An A.C magnetic field calibration system for SLF magnetic antenna Feng Shimin(冯士民), Zhou Suihua(周穗华), Chen Zhiyi(陈志毅),

Calibrating the super low frequency （SLF） magnetic antenna in magnetic free space or an outdoor environment is difficult and complicated due to the large size calibration instruments and lots of measurement times. Aiming to calibrate the SLF magnetic antenna simply and efficiently, a calibration system comprised of a multi-frequency source, an A.C constant-current source and a solenoid is proposed according to the characteristic of an SLF magnetic antenna. The static magnetic transfer coefficient of the designed solenoid is calibrated. The measurement of the frequency response characteristics suggests the transfer coefficient remains unchanged in the range of the SLF band and is unaffected by the magnetic antenna internally installed. The CORDIC algorithm implemented in an FPGA is realized to generate a linear evenly-spaced multi-frequency signal with equal energy at each frequency. An A.C constant weak current source circuit is designed in order to avoid the impact on the magnetic induction intensity of a calibration system affected by impedance variation when frequency changing, linearity and the precision of the source are measured. The frequency characteristic of a magnetic antenna calibrated by the proposed calibration system agrees with the theoretical result and the standard Glass ring calibration result. The calibration precision satisfies the experimental requirement.     

高斯粒子流滤波器

粒子流滤波器以粒子流速度场描述随机样本从先验分布到后验分布的演化,实现对系统状态的贝叶斯估计.针对其一般解计算复杂、难于滤波求解的问题,导出一种高斯假设条件下的粒子流滤波器.在线性高斯条件下推导了速度场的解析解;证明了当演化步长趋近于0时,该解析解与Kalman-Bucy滤波器的解具有一致的形式;基于该解导出了非线性高斯系统速度场的表达式,并进一步利用Unscented变换近似求解.通过若干仿真算例表明,高斯粒子流滤波器放宽了系统噪声为高斯型的限制,其精度优于经典非线性高斯滤波器,计算复杂度低于一般粒子滤波器,且具有良好的稳定性.     

磁偶极子跟踪的渐进贝叶斯滤波方法

提出一种新的非线性滤波器应用于磁偶极子目标跟踪问题.建立了跟踪问题的状态空间模型, 在此基础上, 从高斯矩近似误差的角度分析了现有卡尔曼滤波更新在磁偶极子跟踪中的问题.对此, 将贝叶斯更新过程等效为求解连续时间上的渐进贝叶斯问题, 在线性高斯条件下推导了其解析解, 表明渐进贝叶斯更新可等效为定常系统的Kalman-Bucy滤波器; 进一步采用一阶Taylor展开得到非线性近似解表达式, 导出一种渐进贝叶斯滤波器, 从理论上分析了与现有方法的异同.仿真与实测磁目标跟踪试验结果表明, 渐进贝叶斯滤波器具有良好的精度和收敛性, 能够有效抑制磁目标跟踪中由于大初始误差导致的性能下降和滤波发散, 且计算效率与扩展卡尔曼滤波器相当, 适于实际应用.     

基于弱形式解的粒子流滤波器

针对粒子流滤波器中粒子速度场计算复杂,难以滤波求解的问题,提出一种基于弱形式解的粒子流滤波器.通过将粒子速度场等效为势函数的梯度,推导该速度场所满足的偏微分方程的弱形式;应用Galerkin有限元法和蒙特卡罗积分法,推导出一个易于计算的弱形式常数近似解. 仿真算例表明,在一定初始条件下,多峰型后验分布会使高斯假设滤波器局部收敛,而粒子流滤波器是有效的,且具有较高的跟踪精度和较好的鲁棒性.     

非相干解调JTIDS系统报文传输性能分析

联合战术信息分发系统(Joint Tactical Information Distribution System,JTIDS)是美军C4ISR系统的核心组成部分。目前针对其链路性能建模多基于相干解调方式,而JTIDS采用非相干解调方式。因此,在对JTIDS多层调制技术进行分析建模基础上,研究了2种非相干解调方式JTIDS接收模型,导出了这2种接收模型下JTIDS系统在加性高斯白噪声信道下的符号错误概率表达式,通过对比分析各模型下的数值结果表明,非相干接收软判决译码模型是JTIDS性能分析的适合模型。为后续建立JTIDS仿真平台、评估JTIDS通信网络性能提供了理论依据。     

JTIDS数据链在多音干扰下经过莱斯衰落信道的传输性能分析

联合战术信息分发系统(joint tactical information distribution system,JTIDS)采用软扩频、跳频、纠错编码相结合的抗干扰体制,具备很强的抗干扰能力。通过已公开的JTIDS技术体制,分析了JTIDS通信链路的数学模型,在此基础上,研究并得出了采用相干解调方式JTIDS数据链在高斯白噪声干扰和人为多音干扰条件下,经过莱斯衰落信道的符号错误概率(symbol error probability,SEP),根据理论结果进行计算,并由所得计算结果分析了干扰频率点数分布以及干扰频率偏移对于JTIDS传输性能的影响,为评估JTIDS通信网络在干扰环境下的效能提供基础。     

基于FLAMES的通信对抗仿真研究

利用FLAMES仿真系统及其开放式框架结构,以通信对抗仿真为背景,设计了基于FLAMES的通信对抗仿真系统。通过分析FLAMES基本架构,基于模型及模型行为的仿真体系,研究了FLAMES运用于通信对抗仿真的基本方法,给出了模型类设计、通信对抗系统结构设计以及仿真运行流程设计,反映出FLAMES仿真框架应用于通信对抗系统仿真具有简化仿真系统架构、提高仿真系统开发速度以及增加仿真系统可扩展性等优势。     

基于径向基-Galerkin解的反馈粒子滤波器

反馈粒子滤波器(FPF)是一种连续时间最优贝叶斯估计器.针对FPF对系统采样率要求较高的问题,提出一种基于径向基函数-Galerkin法求解的反馈粒子滤波器.该算法推导了反馈增益势函数所满足偏微分方程的弱形式,结合径向基函数对势函数进行近似,利用Galerkin法和蒙特卡罗积分得到了反馈增益近似解,并给出了一种径向基参数选取方法,从数值上分析了径向基函数参数选取对于滤波精度的影响.仿真算例表明反馈粒子滤波器在低系统采样率下会严重发散,而本文算法能够避免这一问题,且提高了FPF在低系统采样率下的滤波精度和稳定性.     

渐进扩展卡尔曼滤波器

渐进贝叶斯方法将贝叶斯更新步骤等效为伪时间上的连续演化过程,以实现对状态的后验估计.本文基于渐进贝叶斯框架,导出一种新的高斯型非线性滤波算法.在线性高斯条件下推导了渐进贝叶斯方法的精确解;证明了对于由线性高斯解确定的动态系统,其均值和协方差矩阵满足的微分方程与常数状态估计的Kalman-Bucy滤波器是一致的.对于非线性系统,利用一阶Taylor展开推导了近似解表达式,进而导出渐进扩展卡尔曼滤波器.仿真算例表明新滤波器性能较扩展卡尔曼滤波器有大幅提高,且避免了窄形似然函数带来的滤波性能恶化问题.     

三轴磁强计实时自校正算法

提出一种三轴磁强计的实时自校正算法.通过分析测量误差因素,建立了三轴磁强计输出的参数模型.在此基础上,根据定点地磁场矢量模不变原则建立校正相关参数的非线性状态空间模型,导出了基于扩展卡尔曼滤波器（Extended Kalman filter,EKF）求解的校正参数估计算法,并相应给出了易于实现的U-D分解滤波形式.相比离线校正,新算法能够对校正参数进行实时估计,且更易于片上实现.通过数值仿真验证了算法推导的正确性.采用三轴磁强计RM3000进行实测校正试验,验证了算法的有效性,并将结果与离线的TWO-STEP算法进行了对比,得出了相应结论.