一种提高数字化连续波雷达测距性能的新方法

通过对连续波双频测距与多频测距基本原理的分析,针对双频测距存在最大不模糊距离与测距精度相互矛盾的局限性,并考虑到多频测距对正确解模糊所需信噪比较高这一缺点,同时结合双频测距与多频测距的优势,提出了一种从多频到双频转换的连续波测距新方法。文中对这种新方法的测距步骤进行了详细论述,并进行了仿真分析,仿真结果证明了该方法的有效性。     

多频连续波雷达两种测距算法研究

该文分析了连续波雷达参差多频测距算法的局限性,提出了多频连续波雷达的两种测距算法,即多频到双频测距法和二次相差法,并介绍了它们的基本原理。最后对两种方法进行了对比,并进行了仿真。仿真结果表明, 两种测距算法都达到了比较高的测距精度,在最后双频对应的最大不模糊距离相同的基础上,两种算法的测距精度相当。     

CZT在双频连续波雷达信号处理中的应用分析

分析了线性调频Z变换(Chirp-Z Transform,CZT)在双频连续波雷达信号处理中的应用。说明了双频连续波雷达的测距精度与双频频差和输入信噪比成正比、测速精度与差拍信号频谱分辨率成正比的关系,讨论了CZT在双频连续波雷达中的应用,发现CZT使得双频连续波雷达的测速精度提高,但引起的信噪比损失会使得测距精度降低。仿真结果验证了分析的正确性。     

基于误差校正的双频连续波测距性能分析

针对正交解调接收机通道不平衡的校正问题,利用双频连续波雷达基于快速傅里叶变换比相测距的特点,提出了一种正交解调误差的频域校正方法。首先基于频域分析求出所需要的校正系数,然后实现正交解调误差的校正,达到提高连续波雷达测距性能的目的。通过仿真验证了校正方法的有效性,校正系数的估计方差与克拉美-罗界渐进一致。通过校正后,由通道不平衡引起的测距系统误差被有效地解决,从而改善了双频连续波雷达的测距性能。     

基于二次相差法的多频连续波测距雷达仿真与研究

介绍了二次相差法测距的基本原理,并对二次相差法多频连续波测距体制在分离多目标的问题上进行了研究分析。通过对二次相差法测距性能进行了仿真分析,仿真结果表明,基于双频比相测距的二次相差法多篇连续波雷达,只能求解速度不同的目标的距离值,无法求解同速度不同距离目标的距离值。     

基于二次差频的多频连续波测距方法研究

多频测距解模糊的实现方式通常有两种:二次差频和参差双频.二次差频测距具有原理简单、接收机和发射机设计相对容易等优点.本文对二次差频测距的基本原理进行了详细推导,并对正确解模糊对信噪比的要求给出了理论分析,最后通过仿真实验验证了该方法的有效性,为多频连续波测距雷达的设计提供了一定的理论依据.     

一种大测距动态范围高重频相干测距测速激光雷达(Ⅰ): 体制及性能

分析了简单"对称三角线性调频(STLFM)"连续波测距测速激光雷达体制及其局限性,提出了"双本振"、"双调制双本振"、"双频双调制双本振"相干激光雷达体制,不同程度提升了简单STLFM体制激光雷达的测距动态范围及探测重复频率等性能.对三种体制中涉及到的关键理论进行了仿真分析,对探测精度进行了分析并提出了进一步提高测距精度的措施,仿真分析了采用脉冲积累降低对发射功率需求的能力.几种体制对比表明"双频双调制双本振"对称三角线性调频连续波测距测速激光雷达体制具有大测距动态范围、高探测重频、能有效降低对发射功率的需求等优点.     

正交解调接收机幅相不平衡对双频测距的影响

采用正交解调接收机来获得I、Q信号时,接收机两个通道间不可避免地会存在一定的幅相误差。本文首先对存在幅相误差时双频测距的基本原理进行了理论分析,并与无幅相误差时进行了比较,得出了几个有用的结论,为双频连续波测距雷达的设计提供了一定的理论依据。最后通过仿真验证了理论分析的正确性。     

基于双频EBPSK-MODEM的雷达通信机研究

为了解决双频连续波雷达在测距中的整周期模糊度问题,同时实现雷达通信一体化,该文提出一种基于双载频双路扩展的二元相移键控(EBPSK)调制解调器的综合电子系统,实现了基本的雷达与通信功能,其中一路只发送连续波,与另一路EBPSK调制信号进行比相接收,输出高精度测距信息;用冲激滤波器对另一路EBPSK调制信号进行解调。通过把EBPSK调制信号的相位跳变信息转变为幅度冲激,在连续波背景中再现目标的雷达脉冲回波,该滤波器的输出是大量程测距信息;将两组数据融合后,系统可输出高精度大量程的雷达测距值。同时利用EBPSK调制信号和冲击滤波辅助解调的特殊优势进行高频谱利用率的数字通信。     

加速运动目标的双频比相测距算法研究

该文分析了目标机动时加速度对多频连续波雷达双频比相测距造成的影响,提出了一种基于局部解线性调频的实时加速度补偿算法。详细介绍了该算法的原理,分析了它的运算量,并通过仿真实验将它与DAF加速度估计和补偿方法进行了对比,仿真结果证明了该算法的可行性和有效性。     

基于不同伪随机码调制的半导体激光测距系统

针对半导体激光测距机无法同时满足小型化、远距离的要求,在半导体激光测距体制中,提出了视频积累和相关检测相结合的数字信号处理方法,在延时的方法下对不同伪随机序列的测距实验与m序列伪随机码进行对比。仿真结果表明,在相同的10 W峰值功率条件下,m序列既能保证测距精度,同时还具有更好的信噪比,这有助于提高半导体激光测距机的测距性能。     

基于单片机的超声波测距系统的研究与设计

超声波测距是一种有效的非接触式测距方法。文中分析研究了超声波测距的原理,设计了一款基于单片机AT89S52的带有温度补偿和显示报警功能的超声波测距系统,并对该系统的硬件组成和软件控制流程中的关键点进行了详细阐述。最后还对系统的测量范围、精度和可靠性等进行了测试,分析了误差产生的原因,并对系统的完善提出了一些改进建议。     

脉冲超宽带定位单元设计及应用测试

脉冲超宽带技术(Impulse Radio-Ultra Wideband,IR-UWB)具有传输速率高、测距精度高、抗多径干扰能力强、功耗低的优点。采用IR-UWB技术可有效解决现有定位系统定位精度差、定位精度不稳定的缺点。应用IR-UWB技术设计射频定位系统通信节点,采用双向双边测距算法(Symmetric Double-Sided Two-Way Ranging,SDS-TWR)保证测距精度,在室内环境对测距误差进行了测试,并采用到达时间(Time of Arrive,To A)定位算法设计定位单元,测试结果表明IR-UWB定位技术在室内可达到分米级定位精度。     

采用高速伪随机码调制和光子计数技术的光纤激光测距系统

在高速伪随机码调制和光子计数技术的激光测距系统中,将1 550 nm光纤激光器的伪随机码调制速率从622 MHz提高到1 GHz,利用光纤延时方法开展了两种调制速率下的测距实验并进行性能验证和对比。采用10阶M序列伪随机码和探测效率为10%的同一个InGaAs/InP雪崩光电二极管,入射到探测器的信号光能量均为1.9410-17 J时,得到二者的系统信噪比基本一致,但在高调制速率下系统的测距精度提高了1.58倍,基本符合理论计算结果。搭建了实际测距平台并开展基于1 GHz调试速率下的室内测距实验,当测量距离约为4.5 m的高反射目标时,得到2.1 cm的测距精度,该实验结果为室外测距实验提供了参考依据。     

利用参考波形估计导航信号测距偏差

针对卫星导航信号存在的微小信号畸变,研究了因导航信号畸变而引起的测距偏差的估计问题。基于理想矩形脉冲波形和真实信号波形的上升沿零交叉点信息,给出参考波形定义,并以此为基础估计测距偏差。该方法可用于定量评估卫星导航信号波形畸变对测距偏差的影响及比较卫星之间的测距差异。以二阶模型为基础产生畸变波形,验证了该方法的有效性,并分析了估计精度与信噪比关系。通过大口径天线采集“北斗”卫星B1频点信号,利用该方法获得了B1频点I/Q支路信号的测距偏差,表明该方法可用于在轨卫星信号的测距性能评估。     

一种基于DDS技术的新型激光测距系统的设计

提出了将直接数字频率合成（DDS）技术应用到连续波相位式激光测距系统中的整体设计方案，讨论了DDS技术和相位式激光测距的基本原理和特点，并对DDS的杂散性能进行了初步分析。在该系统中，采用了频率稳定度高、切换速率快和低相位噪声的DDS频率合成源，可以实现高精度的差频测相和全数字测相，对于工程实现高精度和大量程相位式激光测距系统提供了新的途径，同时引入了数字信号处理器件，将进一步提升系统的整体性能。     

Ranging Energy Optimization for Robust Sensor Positioning Based on Semidefinite Programming

Sensor positioning is an important task of location-aware wireless sensor networks. In most sensor positioning systems, sensors and beacons need to emit ranging signals to each other. Sensor ranging energy should be low to prolong system lifetime, but sufficiently high to fulfill prescribed accuracy requirements. This motivates us to investigate ranging energy optimization problems. We address ranging energy optimization for an unsynchronized positioning system, which features robust sensor positioning (RSP) in the sense that a specific accuracy requirement is fulfilled within a prescribed service area. We assume a line-of-sight (LOS) channel exists between the sensor and each beacon. The positioning is implemented by time-of-arrival (TOA) based two-way ranging between a sensor and beacons, followed by a location estimation at a central processing unit. To establish a dependency between positioning accuracy and ranging energy, we assume the adopted TOA and location estimators are unbiased and attain the associated CramÉr–Rao bound. The accuracy requirement has the same form as the one defined by the Federal Communication Commission (FCC), and we present two constraints with linear-matrix-inequality form for the RSP. Ranging energy optimization problems, as well as a practical algorithm based on semidefinite programming are proposed. The effectiveness of the algorithm is illustrated by numerical experiments.      

APOSOS光电望远镜空间目标观测精度分析

利用内符合精度和外符合精度两种精度判定方法,对国内首台基于APOSOS亚太地基光学空间物体观测系统）项目安装在国外的15 cm地基空间碎片光电观测望远镜获得的观测数据进行了观测精度计算分析。经过计算分析,得到内符合精度在5左右;利用全球激光测距服务系统提供的综合激光测距数据格式标准点资料对Lageos1、Lageos2和Ajisai卫星进行精密定轨,进而获得这些卫星的精密轨道,并以此精密轨道作为APOSOS 15 cm光电望远镜观测数据外符合精度的评定依据,得到外符合精度大约在6左右。计算分析结果表明:系统的观测精度较高,达到了设计指标,能够满足科研和工程应用的需要。     

802.16e中测距码相关性研究及仿真

在802.16e系统中,测距是实现上行链路初始接入同步的重要过程。不同的用户选择不同的测距码,基站利用测距码的相关性来检测用户并估计信号时延。文章对测距码的生成原理和相关性能进行了详细的分析,并利用Matlab进行了仿真。理论分析和计算机仿真结果表明：测距码自相关峰值明显高于互相关峰值,峰均比可达4倍以上。     

EPON系统测距技术的研究

测距技术是EPON系统的关键技术之一，其测量结果的准确度直接影响着上行链路动态带宽分配算法的效率乃至整个网络性能。分析了EPON系统中测距技术的必要性，介绍了基于多点控制协议的时间戳测距的基本原理，最后讨论了测距的延时补偿问题。