星载海洋雷达高度计信号处理实时仿真

简要地介绍了海洋雷达高度计的基本原理,分析了最大似然算法在星载雷达高度计信号处理中的应用,研制出了中频回波模拟器,利用该仪器对准最大似然算法进行了实时仿真研究。     

MIMO雷达最大似然参数估计

多输入多输出(MIMO)雷达使用多个天线同时发射多个独立探测信号,并使用多个天线接收目标回波信号.本文考虑了发射空域分集、相干接收MIMO雷达模型及其最大似然(ML)参数估计方法.基于最大似然准则,本文推导了两种渐近最大似然算法.仿真实验的结果表明,在均匀噪声模型中,其中一种渐近算法与基于延迟求和波束形成的最大似然算法性能接近,而另一种渐近算法性能略差,但具有较低的计算复杂度.而在非均匀噪声模型中,本文所提出的两种渐近最大似然算法的性能均优于基于延迟求和波束形成的最大似然算法.     

一种快衰落下正交空时分组码的译码

准静态衰落信道下正交空时分组码MIMO系统的一种简单最大似然检测算法性能接近于最大似然检测算法．但在实际时变信道干扰下，性能表现较差。本文分析提出了在多个发送和接收天线下能有效消除时变信道对简单最大似然检测算法产生干扰的算法改进。计算机仿真表明，针对时变信道下的正交空时分组码MIMO系统，该译码算法性能实现简单、计算复杂度低，性能接近最大似然检测算法。     

海洋卫星高度计及其技术问题的考虑

对海洋雷达高度计目前发展概况及工作原理作了简要叙述，给出了海洋雷达高度计的原理框图。着重对雷达高度计实施方案中的一些技术问题进行了具体的讨论、分析及计算，并提供了考虑具体技术问题的依据。对于尚无条件做预演试验及无设计数据情况下进行方案工作是有帮助的。     

扫描辐射源的最大似然定位算法

针对运动扫描辐射源的扫描速率未知的情况,提出一种最大似然定位算法.该算法将各个时差量测分别投影到目标状态空间,通过对目标状态进行修正、迭代和融合实现对扫描速率和目标状态的最大似然估计,同时避免联合估计方法对运动目标的定位精度不足的问题.此外,针对扫描辐射源定位的特点,重新推导分析误差项,从而改进瞬时定位算法.仿真结果表明,所提出的最大似然定位算法及其改进方法是有效的,后者的定位精度接近CRLB.     

利用外辐射源的TDOA和FDOA目标定位算法

针对单站外辐射源条件下的目标定位问题,提出了一种基于最大似然的时差-频差联合定位算法。首先根据时差和频差的观测方程,构建目标位置和速度的最大似然估计模型。然后采用牛顿迭代算法对最大似然估计模型求解,得到目标位置和速度估计。最后,推导了算法的克拉美罗界和理论误差,并证明了二者相等。仿真结果表明,算法定位精度高于两步加权最小二乘算法和约束总体最小二乘算法,在测量误差较高时仍能达到克拉美罗界。通过对系统几何精度因子图的分析,确定目标及外辐射源数量和位置也是影响定位精度的重要因素。     

一种基于循环前缀的频率估计算法的改进算法

当前,最大似然算法是非数据辅助性算法的典型代表。根据算法内容,由计算模型进行了数学的推导和并且利用MATLAB仿真软件,进行了仿真并通过仿真曲线的分析,找出了影响该算法性能的因素。针对最大似然估计算法在SNR较小、循环前缀较小时,符号定时估计差的缺点,提出了一种新的改进算法即利用新的测度函数来进行定时同步估计和频率偏移估计,进而提高了符号定时估计和频率偏移估计在低循环前缀条件下的稳定性和效果。     

利用时差的单站无源相干定位最大似然算法

针对利用单个观测站接收多个第三方辐射源信号来估计目标位置的无源相干定位问题,提出了一种基于最大似然的时差定位算法。首先根据时差测量与目标位置之间的函数关系,构建目标位置的似然函数;然后采用牛顿迭代算法求解非线性似然函数的全局极大值,从而得到目标位置估计;推导了目标位置的最小二乘解,并将其作为牛顿迭代的初始解,从而保证算法的收敛性;最后还推导了算法的理论误差和克拉美罗界,并证明两者相等。仿真结果表明,算法的定位精度优于现有算法,且在测量误差适中时,定位精度可以达到克拉美罗界。通过几何精度因子图,分析了目标位置、外辐射源数量和位置等因素对定位精度的影响。     

一种空时分组码最大似然检测的递归算法

空时最大似然序列估计(MLSE)方法是在已知接收的向量信号的情况下,估计已经发送出去的数据序列。论文在分析了空时编码(STBC)原理的基础上,提出了一种空时分组码的最大似然比检测的递归算法。利用STBC的正交结构,简化了最大似然准则,并且推导出递归表达式,接收端采用Viterbi译码,以较低复杂度实现最大似然译码。     

高斯最大似然分类在高光谱分类中的应用研究

分析了高斯似然分类错误率和Bhattacharyya距离的关系，同时推导出在独立特征条件下Bhattacharyya距离具有相加的性质，并在这些基础上提出了一种新的特征选择算法。该算法以各特征的相对Bhattacharyya和作为准则函数选择能有效降低分类错误率的一组特征，最后利用这组特征进行高斯似然分类。实验采用AVIRIS数据，结果证明了该算法的有效性。     

基于最大似然估计的雷达高度计跟踪处理

根据Brown海面回波模型,分析了海面回波中的噪声分布特性,即功率谱分别呈指数分布的 海面回波噪声和呈均匀分布的热噪声,并对此进行了仿真研究。在此基础上对海面回波的最大似然 跟踪处理方法进行了分析,提出了基于最大似然估计的跟踪器的实现方法,介绍了其工作原理、硬 件实现方法以及主要工作指标。该跟踪器在校飞实验中获得成功,获得了大量实验数据;展示了回 波波形、跟踪轨迹等校飞数据,从这些结果上反映出该跟踪器的精确性和健壮性。     

基于MATLAB/SIMULINK的海面回波模拟器仿真与分析

星载雷达高度计是一种重要的对海洋进行精确测量的主动式微波遥感器。因为高度计能够有效地测量卫星到海面的高度、海面有效波高和海面后向散射系数,它在海洋大地水准面研究和海洋应用研究的诸多方面得到了广泛的应用。海面回波模拟器能够接收和处理高度计信号,产生海面回波波谱来调制高度计信号,最后精确延时后发射回高度计,是在地面对高度计进行测试和定标的一种有效手段。由于功能的全面性,回波模拟器是一个复杂度不亚于高度计本身的系统,因此,对回波模拟器的分析和仿真对于指导它的设计、确定它的精度以及定标的效果有着重要意义。介绍了回波模拟器的结构,分析了海面回波波谱的产生原理并设计了回波模拟器的SIMULINK仿真模型,给出并分析了仿真结果。     

地形对雷达高度计卫星自主导航精度影响分析

以中低轨道卫星为应用背景,对基于星载雷达高度计的卫星自主导航系统展开研究,着重分析了雷达高度计卫星自主导航中的关键因素,即地形起伏对导航精度的影响。根据实际地形的统计特性,并结合导航精度仿真分析的需要,建立了模拟地形的数学模型;对不同地形条件下雷达高度计卫星自主导航系统的导航精度进行了仿真研究,分析了不同的地形条件对雷达高度计卫星自主导航精度的影响。研究的结论对雷达高度计自主导航技术的实际应用将具有重要的参考价值。     

合成孔径高度计的距离校正

在高度计中使用合成孔径技术正在成为当前国际上高度计技术领域内一个新的研究热点。本文首先简单介绍了传统雷达高度计的测距原理,然后介绍了在雷达高度计中引入合成孔径技术的思想。通过分析高度计中合成孔径处理的特点,说明在高度计中使用合成孔径技术时,应该进行距离校正。本文从高度计的多普勒波束锐化对应的几何模型和合成孔径雷达回波信号的相位分析两个角度分析了距离校正的方法,给出了距离校正的思路和校正公式。     

基于有源定标器的卫星雷达高度计近海测高基准重建方法研究

利用卫星雷达高度计开展高精度近海高度测量面临诸多问题,重构受污染的近海回波波形,建立近海测高基准是实现高精度近海高度测量的重要基础。介绍一种利用有源定标器重建卫星雷达高度计近海测高基准的方法,以HY-2卫星雷达高度计为例,分别分析了离岸距离大于20km、离岸距离小于2km及离岸距离处于2~20km之间处近海地区雷达高度计回波波形受影响情况,并从理论上推导了该方法建立近海测高基准的精度。在2012年7月5日唐山近海地区HY-2高度计在轨定标试验中,首次观测到近海地区有源定标器转发高度计信号的回波波形,结果表明:利用有源定标器重建卫星雷达高度计近海测高基准的方法可行,该方法将有助于提高近海测高精度。     

回波模拟器在雷达高度计地面测试和定标中的应用

给出了自行研制的回波模拟器实验样机的原理、性能及其对雷达高度计的测试和定标方法,应用该样机对神舟4号飞船的雷达高度计进行了全系统的地面测试和定标实验。实验结果:有效验证了回波模拟器对雷达高度计的测试和定标方法的可行性,有效验证了神舟4号雷达高度计发射前的动态工作性能。     

The Ground Process Segment of SAR Altimeter

The key innovation technology of SAR Altimeter (Synthetic Aperture Radar Altimeter)are Doppler\|beam sharpen and delay/Doppler range compensation.The cooperation of these two technologies makes it has high along track resolution and high precision in height measurement.The ground processor is the key hinge to make sure that SAR altimeter could obtain these superiorities.Many key technologies for SAR altimeter processor,such as Doppler beam\|sharpen,delay/Doppler compensation and the second range correction,multilook,echo model and gradient function for retracker,are introduced in the paper.Based on the processor and related work,some simulation work and airborne experiment were tested by the processor,and both of the quantity results show that the SAR altimeter has more potential superiorities.     

星载雷达高度计的发展及应用现状

21世纪初,星载雷达高度计已经进入全球业务化阶段,我国在这方面还是相对落后,鉴此本文介绍了星载雷达高度计的技术原理和发展历程,并较为全面的介绍了高度计在海洋、冰川研究和内陆湖泊、河流等水文方面的应用.     

基于有源定标器的HY-2B卫星雷达高度计时钟频率偏差在轨测试

雷达高度计的主要功能是测量全球平均海平面高度（SSH：Sea Surface Height）,它通过准确测量收发脉冲之间的时间间隔来实现精准的星地距离测量,时间测量的准确度取决于高度计时钟的准确性。卫星在轨运行期间,雷达高度计时钟频率会产生缓慢漂移,时钟频率漂移会影响星地距离的测量准确度,造成对海面高程的测量偏差。在基于重建型有源定标器对HY-2A卫星高度计时钟偏差在轨测试方法的基础上,提出了从星地斜距函数曲线时间偏移量中提取高度计时钟偏差的估计方法,应用于HY-2B卫星雷达高度计在轨定标测试中,测量了雷达高度计时钟频率漂移量,精度优于0.001 Hz。结果表明：HY-2B高度计原子钟性能稳定,时钟频率偏差造成的测距偏差为毫米量级,平均测距漂移率为2.95×10^-7 m/d。