LBI瞬时测距系统中的相位差解模糊方法

运用几何学原理,推导了一种新的利用长基线干涉仪(long baseline interferometer,LBI)无模糊相位差测量量对目标辐射源的被动瞬时测距、测角的定位方法。针对其中关键的相位差解模糊问题,提出了相位差测量量的解模糊原理、正确解模糊条件以及解模糊算法,并通过MATLAB仿真验证了正确解模糊条件和解模糊算法正确性。该研究为基于球面波前模型的无源定位提供了一种解决相位差测量量模糊问题的方法,对该类无源定位方法的工程实现做出了探索。     

一维干涉仪体制运动单平台定位算法和仿真分析

先前的相位差变化率定位方法中不仅需要相位差变化率参数,还需要获取方位和俯仰信息,而这通常需要利用二维相位干涉仪来实现,在一定程度上增加了平台的载荷负担.针对航空平台ESM设备普遍采用一维相位干涉仪的实际情况,提出了一维干涉仪体制下的运动单平台无源定位算法,该算法通过采用圆锥向角代替方位和俯仰角并与相位差变化率及目标高程先验组合即可实现对目标的瞬时定位,利用Monte-Carlo仿真实验计算和分析了算法的定位误差,得到了干涉仪安装方式和平台姿态模式的优化原则,分析了目标先验高程误差对定位精度的影响.针对测量精度较低的情况,引入中心差分滤波算法对累积测量进行处理以提高定位跟踪精度.研究表明,这些有益结论可以为系统的设计和工程应用提供理论指导.     

地/海面远距离慢速目标单站无源定位技术研究

在现有单站无源定位方法的基础上 ,介绍了相位差变化率定位法。该方法利用观测平台上两个相互正交的相位干涉仪接收目标辐射电磁波的相位差获取目标的方向信息 ,利用对应的相位差变化率获取目标的径向距离信息 ,从而实现对目标的实时高精度交叉定位。给出了机载观测平台水平直线飞行且无飞行姿态变化条件下的定位表达式。仿真结果表明 ,该方法是一种极具发展前途的单站无源定位方法。     

一种雷达脉冲信号相位差变化率测量的新方法

接收信号相位差变化率的高精度估计是基于质点运动学原理单站无源定位与跟踪的一项关键技术。针对雷达脉冲信号,建立了接收信号相位差模型,分析了相位差变化率的特点,提出了一种相位差变化率的数字测量新方法,直接对各阵元接收的信号进行A/D采样,采用数字信号处理的方法估计相位差变化率。通过离散傅里叶变换和复数乘积运算将相位差变化率的测量问题转换为频率测量问题,利用多个脉冲信息提高了参数估计的精度,根据相位的无模糊测量获得相位差变化率加权最小二乘估计。仿真实验表明,该方法具有较低的信噪比门限,在高于信噪比门限时,其估计精度接近Cramer-Rao下限。     

利用相位变化率对运动辐射源无源定位的研究

无源被动定位技术中的一个重要问题,是如何使定位的约束条件尽可能地少,即尽可能地提高方法的可操作性。只利用测角信息的定位方法,在（单观测平台）对运动目标定位时常常需要观测平台做特殊的机动运动,这种约束使得只利用测角信息的定位方法适用性较差。如果将观测平台获得的相位变化率信息用于定位,则可以减少定位方法的约束条件,为无源被动定位技术的实际应用带来方便。提出一种利用相位变化率信息对运动目标进行定位的定位方法,并给出了可观测性分析。     

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。     

LBI测向定位系统的多标校源校正算法

采用长基线干涉仪测向定位的系统,对干涉仪基线矢量的测量精度要求非常高,而通常的测姿设备在增加载荷系统复杂度的同时并不能直接提供干涉仪指向信息。针对这一问题,提出共用定位系统测量方向余弦角的相位差测量通道,利用同时测量的两个(以上)已知校正源的相位差,实时解算、提供干涉仪的空间指向,并给出了校正干涉仪指向的性能估计方法。仿真表明,该算法能够有效获得干涉仪的空间指向。     

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。     

相位差变化率的测量方法及其测量精度分析

相位差变化率是最近提出的用于快速无源定位的观测量。分析了相位差变化率的特点,提出了相位差变化率的测量原理,从理论上分析了相位差变化率测量精度的Cramer-Rao界,指出了过窄的源信号脉冲宽度和过低的相位差变化率是造成相位差变化率测量困难的主要原因,并对此提出了解决的方法,随后进行的测量精度对比仿真分析表明,该方法是有效的。     

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。     

利用相位变化率对固定辐射源的无源被动定位

无源被动定位是利用从威胁辐射源接收到的辐射信息,对威胁辐射源进行定位的技术。以往的研究,常常局限于利用方向角（ＤＯＡ）信息。由于定位精度对角度测量误差的敏感性,仅利用ＤＯＡ信息很难得到迅速准确的位置信息。本文提出了一种利用相位变化率信息进行快速定位的定位方法,并给出了相应的算法和仿真结果,以及与传统只测角定位法的比较。     

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。     

基于等长基线干涉仪的单脉冲被动定位方法

针对单站单脉冲的被动测距问题,提出了一种基于等长基线相位干涉仪的单脉冲定位方法。该方法采用至少3个天线构成等长基线干涉仪对,利用等长基线干涉仪接收到辐射源信号球面波的波前相位2π模糊数相同的原理,通过等长基线相位差的差值和来波方向,确定信号源与观测站之间的距离。在对该算法的基本原理和无模糊定位条件描述的基础上,分析了定位性能,并通过计算机仿真验证了该算法的有效性。     

基于二维干涉式APES算法的分布式相参阵盲DOA估计

结合干涉雷达的天线结构和二维波达方向（direction of arrival, DOA）估计方法,提出一种基于二维干涉式幅相估计的分布式相参阵盲DOA估计算法。利用二维干涉式幅相估计算法的空间谱和模型阶数选择准则获得目标个数和目标方向余弦的粗估计;使用子阵间的相位中心偏移来获得目标方向余弦的精估计;针对分布孔径带来的测角模糊问题,采用双尺度解模糊算法实现分布式阵列的高精度方向估计。仿真结果验证了分布式相参阵的高精度测角性能及所提算法的有效性,也验证了分布阵DOA估计中存在基线模糊门限。     

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。     

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。     

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。