基于锁角环路的空间多目标跟踪算法

为了解决传统的移动多目标跟踪计算量大、实时性差的问题,针对阵列天线提出一种基于锁角环路的多目标跟踪算法.该算法利用正交波束空间矩阵,对多个目标的分布范围进行初始定位,并以此作为锁角环路的初始状态;在得到方位的粗估计后,采用基于空间相关器的锁角环路,对快速移动目标源进行自适应的实时跟踪,该算法既保证了环路在任意初始状态下都能进入锁定状态,又提高了环路的跟踪性能.仿真表明：该算法在跟踪多个空间目标时不但具有较高的精度,而且有很好的实时性.同基于PASTd的跟踪算法相比,在性能相近的条件下,有效地降低了计算复杂度.     

直扩水声通信机的码同步技术研究

为了降低扩频码同步技术对硬件的依赖,提高水声通信机的性能,对传统直接序列扩频码同步技术进行了一些改进。扩频码同步技术包括码捕获和码跟踪两个阶段,在码捕获阶段,采用双倍补零法扩展接收信号与接收机本地扩频码序列,使两者满足基二快速傅里叶变换运算的要求;在控制逻辑部分采用蓄水池抽样算法来确定范围内载波频偏值的计算顺序,无需按照固定顺序遍历范围内的载波频偏值,从而减少了计算量。在码跟踪阶段,采用了全时间超前-滞后非相干相关同步跟踪回路,采用双Δ值延迟锁相环的设计,扩大了跟踪范围,降低了失锁概率。最后基于DSP平台实现了直接序列扩频水声通信系统,该系统通过了水箱实验环境的测试。     

全球导航卫星系统矢量载波环的设计与分析

为了减弱在传统跟踪算法中不良通道或者解算错误带来的影响,提出自适应载波跟踪算法.算法的基本思想是通过矢量环辅助标量环而不是完全替代标量环实现信号的跟踪.它在每个跟踪通道里添加一个卡尔曼滤波器,该滤波器利用当前鉴频器输出的频率残差与导航处理器反馈的载波频率进行环路更新;根据两者的方差,自动调节通道滤波器的增益因子,保持更加准确的载波估计频率.不同于传统矢量跟踪算法必须在完成导航解算后才更新跟踪环路,改进算法运行在每个跟踪通道上并根据环路积分间隔更新跟踪环路,因此可以在低解算速率的要求下跟踪更大的动态范围.改进算法结合了矢量与标量环路两者的优势,具有矩阵小和数据处理简单的特点.仿真结果表明,该算法较传统算法提高了信号跟踪的准确性和鲁棒性.     

猝发式直扩系统伪码同步技术的FPGA实现

针对短时猝发式直扩系统中大频偏情况下伪码捕获和跟踪问题,该文提出了一种基于扫频、数字匹配滤波器和数字延迟锁定跟踪环的伪码同步方案,并基于FPGA平台进行硬件实现.试验结果表明该方案可以满足系统设计要求.     

全球导航定位系统接收机的跟踪环路带宽设计

为实现全球导航定位系统(GPS)软件接收机对卫星信号灵活稳定的跟踪,采用非相干延迟锁定环和科斯塔斯环来实现伪码跟踪和载波跟踪;选择环路的带宽,利用最优化的设计理念,设计了GPS软件接收机的最优环路带宽,并且根据所估计的信噪比来确定跟踪环路的最优带宽,以达到总的误差最小.采用GPS卫星中频信号采样器采集实际的GPS数据,并通过Visual C及MATLAB进行了仿真实验,结果表明,接收机成功地跟踪上了7路信号,并以通道1中的数据计算出了同相和正交相信号,所设计的搜索和跟踪方法灵活有效,为接收机能够快速地对GPS信号实现捕获和跟踪提供了一定的保障.同时也使得GPS软件接收机对信号处理改用软件来实现,拥有了极大的灵活性.     

动态和噪声环境下伪码和载波联合测距算法研究

在分析伪码和载波跟踪环性能的基础上,给出了跟踪环路的最优带宽.根据实时估计的信噪比动态的更新环路带宽,减小噪声带来的跟踪误差.针对载体的动态性利用AFC算法快速得到多普勒频率,并利用载波辅助伪码跟踪环路,可以在较窄的环路带宽下跟踪高动态的扩频信号,从而可以很好地抑制宽带噪声,提高跟踪精度.理论分析和仿真表明,该方法能有效改善环路的动态性能和跟踪精度,满足系统要求.     

航天器扩频测控应答机伪码跟踪环设计

为了满足直接序列扩频体制下航天器测控应答机的需求,对伪码跟踪环进行了研究. 提出了一种新的全数字伪码跟踪环：采用新的超前滞后鉴别器,再生伪码相位精确可控的伪码发生器,环路自适应调整相关间距和环路带宽,解决了伪码跟踪环的入锁时间、收敛范围与跟踪精度之间的矛盾,并采用分时复用的方式实现鉴别、滤波等计算功能. 仿真和实测结果均验证了研究的有效性,已成功应用于某航天工程.     

量测划分的PHD航迹关联算法

高性能空中机动目标跟踪是现代预警雷达的核心任务之一.为了提高概率假设密度(PHD)滤波器的多目标跟踪性能,提出了一种基于量测划分的PHD航迹关联算法.考虑到传统PHD滤波无法给出目标各自的航迹属性信息,而且当跟踪区域存在大量杂波时,滤波效率严重降低;同时,对于密集邻近多目标跟踪,传统方法还存在不同目标跟踪的量测不匹配问题.针对上述问题,提出了分类检索的椭球门限量测划分方法,并将其应用到改进的高斯项权值重新分配的PHD航迹关联算法中,首先对每一步得到的量测集合通过分类检索的椭球门限方法,划分为已存在目标、新生目标和杂波的量测子集,再分别对各类目标使用对应的量测子集进行跟踪滤波,这样去除了杂波对真实目标的无效更新计算,提高了航迹关联算法的计算效率;其次,通过引入一种新的权值分配规则,调整邻近目标的高斯成分的权值大小,大幅减小了邻近目标的状态提取误差,提高了相邻目标的跟踪估计精度.大量数值仿真表明,所提方法明显改进了滤波计算效率和邻近目标跟踪精度.     

微弱GPS信号矢量频率锁定环设计

载波跟踪环是传统独立式GPS接收机最脆弱的环节,针对弱信号环境下其比伪码跟踪环路更容易失锁的问题,本文给出一种基于矢量频率锁定环(vector-frequency lock loop,VFLL)的载波跟踪方法。给出VFLL理论推导及实现过程,并以最小二乘估计方法证明VFLL在载波跟踪性能上优于频率锁定环(frequency lock loop,FLL)。静止场景时9颗卫星实验结果显示,本文给出的方法能够实现14 d B/Hz微弱GPS信号的载波跟踪。     

改进的基于四象限反正切函数的鉴别器算法

为了解决GPS接收机载波跟踪环路中鉴别器算法运算量大的问题,提出了一种改进的锁相环和锁频环共用四象限反正切函数单元的鉴别器算法。环路通过共用的四象限反正切函数单元和校正函数,使得锁相环对导航数据跳变不敏感,锁频环能够克服频率调整模糊度。此外,还在加性高斯白噪声条件下通过仿真对鉴别器算法中的参数设置问题进行了讨论。理论分析对比和仿真实验表明:该改进的鉴别器算法不但具有良好的鉴相和鉴频能力,而且与传统鉴别器算法相比具有运算量小、复杂度低的特点,从而达到提高载波跟踪环路的运算速度,减少系统资源占用的目的。