海上无人集群多域超视距协同定位技术

文中针对卫星拒止环境下,海上无人多域移动平台及其编队,对导航定位功能最低保障的迫切需求,开展了一系列研究。首先,分析了直线阵测角的方法,分析了不同波长、阵元间距、噪声下的测角情况,并采用谱估计对多信号同时测角情况进行了仿真;其次,对圆阵构型测角进行了分析,分析了不同参数下的测角情况,并对多信号同时测角进行了仿真;最后,文中提出了海上无人集群自构建海域圆阵、线阵、正交阵复合协同定位的方法,阐述了海上无人跨域应用的基本思想。相关的分析、图表、数据证明了文章的新颖性和潜在的实用价值,其思想对相关技术的发展和探索具有较强的拉动作用。     

单脉冲与堆积波束测角精度研究

本文对一维线阵相控阵雷达测角同时波束转换技术中的单脉冲测角、堆积波束测角方法、基本精度进行了研究,建立了一个线阵模型,通过在线阵单元加入相同信噪比的高斯噪声,对两种方法的测角结果进行了分析对比,仿真数据可作为相关人员进行雷达系统俯仰测角方案设计的依据。     

卫星导航用户终端多阵元抗干扰天线空间特性分析与研究

为解决卫星导航用户终端多阵元抗干扰天线缺少空间特性数据支撑、实际电磁环境因素考虑较少等问题，设计实现了基于功率倒置的空频自适应调零仿真算法，通过数学仿真和实际实验相结合的方式分析了不同干扰信号与导航信号间夹角、不同干扰信号间夹角、不同干扰信号来向以及超自由度干扰对多阵元抗干扰天线的影响。研究表明，抗干扰天线在抑制干扰信号的同时也会抑制附近入射的卫星导航信号；干扰信号不同来向对抗干扰天线影响较大；干扰源间夹角不同，输出的信干噪比也存在明显差异，在一定范围内，夹角越小，干扰效果越差；超自由度干扰条件下，多阵元抗干扰天线的抗干扰能力将严重恶化，干扰功率仅需达到抗干扰处理的启动门限，即能消耗多阵元抗干扰天线的自由度。     

基于空间谱估计的多干扰源分辨技术研究

为实现反辐射导弹分辨多个干扰源,根据空间谱估计原理,提出采用均匀圆形阵列天线结构对目标进行测向定位,并运用MUSIC算法估计其到达角,实现空域分辨。建立了基于均匀圆阵的二维DOA估计模型,讨论了角分辨算法在导引头中的具体应用。仿真结果证明了采用该方法能够有效分辨多个干扰源。     

基于自适应EKF的相对导航算法研究

针对测距测角相对导航中测量噪声不可精确获知往往导致相对定位精度下降的问题,本文研究了基于自适应扩展卡尔曼滤波(EKF)的相对导航算法。利用泰勒级数展开对测量矩阵进行线性化处理,并利用自适应时变噪声估计方法对测量噪声方差阵进行动态估计,状态噪声方差阵通过惯导特性的先验值获得。仿真结果表明,基于自适应EKF的相对导航算法可获得高精度且连续平滑的相对定位信息,尤其在测量噪声发生变化时更是表现出良好的导航参数估计性能。     

基于正交化算法的均匀圆阵空时二维谱估计

本文讨论了阵列信号的谱估计问题,将G-S正交化算法用于均匀圆阵的空时二维谱估计中,研究了目标信号频率与到达角联合估计问题。通过仿真结果可以表明该方法与MUSIC算法相比,能更精确的估计目标信号的频率与方位角。     

传声器相位差对双基阵声测被动定位的影响

文章研究了传声器相位差对双基阵声测被动定位的影响，并导出在不同情况下的定位算法和传声器相位差造成的定位误差的几何分布。理论分析和仿真实验表明，在传声器存在相位差的情况下，利用单基阵的方位角和俯仰角估计进行双基阵定位误差最小。     

一种应用于椭圆阵的超分辨参数估计方法

椭圆阵比圆阵复杂,但易于工程中的应用,文中利用平面均匀圆阵与平面均匀椭圆阵的等效关系,采用相模激励技术,将波束空间的旋转不变波达角估计法(ESPRIT算法)从圆阵应用场合拓展到椭圆阵中,对均匀椭圆阵的EA-ESPR IT算法进行了仿真分析,对平面均匀圆阵与平面均匀椭圆阵的DOA估计进行了对比分析。结果表明,给出的算法应用在椭圆阵中有在圆阵中几乎相同的性能,较好地解决了椭圆型阵列的波达角估计问题。     

基于MUSIC算法的相位干涉仪测向

提出了将相位干涉仪与MUSIC相结合的算法,先利用相位干涉仪算法对目标进行定位,然后在一定的范围内利用MUSIC算法进行谱峰搜索,这样既提高了L阵相位干涉仪的测角精度同时又缩小了搜索时间,有效地提高了MUSIC算法的效率。同时通过对L阵相位干涉仪、相关干涉仪、MUSIC谱估计和文中提出的联合算法的测向精度和MATLAB虚拟环境中的耗时仿真,结论表明此方法可以有效地解决精度高和实时性好这一矛盾。     

四元平面方阵对空声时延定位误差分析

四元平面方阵是最简单的半空域无源定位传声器阵列，其定位精度受多种因素影响，其定位误差主要由时延估计误差引起，针对这种阵列的定位误差进行了分析与仿真，主要讨论了时延估计误差对定位精度的影响，最后从仿真结果看出该阵的测角精度较高，测距精度很差。     

Circular array and nonsinusoidal waves

A theory of circular array antennas based on nonsinusoidal (rectangular) pulses, is developed. Different antenna patterns such as peak amplitude, peak power, energy, and slope pattern are derived and plotted. The antenna patterns yield the resolution angle for the circular array as a function of array radius and frequency bandwidth. The effect of additive Gaussian noise on the angular resolution capability of the circular array is analyzed. The analysis is based on calculating slope patterns by using linear regression algorithm for different signal-to-noise power ratios     

线性调频-捷变频对三元组目标定位精度的影响

在射频仿真系统中,精确的目标角位置通过“三元组”幅相控制实现,幅相控制误差直接影响阵列上目标位置的模拟精度。当工作频率发生变化时,受阵列系统瞬时带宽的限制,目标阵列角位置的模拟精度将发生变化。本文从目标阵列的角位置模拟原理出发,分析了线性调频和频率捷变引起的通路幅度和相位误差对三元组目标定位精度的影响,为研究线性调频和捷变频状态下的目标定位控制提供了一定的依据。     

Wavenumber support regions for arbitrary arrays

We set out a procedure for defining the region of wavenumber support relevant for maximum entropy spectral estimation of a noise field incident on a planar array. We consider first linear, nonequispaced arrays, and argue that the problem of defining a region of wavenumber support is only well-posed when either position uncertainty for the array elements is postulated, or phase uncertainty in the measurement of the signals at the array elements is postulated, or one acknowledges that a polar diagram that is almost periodic defines an aliasing frequency in virtually the same way as a polar diagram which is periodic. For planar arrays, the region of wavenumber support can be approximately circular but in general has to be defined with reference to the particular array.Work supported by Australian Department of Defence.     

SINS/GNSS组合导航系统中激光多普勒测速仪参数估计

为了提高SINS/GNSS组合导航系统的全局性能,考虑加速度与高斯包络对激光多普勒测速仪的影响,提出SINS/GNSS组合导航系统中激光多普勒测速仪参数估计方法。通过分析SINS/GNSS组合导航系统工作原理,明确SINS/GNSS组合系统状态;采用预先梯度评估方法,对梯度方向进行估计迭代,以提高导航定位精度,将获取的方位偏差代入卡尔曼滤波器中进行处理,保证SINS/GNSS组合导航系统实际应用的可靠性;获取对应费希尔信息矩阵,采用正弦信号的圆频率估计方差获取CRLB;分析激光多普勒测速仪测速过程中存在的问题;在信号成分参数分解前提下,将各距离门回波近似看作多个Chirp分量合成信号,对距离压缩后的数据实施自适应Chirplet分解,完成激光多普勒测速仪参数估计。实验结果表明:所提方法能够得到准确的参数估计数值,为SINS/GNSS组合导航系统的有效应用提供理论参考。     

基于均匀圆阵的近场源三维参数估计

基于均匀圆阵,提出一种近场源距离-方位角-俯仰角联合估计算法。利用阵元观测数据,构造一组高阶累积量矩阵,通过矩阵联合对角化技术得到阵列流形矩阵的估计。根据阵列流形矩阵的估计以及近场和远场条件下方位角相同的结论,获得方位角的估计。利用阵列流形矩阵和方位角的估计,得到距离和俯仰角的估计。该方法无需二维频域峰值搜索或参数配对。计算机仿真验证了算法的有效性。     

二维相干信号波达方向判断空间平滑算法

波达方向估计是智能天线的重要功能之一,对于相干信号角度模糊问题通常严重影响了方向判断的精准度.文中根据一维空间平滑基本理论和算法,对二维六边形阵列相干信号MUSIC算法波达方向估计问题进行了理论分析和仿真实验,提出了平面六边形阵列到十字形阵列的变换方法,成功地把一维平滑技术应用到平面六边形阵列,仿真表明,这种变换可以有效地消除相干信号的角度模糊问题.     

2-D SPATIAL-SPECTRUM ESTIMATION FORWIDE-BAND SOURCES BASED ON INTERPOLATED CIRCULAR ARRAYS

In array signal processing, 2-D spatial-spectrum estimation is required to determine DOA of multiple signals. The circular array of sensors is found to possess several nice properties for DOA estimation of wide-band sources. C. U. Padmini, et al.(1994) had suggested that the frequency-direction ambiguity in azimuth estimation of wide-baud signals received by a uniform linear array (ULA) can be avoided by using a circular array, even without the use of any delay elements. In 2-D spatial-spectrum estimation for wide-band signals, the authors find that it is impossible to avoid the ambiguity in source frequency-elevation angle pairs using a circular array. In this paper, interpolated circular arrays are used to perform 2-D spatial-spectrum estimation for wide-band sources. In the estimation, a large aperture circular array (Υ>λmin/2) is found to possess superior resolution capability and robustness.     

一种INS/DVL组合导航一体化偏差标校方法

INS/DVL 一体化偏差是影响组合导航系统精度的重要因素，对一体化偏差进行高精度标校是实现高精度组合的前提和基础。传统基于外速度拟合的一体化偏差估计方法对观测速度要求高，估计精度受量测噪声影响较大，同时实现过程较为复杂。提出一种基于 SVD 最小二乘的 INS/DVL 一体化偏差航迹拟合估计方法，对三轴一体化偏差角进行拟合标校。仿真结果表明， 在 GPS 定位误差为 20m 的情况下，三个安装偏差角的 50 次 Monte Carlo 仿真平均估计误差分别为 0.1001°、0.0283°、0.0213°。该方法实现简单，估计精度较高，具有很好的工程实用价值。     

船载式水声跟踪系统定位原理及误差分析

阐述了水下定位系统的研究意义和基本分类,介绍了船载式水声跟踪系统的定位原理、实现方法,以及优点和不足之处,给出定位计算及姿态修正公式。针对声速、基阵孔径、时延值和姿态角等参数对系统产生的误差,进行理论公式推导和分析,最后给出系统误差公式。结合误差公式和随机误差理论,分析了跟踪系统的定位误差来源,并给出减小误差的基本方法。     

非周期扩频系统中基于均匀圆阵的角度和时延的联合估计

该文通过空域匹配滤波器,将阵元空间中的均匀圆阵转化为波束空间中的均匀线阵,并将时空匹配滤波器的输出转换到频域,利用 DOA Matrix方法解决了非周期扩频系统中均匀圆阵条件下多径信号的角度和时延的联合估计问题及常规空域处理方法中多径数不能大于阵元数的问题。理论分析和仿真实验结果表明,该方法是一种无偏估计,且其估计精度远远高于滑动相关方法。