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...     

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。     

基于空时频分析的多分量跳频信号DOA估计

提出了一种基于空时频分析的多跳频信号波达方向(direction of arrival, DOA)估计方法。该方法能够在欠定条件下(传感器数目小于信号数目)实现多个信号的测向。首先将信号的短时傅里叶变换(short time Fourier transform, STFT)与平滑伪魏格纳-威利分布(smoothed pseudo Wigner-Ville distribution, SPWVD)组合,利用STFT的无交叉项和SPWVD的时频聚焦性性能,得到了一种切实可行、时频图清晰稳健的分布;然后在时频域提取有效跳(hop),并建立该hop的空时频矩阵,最后分别运用线性空时频、二次空时频和root-MUSIC共三种方法估计每hop信号的DOA。仿真结果验证了方法的有效性。     

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。     

交替二进制偏移载波信号的多参数盲估计

针对恒包络交替二进制偏移载波(alternate binary offset carrier, AltBOC)信号调制方式复杂, 导致信号参数盲估计困难的问题, 提出一种基于频域累积的循环谱盲估计算法。首先根据信号模型求取AltBOC信号的循环自相关函数, 并将该循环自相关函数等效为16个子信号的循环自相关函数之和; 其次利用傅里叶变换分别对其循环谱进行表示, 并在此基础上进行频域累积, 最后利用信号在循环频率截面上的尖锐脉冲间隔规律估计AltBOC信号的伪码速率、副载波速率以及载频。仿真结果和理论分析表明, 该算法对AltBOC信号的多参数估计能得到较为精确的结果。     

基于ITD的跳频信号跳速估计算法

非合作情况下,跳频信号参数准确快速的估计对于获取对方通信参数、产生跟踪式干扰等具有重要意义。提出了一种基于固有时间尺度分解的跳频信号跳速的快速估计算法,该算法迭代地分解跳频信号成一系列固有旋转分量,并求出由各层旋转分量信号包络瞬时幅度的最大值所构成的一个分析序列,对该序列进行傅里叶变换即可估计出跳频信号的跳速。该算法具有运算复杂度低、不受时频不确定性原理影响、时频定位精度高的优点。仿真结果显示,该算法能够有效地估计出跳频信号的跳速。     

基于瞬时测频原理的高机动隐身目标检测算法

高速、高机动隐身飞行器严重压缩了防空导弹雷达导引头的探测威力,而通过增加相参积累时间提高导引头灵敏度是解决此问题的有效技术途径之一。提出一种基于瞬时测频原理的长时间相参积累算法,用于脉冲多普勒雷达导引头对隐身目标的检测。该算法将电子对抗领域成熟的瞬时测频技术创新应用于雷达导引头的目标检测过程中,通过对弹目相对加速度的盲估计,补偿回波信号中的二次项,使得因弹目相对加速度产生的频谱展宽问题得以解决。补偿后的回波信号相参积累时间得以增加,这使得导引头检测灵敏度随之提高。仿真条件下,此算法将导引头的截获灵敏度提高了12.5 dB,作用距离提升一倍有余。此算法还可以推广应用到弹目加加速度或者更高次项存在的情况。     

基于信号时频表示的宽带源波达方向估计

提出一种时频域宽带源波达方向(DOA：Direction of Arrival)估计算法。该算法通过计算参考阵元和其它阵元的互Wigner-Ville分布，构造出一种新的时频域数据向量模型，并利用Chirp信号的局部窄带特性，在信号的主要能量聚集区选择时频点构造时频相关矩阵代替传统的阵列相关矩阵，进行特征分解实现信号的DOA估计。该方法同时在空域和时频域进行处理，充分利用了时频分布的能量聚集性，不但实现了非平稳信号时频域的分离，还有效地提高了信噪比，增强了算法对噪声的稳健性。仿真结果验证了新方法的有效性。     

基于高效时频分析的多LFM信号源的DOA估计

目前已提出的基于时频分析的DOA估计方法在多LFM信号源环境下性能不理想,抑制或消除交叉干扰项是提高方向估计性能的关键。提出了基于SPW变换的时频DOA估计方法,SPW结合了WVD与STFT的优点,在很好地抑制交叉项的同时,具有高的时频聚集性;它不需要对信号进行过采样,而且在降低运算代价方面具有显著优势。模拟实验表明,在多目标环境下,与基于PWVD和SPWVD的方法相比,基于SPW的方法的DOA估计精度有很大提高。如在信噪比为-20dB时,基于PWVD和SPWVD方法的方向估计标准差分别为0.25°和0.28°,而基于SPW的方法只有0.04°。     

基于多分辨率动态模态分解的电磁信号时频-能量分析

针对电磁信号时-频-空间-能量分析不兼容的问题, 提出一种基于分解时空域电磁辐射信号的数据驱动方法来分析复杂电磁环境。首先, 使用多分辨率动态模态分解方法将复杂电磁信号以不同的分辨率分离为不同时空尺度的模态分量。然后,利用时频分布对各模态瞬时频率和能量特征进行采集。这种动态的分解分析方式能快速侦测电路和电子系统的多方面电磁环境状态, 具有不需要先验数据训练, 不受时频分辨率限制, 可以实时分析和降低数据维数等优点,且提取的动态模式及其频谱分别在空间域和时域具有明确的物理意义。仿真实验显示, 重组信号和原信号的平均误差在-18 dB以下, 证明了所提方法的可行性和优势。     

Practical constrained least-square algorithm for moving source location using TDOA and FDOA measurements

By utilizing the time difference of arrival (TDOA) and frequency difference of arrival (FDOA) measurements of signals received at a number of receivers, a constrained least-square (CLS) algorithm for estimating the position and velocity of a moving source is proposed. By utilizing the Lagrange multipliers technique, the known relation between the intermediate variables and the source location coordinates could be exploited to constrain the solution. And without requiring apriori knowledge of TDOA and FDOA measurement noises, the proposed algorithm can satisfy the demand of practical applications. Additionally, on basis of convolute and polynomial rooting operations, the Lagrange multipliers can be obtained efficiently and robustly allowing real-time implementation and global convergence. Simulation results show that the proposed estimator achieves remarkably better performance than the two-step weighted least square (WLS) approach especially for higher measurement noise level.     

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。     

高速机动目标长时间相参积累和参数估计算法研究

长时间相参积累是提高雷达探测性能的重要技术之一。在高速高机动目标的长时间积累过程中引起的距离走动、距离弯曲、多普勒频率走动与多普勒频率弯曲效应会带来严重的积累信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)损失, 进而使得噪声背景下雷达难以有效发现探测目标的存在。针对上述问题, 提出了一种针对高速机动目标的参数化长时间积累算法。首先,使用keystone变换(keystone transform, KT)校正了线性距离走动。然后, 使用相参积累型修正三阶相位函数(coherently integrated modified cubic phase function, CIMCPF)与相参积累型修正高阶模糊函数(coherently integrated modified high-order ambiguous function, CIMHAF)算法分别完成了对一阶和二阶加速度的参数估计。得益于CIMCPF与CIMHAF对信号相参特性的利用, 该算法在低信噪比下依然有效。同时, 由于没有对参数网格搜索的过程, 算法的计算复杂度也较低。仿真实验与分析证实了所提算法的优异性能。     

Joint TDOA and AOA location algorithm

For the joint time difference of arrival(TDOA) and angle of arrival(AOA) location scene,two methods are proposed based on the rectangular coordinates and the polar coordinates,respectively.The problem is solved perfectly by calculating the target position with the joint TDOA and AOA location.On the condition of rectangular coordinates,first of all,it figures out the radial range between target and reference stations,then calculates the location of the target.In the case of polar coordinates,first of all,it figures out the azimuth between target and reference stations,then figures out the radial range between target and reference stations,finally obtains the location of the target.Simultaneously,simulation analyses show that the theoretical analysis is correct,and the proposed methods also provide the application of the joint TDOA and AOA location algorithm with the theoretical basis.     

基于多普勒频差的矢量脱靶量参数估计方法

提出了一种基于长基线条件下利用多普勒频差进行矢量脱靶量参数估计的方法。目标多普勒频率是矢量脱靶量参数的非线性函数,对此函数的求解是一个非线性优化过程,对应优化代价函数的估计参数为6维,寻优迭代过程较复杂,且结果受限于优化初值的选取。算法充分利用了目标的连续特性,将此非线性优化过程进行分步伪线性化处理,利用积分多普勒以及距离差定位方法得到参数估计值,并将此估计值作为非线性优化过程的优化初值,快速、准确地得到参数优化估计值。仿真结果表明该方法可以得到高精度的矢量脱靶量估计结果。     

Novel method for radial velocity difference estimation of moving targets with wideband signals

For the frequency difference of arrival （FDOA） esti-mation in passive location, this paper transforms the frequency difference estimation into the radial velocity difference estimation, which is difficult to achieve a high accuracy due to the mismatch between the sampling period and the pulse repetition interval. The proposed algorithm firstly estimates the point-in-time that each pulse arrives at two receivers accurately. Secondly two time of arrival （TOA） sequences are subtracted. And final y the radial ve-locity difference of a target relative to two stations with the least square method is estimated. This algorithm only needs accurate estimation of the time delay between pulses and is not influenced by parameters such as frequency and modulation mode. It avoids transmitting a large amount of data between two stations in real time. Simulation results corroborate that the performance is bet-ter than the arithmetic average of the Cramer-Rao lower bound （CRLB） for monopulse under suitable conditions.