跳频信号互模糊函数相参积累时差和速度差估计方法

在运动多站定位场景下，宽带跳频通信信号的载频跳变会产生变化的多普勒频移，因此无法直接利用跳频信号的多个不同脉冲估计多普勒频率差，若仅估计单个跳频脉冲的时频差，则精度低而无法满足定位要求。针对此问题，提出了一种基于互模糊函数相参积累的宽带跳频信号时差和多普勒速度差估计方法。首先将宽带跳频信号的多普勒效应差建模为多普勒速度差，从而无需对多普勒频差进行估计，避免载频跳变对多普勒效应差估计造成影响，并建立了时变时差的时差和速度差信号模型。然后对各单跳信号的互模糊函数进行相位补偿以实现相位对齐，通过对相参积累后的互模糊函数进行时差和速度差的二维峰值搜索，可以得到多跳频脉冲信号初始时刻时差和速度差的相参估计结果。最后以Link16数据链信号为例对算法进行了仿真实验，验证了算法的正确性与精度优势。     

基于无人机与空间稀疏性的卫星干扰源定位方法

经典的卫星干扰源定位是基于TDOA/FDOA参数测量的双星定位,包含信号参数估计和目标干扰源定位两个阶段。在参数估计阶段,该方法并没有考虑到所有的信号参数测量都是相对于同一位置的干扰源,因此该定位算法并不优化。此外,卫星星历的精度不高尤其是星历中卫星速度难以精确预测,导致了较大的多普勒频差参数估计误差,从而制约了卫星干扰源的定位精度。本文提出使用单个无人机代替卫星来接收干扰信号,利用干扰源在地面空间分布的稀疏性,求解满足目标信号多普勒频移关系的凸优化问题来实现干扰源定位。该定位方法融合了所有测量信号的信息,在一个阶段中完成定位,蒙特卡洛仿真证实该方法能实现高精度卫星干扰源定位。      

低轨卫星扩频信号分析方法

针对低轨(LEO)卫星高速运动引起的多普勒频移,分析了低轨卫星直扩通信信号的扩频参数侦察技术,提出了基于分段累积相关的伪随机(PN)序列周期估计方法及PN码字、PN码初始相位、多普勒频移三维空间搜索方法。理论推导和实践证明,该方法不需先验知识,可通过FFT实现快速计算,运算复杂度低,可对低轨卫星扩频信号参数进行有效侦测。     

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.     

多普勒频移对低轨卫星通信抗干扰的影响

低轨卫星具有多普勒频移大的特点.对存在同频段干扰情况下,卫星信号和干扰信号的多普勒频移的规律及其对抗干扰性能的影响进行了分析.结果表明,当卫星运行至地面终端和干扰源之间时,卫星有用信号和干扰信号的相对频移尤其大,这就对低轨卫星通信中干扰的跟踪和抑制提出了更高的要求.     

干扰源双星定位中的邻星同频干扰解调对消方法

干扰源双星定位系统中邻星存在同频干扰,导致目标信号信噪比过低,利用互模糊函数估计时差、频差时,检测不到相关峰,无法完成参数提取,为此,提出了一种基于解调对消的干扰抑制方法,通过信号参数估计、调制识别、解调重构、时间同步、相位幅度补偿和相减抵消等步骤,削弱干扰信号的功率,提高目标信号的信噪比,使得同样的处理增益下相关峰值明显高于噪底.仿真结果表明该方法能够逼近理论下界,实现干扰条件下的定位参数提取,有效拓展了双星定位系统的适用性.     

基于概率理论的干扰源到达频差定位

提出了一种基于概率理论的移动双站到达频差(FDOA)方法对地面干扰源进行定位。两接收机在被干扰区域上空运动时往往能两次(或多次)接收到地面干扰源的信号,获得两个(或多个)到达频率差。该方法利用到达频差和在接收到信号时接收机的位置、速度及信号频率等数据给出辐射源的位置估计。采用的概率算法不需求解高次非线性方程组,仅需求解三元一次线性方程组。计算机仿真实验表明,利用该方法可以实现高精度的地面干扰源定位。     

基于改进小波阈值的时差频差联合估计

针对低轨卫星信号分布式中时差和多普勒频差联合估计的问题,提出一种基于改进小波阈值的时差频差联合估计算法。该方法在利用二阶互模糊函数进行时差和多普勒频差联合估计的基础上,引入小波变换,选择合适的阈值函数和自适应阈值,从而对两路接收信号进行去噪,提高联合估计的性能。仿真结果表明,在低信噪比环境下,基于改进小波阈值的时差频差联合估计法抑制了噪声的影响,提高了联合估计的精度。     

基于卫星星历的时延变化研究

本文研究利用卫星星历中的轨道参数以及地面站的经纬度和高程,采用几何矢量法,建立了对各种轨道卫星具有通用性的卫星接收信号时延变化估计模型,分析了低轨、中轨和高轨卫星接收信号时延变化情况。仿真结果表明,本文建立的模型具有较好的适用性,为星地网同步缓冲器大小的设置以及星地同步的设计提供了参考依据。     

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。     

Interference localization for EUTELSAT satellites–the first european transmitter location system

In order to combat the problem of interference on EUTELSAT satellites, a study was let to the Defence Evaluation and Research Agency (DERA), Defford, UK. This study investigated transmitter location using two-satellite techniques; time difference of arrival (TDOA) and frequency difference of arrival (FDOA). The study produced predictions that interference could be located to tens of km using pairs of EUTELSAT II satellites in north/south stationkept orbits. If a satellite in an inclined orbit, such as a EUTELSAT I, was used, the interference could be located an order of magnitude more accurately. The dominant cause of location error was found to be the satellite ephemeris accuracy in predicting velocity. The theoretical findings were backed up with a successful measurement campaign which targeted both test signals from a known location and operational traffic. © British Crown Copyright 1997/DERA.     

线性调频信号时/频差快速联合估计方法

提出了一种线性调频(Chirp)信号时/频差估计算法。首先估计Chirp信号互模糊函数中脊线的位置,再通过频率补偿使脊线通过原点,进而通过搜索信号在分数阶傅里叶变换域上的相关峰来代替沿脊线搜索模糊函数峰值的过程,最终获得时/频差的估计。该算法由于采用一维搜索,并且可用快速傅里叶变换实现,因此所需运算量显著降低。对于多分量Chirp信号,根据脊线位置的不同,算法能够分别估计出各分量信号的时/频差。仿真实验表明,该算法能够精确估计Chirp信号的时/频差,并且随着信噪比的提高,时/频差估计值的均方根误差逐渐接近克拉美罗下界。      

卫星干扰源定位系统中星历校正技术

卫星干扰源定位系统,是通过测量两颗相邻同步卫星对干扰辐射源形成的时差观测量和频差观测量来实施未知干扰源定位,在此过程中,两颗相邻同步卫星的星历误差是影响定位精度的主要因素,因此,星历校正技术是整个系统一个关键环节。针对星历校正技术中的卫星动力学模型选取、状态转移矩阵的计算和简化等几个关键问题作了详细深入的论述,给出了具有典型意义的力模型选取标准和状态转移矩阵的计算方法,设计了一种基于短弧轨道改进原理的星历校正算法,通过仿真数据和实测数据处理证实,定位误差可从千千米量级校正至十千米量级,验证了该算法的可行性和定位精度。     

一种基于短合成孔径的双星干涉精确定位方法

双星TDOA/FDOA联合定位通过时差曲面和频差曲面进行定位,定位的精度受时差/频差测量精度的影响。针对精确测量时差/频差的需求,该文提出一种基于短合成孔径的双星干涉测量时差/频差的方法,利用一定长度的合成孔径提高测量精度。对于窄带信号,该方法有估计单星多普勒频率的能力,通过两颗卫星单独估计的结果得到频差;对于宽带信号,通过双星数据干涉可以获得频差的高精度估计。对于短期稳定的雷达信号,STK仿真数据的处理结果证实了该方法在大范围内可以实现1 km的定位精度。     

基于TDOA/FDOA多星联合定位误差与卫星构型分析

针对多星定位系统对地面静态目标的无源定位误差分析问题,运用Fisher信息矩阵、Taylor级数、矩阵理论和统计理论,综合考虑时差、频差、卫星位置误差以及卫星速度误差,推导了到达时间差（time difference of arrival,TDOA）/到达频率差（frequency difference of arrival,FDOA）联合定位误差克拉美·罗界（Cramer-Rao lower bound,CRLB）的简单表达式,以及三星单独TDOA定位误差的CRLB,进而给出了避免TDOA定位盲区的良好卫星构型设计的充分条件.理论分析与仿真结果表明:在单独TDOA定位场景下良好的构型能完全消除定位盲区,定位精度随主星-星下点连线与主星-副星连线的夹角逼近90°而逐渐提高;通过引入FDOA与TDOA联合定位也能有效避免定位盲区,提高定位精度.     

线性调频信号时/频差估计算法

提出了一种新的快速估计线性调频信号时/频差的算法.该算法将抽取的自模糊函数与Radon变换结合估计线性调频信号的调频率, 通过分数阶傅里叶变换估计出模糊函数脊线与频率轴交点位置, 应用解调频沿脊线搜索模糊函数峰值.对于接收信号中存在多分量的情况, 根据其模糊函数脊线位置的不同, 该算法能够分辨各分量信号, 并分别精确估计出各分量的时/频差.由于只需一维搜索模糊函数峰值, 并可用快速傅里叶变换实现, 该算法大大减少了运算量.仿真实验表明, 随着信噪比的提高, 该算法估计的时/频差均方误差逐渐逼近克拉美-罗下界.     

三机无源定位二维布阵优化研究

针对三机无源定位二维布阵优化问题,提出了基于有效定位区面积最大准则的最优布阵方法.文中以三机时差定位、频差定位及时频差定位为例,描述了三机无源定位模型,接着基于克拉美-罗限引入了有效定位区的概念,并以其面积最大作为布阵优化准则,通过仿真研究了二维布阵优化问题.仿真结论反映了三机时差、频差及时频差定位体制的不同特性,具有较强的实际指导意义.     

校正源条件下基于双星序列观测量的地面运动目标定位算法及理论性能分析

The method for locating a moving source on earth using a sequence of time difference of arrival(TDOA)and frequency difference of arrival(FDOA)measurements pairs obtained by dual-satellites was presented in the presence of calibration sources with accurate positions.First,the difference calibration(DC)location algorithm aiming to the mobile target was derived,and its theoretical performance was also analytically derived.The result demonstrates that the DC localization variance could not reach the CRB,although it could eliminate the location bias produced by the position and velocity errors of the dual-satellites.For this reason,a two-step optimal association location algorithm was proposed,and its theoretical performance was proved to be equal to the CRB.Finally,a variety of numerical experiments are performed to corroborate the superiority of the geolocation algorithms and the effectiveness of the performance analysis.     

An Efficient Algebraic Solution for Moving Source Localization from Quadruple Hybrid Measurements

This paper deals with the 3-D moving source localization using time difference of arrival(TDOA),frequency difference of arrival(FDOA),angle of arrival(AOA)and A...     

双星时差频差定位体制在频域混叠电磁环境下的应用

现代战场电磁环境复杂,不同类型电磁信号在时频域碰撞混叠,现有常规侦察手段对此类信号的定位应用受到严重制约。双星时差频差定位体制通过互模糊函数求解信号到达时差和频差,分离频域混叠信号并获得高达公里量级的定位精度,非常适合于复杂电磁环境下的应用。通过求解模糊函数的方法分析了时差频差体制对频域混叠信号的分离和定位能力,然后结合美航母编队及其电磁环境构成,探讨了这一能力在监视航母编队,尤其是跟踪识别编队个体成员的具体应用。仿真与分析结果证明了双星时差频差定位体制的优势,对于天基侦察系统的建设具有重要意义。