强度的时域错误掩盖算法

针对时域错误掩盖中运动矢量恢复存在偏差的问题,提出了一种依据运动矢量边界差值最小准则的运动矢量估算方法。同时,利用受损块与邻域块的运动空域相关性,提出了一种基于运动矢量相对强度的时域掩盖算法。对于受损块,评估其领域内运动矢量变化的相对强度,据此采用运动矢量边界差值最小法或拉格朗日插值法恢复其运动矢量。仿真结果表明,对不同视频序列或不同宏块丢失率,该算法所恢复的视频序列的PSNR值比传统算法提高了0.3 dB~3 dB;同时,解码的图像也获得了较好的主观视觉效果,具有更强的鲁棒性。     

基于ZF频率误差修正的GNSS信号捕获算法

在分析微弱信号条件下残余多普勒对全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)信号捕获影响的基础上,提出了基于迫零(zero forcing,ZF)频率误差修正的GNSS信号捕获算法,该算法将ZF的频率修正与快速改进的双块零扩展(fast modified double block zero padding, FMDBZP)算法有机结合,从而获得高精度的频率估计结果,并将修正项实时引入本地环路振荡器,减少了由多普勒频率误差引起的相关功率损失,理论分析和仿真实验表明,在给定仿真条件下,该算法能明显提高捕获性能,捕获灵敏度相对于FMDBZP算法有1.2 dB的性能提升,残余多普勒频率估计的标准差小于2 Hz。     

多星载光学传感器系统误差极大似然配准算法

针对低轨星座协同探测弹道目标过程中存在系统误差的问题,提出多星载光学传感器系统误差极大似然配准（maximum likehood registration,MLR）算法。通过一阶Taylor近似对非线性量测转换线性化,推导出目标状态的误差协方差与卫星轨道定向、姿态角测量和传感器测量等随机误差的关系,并基于视线交叉获得观测在状态空间中的近似投影,从而将MLR算法扩展到低轨星座多光学传感器的误差配准。通过引入各类测量误差的先验信息对目标状态的误差协方差进行修正,利用期望极大化迭代,实现了对系统误差的无偏有效估计及目标轨迹的融合估计。仿真验证了所提算法的有效性,且配准性能优越。