水下目标回波亮点高分辨方位估计与仿真

水下目标回波亮点识别技术是现代声纳系统与水声对抗的一个极为重要的组成部分。基于单源方位精估的短脉冲切割方法,对于发射信号为长脉冲以及正横中轴方位下的目标回波亮点方位估计效果较差。因此研究基于多源的水下目标回波亮点高分辨方位估计方法具有重要的应用价值。本文重点研究了水下目标回波亮点高分辨方位估计方法,首先采用基于共轭倒序阵盖氏圆准则的方法对目标回波进行解相干和亮点数估计,然后在此基础上进行目标回波空间谱估计以获得目标亮点的方位。在具体仿真过程中,采用板块元散射方法仿真目标回波,并在此基础上进行高分辨方位估计,取得了较好的仿真效果。结果表明,本文的研究对于正横中轴方位的潜艇目标识别具有一定的应用价值。     

鱼雷声引信目标回波高精度频率估计方法

针对鱼雷与潜艇交会近场区体目标效应对多普勒频率估计精度的影响,提出了一种快速高精度提取潜艇回波多普勒频率信息的频率估计方法。该方法是基于Rife算法和Quinn算法的联合频率估计方法,充分利用Rife算法运算量小,易工程实现的特点,同时结合Quinn算法良好抗噪性能进行快速频率估计。针对Rife算法和Quinn算法在离散傅立叶变换（DFT）量化频率点附近估计误差偏大的问题,采用对Rife算法和Quinn算法频率修正项进行加权的方法提高该区域的频率估计精度。仿真结果表明,该方法计算量小、频率估计性能稳定且估计均方根误差在整个频段上比Rife算法和Quinn算法更接近克拉美-罗下限,能较好满足反潜鱼雷主动声引信实现精确炸点预测的要求。     

弹载脉冲多普勒雷达回波模拟算法研究

为了对弹载脉冲多普勒(PD)雷达回波信号进行精确模拟以提供给雷达进行地面测试,先通过简化的二维导弹再入模型对回波模拟算法进行了验证,再对自旋条件下弹载PD雷达的三维全波束回波进行仿真,得到基带模拟回波波形,完成了整个仿真算法。仿真结果表明,该算法能够对自旋条件下弹载PD雷达回波进行更精确的模拟。     

目标回波时频分布的几何结构图像形态特征

沉底目标识别的关键在于从混响背景中提取出稳定的目标回波信号特征。目标的棱角散射能够携带目标的几何形状信息,在时频域内具有较规则的分布特性,但是各棱角散射回波声程差小,而且淹没在混响中。已有的时频分析方法局限于其抗混响能力及时频分辨力,为得到一种有效的目标几何特征提取方法,提出将一维几何回波时域信号在二维时频域中的几何分布特征作为图像特征进行特征提取,通过研究几何亮点回波和混响在时频平面上的形态特征,构造与几何亮点时频特性匹配的结构元并对时频分布图像进行形态滤波。通过仿真与湖试数据分析,相比已有方法,文中所提方法能够在实现目标几何亮点结构的识别同时进一步抑制混响。     

水声混沌跳频通信的多普勒频移估计及补偿方法研究

分析了水声信道特性及混沌跳频通信抗干扰能力的特性,提出了跳频系统频隙划分的改进方法,并针对水声信道多普勒频移的特点,提出了基于导频的多普勒频移估计及补偿方法,并对该方法进行了仿真,仿真结果表明：基于导频的多普勒频移估计及补偿方法,与通常方法相比具有较强的抗窄带干扰的能力。     

基于多普勒频差曲线特征识别的炸点控制方法

针对短时傅里叶变换在分析对空无线电引信目标多普勒信号频谱特征时频率分辨率不足的问题,提出基于多普勒频差曲线特征识别的炸点控制方法。该方法对多普勒信号进行短时傅里叶变换与离散时间傅里叶变换结合的时频分析,提取出多普勒频差曲线,并识别出曲线跳变点作为特征信号进行炸点精确控制。实测信号的仿真表明,该算法比短时傅里叶变换算法提取的频率更加精确,反应出更丰富的弹目交会信息,可有效提高引信精确炸点控制性能,有一定实用价值。     

利用时频分析频率重心的跳频周期估计方法

针对传统方法对经过升余弦滤波后的跳频信号周期进行估计出现的性能下降问题,提出利用时频分析频率重心的跳频信号跳周期估计方法。该方法利用时频分析的频率重心表征时频分析窗的载频值,通过对比前后窗的频率重心差值与跳频率间隔,确定一跳内包含的时频窗数目,统计平均窗数目与每个窗时间长度的乘积,得到跳周期估计值。仿真实验结果表明,基于频率重心的方法比基于能量最大值的方法更适合于分析升余弦滤波后的跳频信号。     

多频无线电引信速度补偿算法研究

针对多频无线电引信中子脉冲回波的相位变化会造成距离像输出产生误差的问题,提出一种实现多频无线电引线距离像速度补偿的方法。通过建立速度补偿准则,给出一次相位项和二次相位项变化时一维距离像不失真条件,将波形熵与免疫科隆选择算法进行结合,以波形熵为搜索的亲和度函数,以速度补偿准则为约束条件,采用免疫克隆选择算法完成搜索,消除径向相对速度对一维距离像的影响,并对速度补偿算法进行仿真。仿真结果表明:与传统的时域相关法相比,该算法提高了补偿精度,同时降低了对采样点数的依赖性,可实现全局搜索,具有较好的收敛性。     

跳频信号2D-DOA高精度估计算法

针对传统二维多重信号分类(MUSIC)算法进行跳频信号二维波达方向估计,在低信噪比和快拍数较少时估计精度严重下降问题,提出一种基于二阶偏导MUSIC跳频信号2D-DOA高精度估计算法。该算法根据跳频信号2D-DOA估计空间谱函数的特性,利用离散函数的二阶偏导特性,重建新的空间谱函数,将原谱峰搜索转化为负向谱峰搜索。理论分析与仿真结果表明,所提算法相比较MUSIC算法在没有显著提高算法复杂度的前提下,提高了低信噪比和小快拍数下的估计精度。     

高速机动目标信号多普勒频移补偿方法

针对高速机动目标多普勒频率展宽引起的相参积累散焦损失等问题,提出了易于工程实现的目标回波信号预处理方法。该方法构建了多普勒频移变化与加速度、角速度的关系模型。理论分析和仿真表明:在动目标检测(MTD)中相参积累散焦损失由多普勒频移变化率等多个因素所决定,其大小在-20lg N dB至0dB之间(N为相参积累的脉冲数)。通过提出的多普勒频移补偿方法,可有效消除多普勒频率展宽对MTD相参积累的影响,提高雷达在复杂杂波背景中对高速机动目标的检测能力。     

基于频移修正的奎因频率估计算法

分析了奎因(Quinn)算法的性能,针对Quinn算法在信号频率接近离散傅里叶变换(DFT)量化频率时估计误差较大的问题,提出了一种改进的算法。改进算法在Quinn算法基础上通过对信号进行频移以使信号频率位于DFT量化频率中心区域,然后再用Quinn算法估计频率。仿真结果表明:改进算法估计性能不随被估计信号的频率分布而产生波动,在整个频段内估计均方根误差接近克拉美-罗限,而且具有较低信噪比门限,整体性能优于Quinn算法。在信噪比为6dB时,改进算法估计性能优于基于FFT滑动平均极大似然法。     

基于雷达扩展目标的速度矢量估计方法

针对引信段相对匀速直线运动的目标,提出了基于雷达扩展目标多散射点特性估计速度矢量的方法。通过导引头雷达测量得到多散射点的多普勒速度、角度等信息,利用最小二乘法便可在一个观测周期内快速准确地估计目标速度矢量。该估计值可用于爆炸点和引爆时间预测,从而极大地提高引信性能。仿真结果验证了该方法的有效性。针对引信段相对匀速直线运动的目标,提出了基于雷达扩展目标多散射点特性估计速度矢量的方法。通过导引头雷达测量得到多散射点的多普勒速度、角度等信息,利用最小二乘法便可在一个观测周期内快速准确地估计目标速度矢量。该估计值可用于爆炸点和引爆时间预测,从而极大地提高引信性能。仿真结果验证了该方法的有效性。     

低重频脉冲多普勒雷达解速度模糊新方法研究

分析了使用距离微分法解速度模糊存在的精度不高,且不能实时得到目标速度的问题,在此基础上,将Kalman滤波解算的速度值应用到其中,在进行目标距离滤波的同时,将实时的距离变化率作为真实的目标速度进行计算,求出目标的无模糊速度。将此方法与相对距离跟踪的微分方法进行比较,计算结果表明,此方法提高了解速度模糊的准确性,且方法相对简单,易于工程实现。     

利用声多普勒信息估计目标运动参数

为了研制反武装直升机被动声探测智能雷弹引信的需要，本文利用直升机声信号的多普勒频移方程，采用最小二乘曲线拟合，估计直升机目标的运动参数。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于MUSIC算法的多普勒引信目标定位

利用无线电引信在弹目交会过程中的多普勒频率进行定位时,需要对同时存在的多个变化的频率进行估计,此时常规谱估计方法的分辨率不能满足要求,为此提出基于MUSIC算法的小合成孔径多普勒引信目标定位方法。该方法先采用合成孔径技术来构建小阵元数天线阵列,并对回波信号进行加窗处理,由窗内数据估计阵列输出自相关阵,然后采用MUSIC算法来估计目标不同反射点信号的多普勒频率以实现目标定位。仿真结果显示算法能够实现多普勒频率的高分辨率估计,适合导弹与体目标交会过程中目标多反射点定位。     

基于自适应时频分布的瞬时频率估计算法

为了改善噪声条件下信号瞬时频率的估计方差及减少瞬时频率估计的计算量,提出了基于信号自适应最优核时频分布的瞬时频率估计算法及一种改进算法。在改进算法中,计算自适应时频分布时,综合利用线性时频分布（Gabor变换）和正交时频分布（Wigner- Ville变换）的特点生成一种基于信号的自适应时频分布。仿真和实际数据处理结果表明,改进算法同基于信号的自适应最优核时频分布的瞬时频率估计算法相比具有计算量小、方差接近的优点。     

纯方位运动目标的跟踪估计算法

针对纯方位运动目标分析问题，建立了带乘性噪声的状态空间模型，推导出了在线性最小方差意义下的目标状态最优递推估计算法，并通过算法的误差分析讨论了模型的各种随机干扰的统计参数及估计算法初值的选取。     

基于维特比算法的引信多普勒信号频率估计方法

针对目前在靶场试验中光学测量、声学测量、GPS测量等脱靶量测量方法需要配备专用设备,数据处理比较复杂,且不能在试验后快速提供测量结果,以及无线电测量方法中试后多普勒信号频率估计时存在的问题,提出基于维特比算法的引信多普勒信号频率估计方法。该方法能够处理连续波体制无线电引信获得的多普勒回波信号,利用改进的维特比(Viterbi)方法提取其时频特征点,然后按照多普勒信号的函数模型进行拟合分析,可以得到多普勒信号的函数估计,进而可以得到脱靶量的参数估计。仿真实验结果表明,在信号中存在一定噪声干扰的情况下,新型多普勒频率估计方法在估算连续波无线电引信多普勒信号的频率和脱靶量参数时具有较高的准确度和抗噪声能力。     

适于无线传感网络目标追踪的一种改进无迹粒子滤波时延差估计算法

在无线传感网络（WSN)中运用基于粒子滤波的时延差估计方法进行目标追踪,其性能的关键是设计精确的粒子滤波器建议分布。为了解决追踪过程中粒子贫化问题,提出了一种基于改进无迹粒子滤波器的时延差估计算法。利用最小二乘法估计目标初始时刻位置,在卡尔曼滤波框架下运用高斯-牛顿迭代法则融合最新观测信息,并引入尺度调节衰减因子不断修正重要性密度函数,从而使建议分布更加逼近真实。将其与时延差定位方法结合,并在WSN环境下进行仿真实验。结果显示,改进的算法在整体粒子数有限的情况下追踪精度更高,收敛性较好,尤其适合环境噪声非高斯的复杂WSN目标追踪应用。