基于超分辨率时延估计方法在室内定位应用研究

随着5G网络大规模部署,业务应用场景中80％以上发生在室内,而室内定位GPS信号弱,无法满足业务位置服务的需求,同时5G网络不断促进室内业务丰富发展,室内高精度定位需求越来越强烈.针对室内无线信道环境多径成分影响定位算法估计精度的问题,首先分析多径信道的信号模型,然后对比介绍两种可应用于室内定位的超分辨率时延估计算法(...     

浅谈TDOA＆FDOA卫星干扰源定位原理和实践中的几个关键因素

0前言 随着卫星通信事业的迅猛发展，通信卫星越来越多地受到地面发射源的干扰，这些干扰给正常的卫星广播和通信业务的正常开展带来了巨大的威胁，甚至可能产生无法估量的社会影响。为了应对这些射频干扰，通过受扰卫星迅速而有效地确定地面干扰源位置是非常必要的，而利用传统的查找方法在精度和速度等方面很难满足要求。针对这种情况，1982年，英国国防评估研究局（DERA）开始利用时间差和频率差在相关频段进行干扰源定位的研究。1993年开始，他们对各种关键技术进行了详细的研究，并在此基础上研制出了干扰源定位系统satID。与此同时，美国的相关研究部门也对这一技术进行了研究，     

基于压缩感知的卫星干扰源定位

针对传统测向方法实际应用性能较差的问题,提出了一种基于压缩感知的卫星干扰源定位方法。根据干扰信号方位角的空间稀疏性,建立了波达方向( DOA)估计模型,构造出基于阵列流型的过完备原子库和随机单位向量测量矩阵,最后结合信源估计技术和正交匹配追踪( OMP )算法实现干扰目标的方位估计。仿真验证了该方法能同时估计相干干扰信号的强度和角度,适合快速变化的干扰目标定位,并且具有较低的计算复杂度和更好的工程易用性。相关研究对压缩感知理论在卫星干扰源定位中的应用具有一定参考意义。     

超分辨率图像重建技术

本文介绍了超分辨率图像重建的基本概念、应用场合和主要的重建方法，着重分析了压缩域中的超分辨率重建技术，并对未来的研究问题进行了展望。     

谈卫星干扰源双星定位法中的邻星选择

由于卫星地面干扰源会对卫星通信系统造成很恶劣的影响,因此如何排除卫星地面干扰源是当前卫星通信系统抗干扰的一项重要内容。目前国际上最常用的排除卫星地面干扰源的方法就是双星定位法,这种方法虽然有不少优点,但是定位精度却受很多条件的制约,而且还必须满足邻星的要求。本文将重点讨论卫星地面干扰源双星定位法中如何选择邻星的问题。     

一种波达方向、频率联合估计快速算法

首先提出了基于PM(propagator method)方法的波达方向(DOA)、频率联合估计快速算法，给出了PM算子的一个估计，由PM算子构造出一特殊的低维矩阵，其特征值给出频率的估计，进而由估计的频率和相应的特征矢量得到DOA的估计。该算法具有参数自动配对，计算量小的优点，易于在工程应用中实时处理。计算机仿真结果证实了算法的有效性。     

一种用于多径环境的超分辨率TOA定位算法

分析了基于来波到达时间(TOA)的定位技术中存在的问题,把时域超分辨率最小范数(Min-Norm)谱估计算法引入到频域TOA估计领域,提出了互相关Min-Norm超分辨率TOA算法,利用互相关技术理论上可消除非相关噪声对算法的影响.仿真结果表明,该算法具有超分辨率特性及强抗噪性,可在小带宽、强噪声背景下获得稳定、准确的时延估计结果,适于在多径效应严重的环境中应用.     

基于超分辨率图像重建技术的运动估计研究

阐述用于超分辨率重建对两帧连续图像运动估计的若干算法,对其中的块匹配算法以及相位相关法进行研究。对块匹配算法主要研究三步搜索策略以及快速搜索策略,实验说明块匹配算法当平移变换量在一定范围内,图像灰度变化连续稳定,但在处理压缩图像序列时易陷入局部最小值。而相位相关法使用的是傅里叶频域方法对有相对运动的两幅图像进行运动估计,实验表明相位相关法不仅可以用于平移变化,且对于旋转变化也可以通过坐标变换后再通过此法进行运动估计。     

基于宽深超分辨率网络的信道估计方法

在正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM) 系统中由于快衰落导致信道特征不连续,常规的信道插值方法无法准确反应导频与整个信道之间的关联性。针对这一问题,提出了一种基于宽深超分辨率（Wide Deep Super-resolution,WDSR）网络的信道估计方法,把导频值通过最小二乘估计（Least Squares,LS）初步插值,再通过WDSR网络再次放大重构整个信道的响应。将信道估计插值上采样替换成初步插值和图像超分辨率上采样两步。仿真结果表明,与超分辨率卷积神经网络(Super-resolution Convolutional Neural Network,SRCNN)信道估计算法相比,在不同种类的信道以及导频数下WDSR信道估计方法均方误差性能提升约4.6 dB。     

卫星多波束天线指向误差对干扰源定位性能的影响

本文详细分析了卫星多波束天线的指向误差对多波束天线的阵列流形和干扰源-定位的影响,并提出一种修正方法,可以在已知天线指向精度的情况下对采用MUSIC算法的得到定位结果进行修正,从而有效提高了卫星干扰源定位的性能.计算机仿真支持了理论分析的结果.     

通信卫星干扰定位的RBF神经网络方法

本文提出了结合卫星多波束天线,利用径向基函数（ＲＢＦ）神经网络实现通信卫星干扰源精确定位的方法,这种方法可获得很高的定位精度,且能直接获得信号ＤＯＡ估计的闭式解,从而避免其它经典的高精度ＤＯＡ估计方法（如ＭＵＳＩＣ、ＭＬ等）所必需的全方位峰值搜索,同时由于神经网络优异的并行运算能力,所提方法具有实时估计的优越性,有望应用于实际的实时定位系统中。计算机仿真也验证了这一方法的可行性。     

利用互模糊函数实现卫星干扰源定位

介绍了双星体制卫星干扰源定位系统工作的原理,对利用信号互模糊函数(CAF-Cross Ambiguity Function)定位参数估计进行了研究,分析了参数估计的时频特性和参数的时变性对估计方法的影响,提出了提高CAF参数估计性能的优化处理方法.通过对实际转发信号的参数估计和定位实验,证实了优化的CAF参数估计和定位方法的有效性.     

基于贪婪算法的高分辨信号源DOA估计

确定辐射源的来波方向(DOA)是阵列信号处理的重要研究内容,已经广泛应用于雷达、声纳和无线通信等领域。本文研究了远场窄带信号源的DOA高分辨估计问题。利用信号来波方向在空域具有稀疏性的特点,建立了远场窄带信号源的稀疏表示模型。根据协方差矩阵的特征值分解和贪婪匹配追踪算法原理提出了一种基于特征值分解的多重正交匹配追踪算法（EIG MOMP）。首先,利用特征值分解对阵列接收数据进行降维处理。这一降维操作使得问题转化为了一个具有多重观测向量（MMV）的欠定方程求解问题。接着利用MOMP算法对降维后的数据进行处理,最终得到信号的DOA估计值。该算法实现了在低信噪比下远场窄带信号源的高分辨DOA估计,并具有较低的运算复杂度。将本文提出的算法与传统的Capon算法、多重信号分类算法（MUSIC）以及正交匹配追踪算法（OMP）进行了对比。结果证明,该算法在低信噪比下能取得较好的DOA估计效果,可以针对任意的相干信号源,并且具有高分辨率的优点。      

干扰条件下的“北斗”信号解扩重构DOA估计

在干扰条件下，卫星导航抗干扰波束形成算法往往需要卫星信号波达方向（Direction-of-Arrival，DOA）的先验信息。但当存在低信噪比信号或主动干扰源时，常规的DOA估计算法性能急剧下降甚至失效。针对此问题，提出了一种被干扰信号压制的低信噪比“北斗”信号的DOA估计算法。该算法首先通过对接收信号进行子空间投影抑制干扰信号，然后对抑制干扰后的信号进行解扩重构处理，最后通过多重信号分类算法完成对“北斗”信号的DOA估计。仿真结果表明，在干扰信号干信比80 dB条件下，“北斗”信号DOA估计误差在5°以内，为下一步进行波束形成计算提供了高精度的入射角信息。     

一种未知信源数的高分辨DOA估计算法

提出了一种未知信源数的高分辨 DOA 估计算法。该算法在未知信源数的情况下,利用线性预测(LP)法或 Pisarenko 法与 ASPECT 技术相结合来实现高分辨谱估计。该算法在消除 LP 法或 Pisarenko 法 DOA 估计中存在的伪峰的同时可判断出入射信源数,明显减小 DOA 估计算法的运算量,并可提高谱分辨力。计算机仿真结果证明了新算法理论的正确性和有效性。     

短波单站一维定位性能分析及验证

针对波束域算法分辨率低和高分辨空间谱估计算法对噪声敏感而导致的复杂电磁环境下定位精度低的问题,提出一种Capon和Root-MUSIC的联合算法（CRMU）,用于短波单站一维定位技术的研究。该算法不仅能避免谱峰搜索带来的高运算量,还能在实际探测中,抑制噪声对信号的影响,从而降低方位角估计均方根误差。在仿真模型中,CRMU算法的输出方位角角度估计的均方根误差至少比Root-MUSIC算法小0.2°。在短波单站一维定位实际应用中,CRMU算法的定位误差均在3%以下,满足了定位误差5%以内的实际工程需求。     

卫星干扰源定位中的误差分析与预测

卫星干扰源定位系统可以通过测量两颗卫星对干扰源形成的时差（DTO）和频差（DFO）来完成对未知干扰源的定位,其定位误差除了与时差、频差等参数测量值有关外,还和随时间变化的卫星星历有密切的关系。针对这一问题,首次提出了利用星历时变性特点来提高定位精度的新方法,该方法通过预测的定位误差来选择定位的最佳时刻,通过整合多次最佳时刻的定位结果来获得最小的定位误差。仿真表明,相对于传统的定位方法,这种新方法可以取得优于一个数量级的定位精度改善。     

基于波束空间SRQ快速测向算法

提出一种基于波束空间SRQ算法的快速DOA估计算法,此算法通过降低相关矩阵的秩,从而节省了特征分解的计算时间。此新算法需要进行2步DOA估计,第1步用少量阵元数进行粗略的DOA估计,第2步在粗略DOA估计的范围内进行精确的估计。由计算机仿真结果可知,提出的算法大大降低了测向算法中特征分解的计算时间。因此,此新算法是一种实时DOA估计的有效算法。     

卫星干扰源精确定位的位置校正算法

卫星干扰源定位系统可以通过测量两颗卫星对干扰源形成的时差(DTO)和频差(DFO)来完成对未知干扰源的定位,但卫星的星历难以准确测定,其微小变化将引起定位结果的较大误差.针对这一问题,提出利用多个位置校正站来修正卫星星历以消除其对定位结果影响的算法,并通过理论推导证明了有四个或四个以上的位置校正站时,该算法可以消除卫星星历不准确对定位结果的影响.仿真结果表明,与未采用位置校正站的定位结果相比,该算法能获得优于一个数量级以上的定位精度改善.     

JTIDS信号阵列高分辨测向仿真

提出了一种对JTIDS信号的高精度测向方法.首先详细分析了JTIDS信号的传输特点,利用Matlab生成的JTIDS信号,然后依据空间谱估计中MUSIC测向算法的特点,将接收到的JIIDS信号按照脉冲分段,对单个脉冲所携带的数据进行处理,最后通过仿真得到不同信噪比环境下多个JTIDS信号方位角和俯仰角的估计精度,验证了该方法的有效性.