一种提高相位测距精度的方法

在激光相位测距中,距离是通过求回波信号的相位信息求得的。由于频谱泄露和栅栏效应,传统的FFT不能精确地计算出频率点的相位值,因此提出使用密集频谱细化技术和频谱校正技术对回波信号的频谱进行校正。实验结果表明:基于复解析带通滤波器的复调制谱细化算法所需的运算量少,计算速度快,同时能够提高相位测量精度;频谱校正算法中相位差校正算法是一种精确的校正方式,校正精度很高;频谱细化和频谱校正技术大大提高了频谱分辨率。在工程应用中,本文方法运用于激光相位测距中能大幅度提高频域数字测相的精度。     

基于高速脉冲调制和回波采样的激光测距系统

基于高速脉冲调制和回波采样技术,构建了一套激光测距系统。该系统利用高灵敏度多像素光子计数器的多回波光子信号累加输出的特性实现光电信号转换,借助高速信号采集技术对回波信号进行全波形采集,通过回波波形的累加计算得到了回波信号的精确到达时刻,最终获得了高精度的距离信息。理论分析和实验验证的结果表明,该测距系统在实现远距离目标探测的同时,能够兼顾近距离目标的高精度测距,系统的测距动态范围可达10~7,测距精度为0.6 mm。     

数字化脉冲激光引信探测系统设计与信号处理

针对以往模拟脉冲激光引信探测系统存在的测距误差较大的缺点,为进一步提高脉冲激光引信的测距精度,设计了一种数字化脉冲激光引信探测系统.该探测系统包括发射、接收和信号处理3部分,其中信号处理部分主要实现脉冲回波信号的高速实时采样与缓存、信噪比增强与时延估计.采用双通道ADC并行采样,实现了以200 MHz的等效采样频率对脉冲回波信号进行高速采样.当脉冲回波信号很微弱时,采用多脉冲相干平均算法提高了其信噪比,增强了对微弱回波信号的检测能力.通过最小二乘时延估计算法得到了回波时延,进而计算得到目标距离.测距实验结果表明:该探测系统测距精度较高,最大测距误差为0.25 m.     

基于混合域的SAR回波快速算法

该文提出了一种基于混合域的SAR回波快速算法。该算法利用空变的系统传递函数参与计算,沿距离时域积分计算回波信号2维频谱,从而实现了回波信号的精确仿真。复杂度和性能分析表明,该算法不仅能够在保证较高相位精度情况下有效提高回波仿真速度,而且在2维时域内易于添加运动误差模型。最后针对点阵和面目标进行了仿真,验证了算法的有效性。     

提高LFMCW液位测量雷达精度的拟合法

线性调频连续波雷达在理论上具有很高的测距精度,然而实际系统通常是通过数字信号处理的方法,在其回波功率谱或者距离谱上获取距离信息的,因而受到采样与处理字长的限制,使得实际测距精度与其距离分辨率处于同一数量级,根据LFMCW液位测量雷达的距离谱,提出了一种曲线拟合方法,在计算量不多的情况下,可以大大提高实际测距精度。     

基于相位测距的宽带雷达弹道目标微动几何参数估计

针对传统方法基于宽带回波距离像包络信息提取微动分辨率较低这一问题,该文提出了一种结合宽带回波距离像包络信息和相位信息的微动特征参数化估计新方法。该方法通过对回波距离像包络分段并对各段进行Keystone变换实现距离方位解耦和,得到目标由于微动引起的各散射点相对参考点径向微距变化粗估计。利用粗估计结果提取回波相位信息,由相位测距原理可得到各散射点的精确微距曲线,进而完成进动目标运动及几何参数的估计。相比于只利用距离像包络信息提取微动的传统方法,所提算法可有效提升参数估计精度。仿真实验验证了其有效性和稳定性。     

带有温度与三角修正的倒车雷达设计

采用超声波测距技术,设计了用于汽车的倒车雷达系统.由传感器发射超声波信号,当遇到障碍物时,产生回波信号.传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理,判断出障碍物的位置,由显示器显示距离.系统由超声波发射模块、信号接收模块、单片机处理模块、LCD显示模块组成.由于外界温度对超声波的传播速度有一定的影响,通过温度修正来减少所造成的误差.为了测得精确的距离L,加入了三角修正,从而使系统的误差达到最小.     

双栅场效应管混频器在相位法激光测距中的应用

相位法激光测距机采用混频移相测相的方法来测量本地发射信号与接收的回波信号之间的相位差,通过相位差计算测量距离.由这个原理可知,当对测量精度要求较高时,对高频下的混频器的两路输入信号隔离度的要求也提高了.采用双栅场效应管作为相位法激光测距机的混频器,能达到很好的混频效果,可有效地克服由于混频器隔离度不够高造成的混频干扰,为高精度的距离测量提供了必要条件.试验验证了电压隔离度在27 dB（500倍）以上,适合做高精度相位法测距机的混频器.     

基于非对称sinc函数拟合的激光测距算法优化

小型化的高重频多脉冲激光测距机采用数字化处理确定目标距离,接收电路带宽、数字化采样精度以及滤波算法等因素会影响测距的精度,文中在对测距误差分析的基础上提出改进测距精度的算法。首先,在对激光回波信号积累以提高信噪比的基础上,对回波信号波形进行中心差分处理、斜率阈值和幅度阈值条件处理,剔除伪峰值点,初步确定峰值点位置。然后,根据初定位后的波形特点,选择相应的指数函数进行非对称sinc函数波形拟合修正,估计波峰点相对准确位置,从而输出较为精确的目标距离。最后,将改进算法在matlab中仿真,实验结果验证了文中提出的修正算法对提高激光测距精度的有效性。     

一种用于LFMCW雷达距离跟踪的新方法

线性调频连续波（LFMCW）雷达在理论上有很高的测距精度,可用于对目标的距离跟踪。然而,传统的距离跟踪方法分裂波门法和距离分段处理技术对硬件都有很高的要求,往往很难实现较高的测距精度。该文针对线性调频连续波回波信号的特点,对目标回波进行加窗FFT处理,再对多散射中心进行内插,对结果进行滤波变换,从而利用信号处理的方法实现了LFMCW雷达的距离跟踪算法,具有测距精度高、抗干扰能力强等优点。文中通过仿真验证了该方法的有效性。     

面向FMCW激光雷达的修正Rife算法设计与硬件实现

FMCW激光雷达以其高精度、抗干扰能力强、同时测距测速等特点得到了广泛研究。针对FFT固有栅栏效应引入测距、测速误差的问题,通过分析频谱幅值和相角的规律,并结合正弦函数原理提出了一种易于硬件实现的修正Rife算法,有效地降低了传统Rife算法在估计频率接近FFT量化频率点时的误差。通过仿真和FPGA验证,修正Rife算法在信噪比为?10 dB时相较于传统Rife算法平均误差降低了69.6%,均方根误差降低了50.7%,而计算量仅增加了两个乘法和加法,与N点FFT计算量相比可忽略不计。最后,通过搭建光学测试平台,模拟激光雷达中频回波信号验证了该算法的有效性。测试结果显示,该算法可在112 m范围内实现同时测距测速,测距误差不大于5 cm,测速误差不大于0.16 km/h,满足实时性要求。     

雷达高精度测距相位差改进算法

介绍了基于相位差法的线性调频连续波(LFMCW)雷达测距算法的原理,针对其计算量大和信噪比门限高的问题,提出一种改进相位差测距算法。该算法在快速傅里叶变换(FFT)的基础上先使用线性调频Z变换（CZT）对峰值附近的窄带进行细化,避免误差可能导致的谱线之间的相位差模糊,提高抗噪声性能,再应用相位差算法作距离估计。与经典算法进行仿真对比,结果表明,该方法的测距精度比改进Fitz算法高一个数量级,信噪比门限比补零相位差算法低7dB,且运算量有一倍以上的减少,适用于低信噪比环境下对检测精度要求较高的实时场景,有利于现阶段工程实现和推广。     

基于四象限APD 的相位法测距系统实现跟踪可行性分析

现有的相位法测距系统均是用来测量距离的,并没有提供方位角和俯仰角相关信息以实现对目标的自动跟踪,从而使得相位法的应用受到限制。针对上述现象,在不考虑回波光斑非均匀性和噪声的条件下,提出了基于接收器为四象限APD的相位法激光测距系统实现跟踪的想法,并通过理论分析和仿真实验证明,通过对四象限的四路信号进行FFT提取幅值信息,可以计算得到方位角和俯仰角,从理论上使得相位法测距系统可以在不需要其他设备辅助的条件下自动跟踪目标。     

双通道角跟踪体制实时校相算法研究

双通道单脉冲角跟踪体制在航天测控设备中应用广泛。通过深入研究国内双通道单脉冲角跟踪体制数字接收机角误差解调原理,提出一种高效率、高精度的实时校相的算法模型,旨在缩短设备任务准备时间,提高设备使用效率,提高设备应急测控能力,同时也为国内测控领域后续设备研制与生产提供相关技术参考。     

EM框架下实现被动测距的状态估计和参数学习

在红外成像跟踪系统中,通常仅能测量目标的角度信息,不能直接测量目标与观测站间的距离。研究了基于红外成像系统的被动测距技术,首先利用状态空间模型的分析方法建立被动测距的状态估计和参数学习的混合估计模型,然后介绍EM的基本原理和参数的最大似然估计。EM算法的E步利用粒子滤波和粒子平滑器来完成,实现被动测距的状态估计;M步利用梯度搜索的方法来求解参数。被动测距是一个带有未知参数的非线性系统的状态估计,文中利用状态估计与参数学习的状态空间模型来描述,并利用EM法来求解,为被动测距的求解提供了一条新的途径。模拟实验表明,基于粒子滤波和梯度搜索的EM方法能同时完成被动测距的状态估计和参数学习。     

水下相位式激光测距定标方法

基于相位式激光测距的工作原理,提出了将相位式激光测距仪用于水下测距的思路,从原理上分析了水下相位式激光测距的可行性。通过水下距离测量实验,对水下相位式激光测距可行性进行了验证,完成了水下相位式激光测距仪的测距定标算法,并探究了水体浊度对相位式激光测距动态范围和测距精度的影响。实验结果表明,经过定标校正后的水下相位式激光测距仪在水下3.5 m范围内测距误差平均值不超过3 mm,测距范围与水体浊度间存在指数衰减关系。该水下相位式激光测距仪为水下距离的探测提供了一种新方法,可实现水下目标近距离的精确测距。     

伪码连续波交会对接雷达信号处理机设计

介绍了某伪码连续波交会对接雷达信号处理机设计.在测距中,提出用噪声较小的载波相位△伪距测量值对伪距进行处理,得到高精度测距值.在测角中,提出了一种干涉仪天线阵结构和干涉仪解模糊算法,针对通道载波相位误差可能引起的解模糊错误,又提出了一种纠正方法,仿真显示,在发生解模糊错误的概率高达0.42的情况下,该方法仍然可以识别并纠正所有解模糊错误.实验表明,该信号处理机可以满足空间航天器交会对接的要求.     

Improved algorithm for stripmap SAR imaging

This paper proposes a calibrated method for quasi-broadside side-looking mode SAR imaging with small squint angle and an improved method named as phase alignment algorithm of subaperture reference signal. The calibrated method adopts subaperture spotlighting algorithm of broadside mode to image the real data of quasi-broadside mode SAR, then based on the obtained image the small squint angle is estimated and the calibrated subaperture spotlighting algorithm of squint mode is employed to obtain the final image. The calibrated method can calibrate the abnormal region and obtain the correct image. The phase alignment algorithm of subaperture reference signal adjusts phases of respective subaperture reference signals in order to make them be in phase and constructs a new spotlighting window function for SAR imaging. Theoretical analysis shows that with the same sample data, the improved method can increase SAR imaging area in azimuth dimension. The methods are verified by the results of computer simulation.     

稀疏平面阵列幅相误差估计算法

稀疏阵列存在模糊特性,导致当阵元幅相误差或位置误差存在时,无法直接应用传统的ISM方法.针对这一缺陷,文中借用线阵中基于介质解模糊的DOA估计算法原理,将该算法推广至二维稀疏平面阵列,通过引入抑制度的概念深入研究了介质参数对抑制效果的影响,并进一步将该算法与经典ISM法相结合,提出了一种新的稀疏平面阵列幅相误差估计算法...     

基于双星定位系统的近地卫星联合定轨建模及精度分析

通过对基于双星定位系统的近地卫星联合定轨测量模式的分析,建立了基于距离和观测数据的联合定轨模型,构建了一种有效的系统误差参数估计方法,设计了一种基于数值融合法的联合定轨算法.仿真计算结果表明,联合定轨方式可以较好地抑制静地卫星星历误差对近地卫星定轨精度的影响,两天观测数据下近地卫星定轨精度可以达到11.26米,验证了本文所提出的系统误差估计方法及数值融合实现算法的有效性.