基于外辐射源的单站无源定位改进算法

针对外辐射源无源定位系统实现快速和高精度定位的要求,提出了一种在测量到达角及时差信息的基础上,增加方位角变化率信息的单站无源定位算法。同时引入一种对非线性系统较好的滤波算法——修正增益扩展卡尔曼滤波(MGEKF)算法,与推广卡尔曼滤波器(EKF)相比,MGEKF能更好地解决量测模型非线性问题,滤波性能更好。计算机仿真结果也表明了此定位方法具有较好的定位跟踪精度和速度。     

多元外辐射源单站时差定位技术

针对传统单站无法实现时差定位、多站定位布站选址困难的情况,提出了一种利用多元外辐射源实现单站时差定位的方法,并推导了定位算法和详细流程。基于几何精度因子(GDOP)方法分析了不同时差测量精度、基线长度、布站方式对定位精度的影响。利用Monte-Carlo仿真验证了定位算法的有效性,也说明了这种利用多元外辐射源定位新思路的可行性。仿真结果表明,该定位方法在长基线、Y型布站时定位精度最高,相比均采用地面外辐射源定位,利用卫星与地面外辐射源结合的方式可以使三维定位精度提高10倍以上。     

一种对固定宽带辐射源的机载单站无源定位方法

机载单站无源定位通常采用相位差及其变化率作为观测量,但当信号源为宽带信号时,相位差测向精度很难满足实际需求。由于时差测量精度与信号带宽成反比,离心加速度也可以从宽带信号中获得,因此,提出了一种基于时差、时差变化率和离心加速度信息的宽带信号机载单站无源定位方法,并对定位原理和测距误差了进行分析,最后,仿真验证了该方法的可行性。     

三站时差定位目标在终端电子海图上的一种显示方法

介绍了三站时差定位目标在终端电子海图的一种显示方法,阐述了三站时差定位模型的建立方法,分析了定位结果的误差,说明了该模型自身的特点及其进行时差定位的适用范围,提出了一种目标航迹形成的方法,并展示了终端电子海图如何对定位目标进行有效显示。     

基于频谱监测数据的联合时差定位方法

在分析电磁频谱监测网辐射源定位需求和现有时差定位算法特点的基础上,介绍了联合时差定位流程。对Chan算法定位、Chan算法与Taylo级数展开相结合的联合定位及粒子滤波对定位的改善情况进行了分析和仿真,并对仿真结果进行了比较。提出了一种基于频谱监测数据、采用Chan-Taylor算法和粒子滤波的联合定位方法,可有效利用电磁频谱监测网络各节点的监测定位数据,提高对目标信号的定位精度。     

联合角度和时差的单站无源相干定位加权最小二乘算法

针对利用单个观测站接收多个外辐射源信号从而实现对目标定位的单站无源相干定位问题, 该文提出了一种联合角度和时差的加权最小二乘定位算法。首先, 将角度和时差的观测方程线性化处理, 考虑方程中的各项误差, 将定位问题建立为加权最小二乘模型。然后利用迭代方法对模型求解。最后, 对算法的定位性能进行了理论分析。仿真结果表明, 不同于仅时差定位方法至少需要3个外辐射源才能定位, 联合角度和时差定位方法仅需一个外辐射源即可定位, 且在同样数量外辐射源条件下估计精度高于仅时差定位;算法的均方误差低于最小二乘算法, 在时差测量噪声较大时定位精度仍然能逼近克拉美罗界。此外, 对系统几何精度因子图的分析表明, 目标及辐射源的位置对定位精度也有重要影响。      

基于GDOP的四星时差定位精确度分析

针对四星时差定位系统,提出一种基于几何精度衰减因子(GDOP)的定位精确度分析方法。该方法基于四星时差定位原理推导三维定位精确度模型,理论分析时差测量误差与站址误差对该三维定位精确度模型的影响。通过仿真验证四星不同布站情况T型、Y型、方型及不规则型对定位精确度的影响,并进一步研究在不同布站情况下的基线长度、卫星轨道高度、目标高度等对定位精确度的影响。仿真结果表明,四星时差定位在Y型分布时具有最佳的定位精确度;并且定位精确度随基线长度与卫星轨道高度的增加而提高,随目标高度的增加而降低。     

三站时差定位下的目标时差与高度关系研究

三站时差定位由于已知参数的限制,无法对目标进行三维定位。对于存在一定高度的目标,未知其高度,必然会影响三站时差定位的精度,知道其高度,会提高三站时差定位的精度。鉴于此,文中通过实际目标的先验经纬度信息,研究在不同高度层下,目标的真实时差分布规律。分析三站时差定位系统测得的时差分布规律,并与真实时差分布规律作对比,估算出目标的高度。     

双站基于角度和时差的近似无偏定位算法

联合角度（DOA）和时差（TDOA）信息对运动目标进行无源定位实质上是一种非线性估计问题。针对将非线性观测方程转化为伪线性方程会产生有偏估计的缺点,该文基于双站定位中获得的角度和时差信息,给出了一种对三维空间目标定位跟踪的近似无偏估计滤波算法,它只需要对一对矩阵束进行广义特征分解,即可获得目标坐标和速度的估计值。计算机仿真结果表明,相比有偏估计滤波算法,如伪线性卡尔曼滤波（PLKF）算法或者最小二乘（LS）算法,该算法具有更高的定位精度,并且当观测误差增大时,其优势更加明显。     

基于卡尔曼滤波的三星时差运动目标定位技术

针对三星时差无源定位体制的特点,研究空中运动目标辐射源定位技术.在匀速直线运动目标模型下,通过改变地球方程参数,利用牛顿迭代算法给出目标的瞬时初始定位点,并在此基础上利用不敏卡尔曼滤波对运动目标进行跟踪定位.仿真验证表明,利用三星时差测量体制和相关滤波算法,可以有效实现空中运动目标的跟踪定位,精度优于5 km;同时在精...     

基于延迟锁相环的到达时间估计算法

超宽带脉冲信号具有高时间分辨能力,能达到厘米级的定位精度。目前,脉冲超宽带测距定位系统中普遍采用基于能量检测的非相关到达时间(TOA)估计算法的性能通常受限于阈值门限和估计偏差。该文在原先锁相环方案基础之上引入延时迟支路和衰减因子,提出了一种易于实现的基于延迟锁相环的TOA估计算法。通过在迟支路中设置不同的衰减因子,仿真结果表明,在IEEE802.15.4a4种信道模型CM1~CM4中,新算法均能有效提升测距定位精度,即缩短了首达路径与锁相环稳态锁定点之间的时差,其估计偏差最低可降至原有方案的1/10。     

基于粒子群算法的宽带真延时方向图栅瓣抑制方法

针对阵元间距大于信号波长引起阵列方向图出现栅瓣的问题,该文提出一种基于粒子群优化(PSO)算法的宽带真延时方向图栅瓣抑制方法。该方法首先定义了基于宽带真延时的阵列能量方向图,其次构造了以阵列能量方向图的最高副瓣电平作为适应度函数,最后利用粒子群优化算法优化阵元分布来实现对阵列方向图栅瓣的进一步抑制。仿真结果表明:相比于单独使用粒子群算法和单独使用宽带真延时方法,该方法对方向图栅瓣的抑制性能更加有效,在此基础上,该文还研究了阵元个数、平均阵元间距、信号时宽和信号中心频率等因素对方法抑制栅瓣性能的影响。     

基于分数时延的宽带数字阵列波束形成

对于宽带数字阵列雷达,传统的波束形成方法会导致天线波束扫描不准和主瓣展宽,为此需要使用时延补偿单元取代传统窄带相控阵中的移相单元。为实现宽带数字阵列各阵元传输时延的精确补偿,引入分数时延滤波器。通过对一种分数时延滤波器设计方法及宽带数字阵波束形成原理的分析,提出针对有载波宽带雷达信号的接收波束形成实现结构。仿真结果表明了该方法的有效性,与传统波束形成方法相比,其性能与理想延时更接近。     

基于子带化的宽带数字波束形成延时补偿新方法

采用宽带信号的相控阵雷达可获得高的距离分辨率,但也面临挑战:宽带数字波束合成和自适应抗干扰。典型的宽带自适应数字波束合成架构中,首先,在基带采用分数延时滤波器实现多通道的延时补偿;然后,将宽带信号分解为许多子带,在每个子带内做传统的窄带自适应数字波束合成;最后,合成为宽带波束输出。该信号处理方法,在宽带条件下,通过宽带延时补偿实现了精确的波束指向,取得了较好的抗干扰性能。文中基于子带化方法,提出了一种新的架构,将延时补偿合并到窄带波束合成中,即用窄带的附加相移,代替了原有的多通道延时补偿单元。结果是该架构中不再需要分数延时滤波器,大大降低了计算量节约硬件资源。同时,仍然保证了宽带阵列雷达波束的精确指向。结合相控阵雷达阵列实例,文中分别采用传统架构及所提出的新架构完成宽带波束合成,给出仿真结果以供对比,证明了新架构的有效性。     

一种可延时控制的宽带信号波形产生器设计

直接数字合成（DDS）技术是一种重要的频率合成技术,具有分辨率高、频率变换快等优点,在雷达、电子对抗及通信等领域有着广泛的应用前景。介绍了一种可进行0.8 ns精度延时控制的高性能宽带DDS信号波形产生器设计。     

改进SSMUSIC超分辨多径时延估计算法

传统的MUSIC超分辨时延估计技术是直接基于测量数据,其性能往往只对宽带且频谱近似平坦的信号较优,而对窄带信号估计性能较差。针对上述问题,本文通过利用谐波频率估计模型和DOA (Direction of Arrival)估计模型之间的等价性,将时延估计问题转化为谐波频率估计问题,提出了一种改进SSMUSIC(Signal Subspace Scaled Multiple Signal Classification)超分辨多径时延估计算法。改进后的算法采用平滑的思想和SSMUSIC算法的思想构造协方差矩阵和MUSIC谱,实现了对多径时延的超分辨估计。仿真表明,该算法能够实现对窄带信号多径时延超分辨估计且具有DP(Direct-Path)不模糊和谱峰陡峭的特点,估计性能优于传统的超分辨算法。      

基于循环相关的LFM脉冲雷达宽带回波Doppler和多径时延的联合估计

基于循环相关特性,该文提出了针对线性调频(LFM)脉冲雷达宽带回波Doppler和多径时延联合估计的方法。该方法首先利用雷达回波的循环相关变换,通过多径分量的能量累积估计Doppler频移尺度参数,然后结合发射信号的先验信息构造降阶函数,将回波信号降为多个单频信号,最后利用零频率截面循环谱能够将时间上有重叠的多径回波信号在该截面上分开且分辨率加倍的特性,估计出各多径分量的时延值。该方法只需要一个脉冲信号即可完成Doppler和多径时延的联合估计,对低信噪比噪声有较强的容忍性,能抑制各径相关交叉项的影响,并且具有较高的多径时延估计分辨率。文中给出了计算机仿真实验,仿真结果表明了该算法的有效性。     

超宽带信号时延估计算法研究

研究定位中的超宽带(Ultra Wide-band,简称UWB)信号时延估计问题,给出UWB信号的模型,在研究传统的相关法、双谱法及MUSIC算法的基础上,提出一种改进的MUSIC算法.通过仿真实验,给出估计性能曲线,和传统的相关法、双谱法及MUSIC算法相比,仿真结果表明改进的MUSIC算法具有更好的估计性能.     

Super-Resolution Time Delay Estimation in Multipath Environments

The super-resolution time delay estimation in multipath environment is very important for many applications. Conventional super-resolution approaches can only deal with signals with wideband and flat spectra. In this paper, we propose a novel super-resolution time delay estimation method that can treat signals with narrowband spectra. In our method, the time delay estimation is first transformed into the frequency domain, in which the problem is converted into the parameter estimation of sinusoidal signals with lowpass envelopes. Then a MUSIC-type algorithm taking account of the envelope variation is applied to achieve the super-resolution estimation. Time delay estimation in active and passive systems are considered. Simulation results confirm that the proposed estimators provide better performance than the classical correlation approach and the conventional MUSIC algorithm for separating closely spaced signals with narrowband spectra.     

群时延失真对天线组阵合成信噪比的影响分析

为量化分析天线信道间群时延失真分布的差异性对天线组阵合成信噪比的影响,首先建立了天线组阵信道群时延失真分布特性的数学模型,并基于该数学模型,利用分数时延全通滤波器对群时延全通滤波器进行补偿,从而建立了能够准确模拟数学模型群时延分布特性的仿真模型,而后通过理论分析得到了点频和宽带两种信号形式的合成信噪比损失计算公式,最后仿真验证了理论分析的正确性。研究结果表明,天线数越多、带宽越宽、群时延分布差异性越大,合成信噪比损失越大,对于天线数为100,带宽为1GHz的大规模宽带天线组阵,当频带边缘群时延的标准差大于4 ns时,合成信噪比损失大于0.5 dB。