多站测向交叉定位的加权最大似然估计算法及其精度分析

为解决测向交叉定位中测向误差的标准方差受目标区域非均匀环境的影响,提出加权最大似然估计(WMLE)算法。该算法将目标距离引入到MLE算法当中,通过构造加权向量来弥补测向误差的标准方差随目标距离增加而增大的影响。理论分析表明,改进后的WMLE算法可进一步提高多站测向交叉定位系统的定位精度。     

一种新的测向交叉定位算法

为了解决测向交叉定位系统在基线附近定位精度较低的问题,介绍了一种基于最小方差法的测向交叉新算法.该方法对于每个空间点,都以定位误差最小的算法和参数来计算目标位置.首先研究了3种测向交叉定位算法及距离解算误差,然后给出了基于最小方差的新算法流程图,最后对算法进行了仿真和性能分析.仿真结果表明,新算法明显地改善了基线附近的定位精度,提高了系统的抗干扰能力.该算法可适用于某些雷达组网系统的目标指示阶段.     

双机协同定位误差分析的研究

测向交叉定位技术是协同定位常用方法,针对双机协同测向交叉定位算法及其定位精度进行理论研究和仿真分析。首先给出了交叉定位造成的模糊区的计算方法,并进行仿真;而后重点对测向定位精度进行分析,给出定位算法和误差计算公式,并针对不同载机间距和间距误差、测角误差下的目标GDOP的分布进行了仿真分析。仿真结果表明,定位误差随着间距误差、测角误差的增大而增大,随着双机间距的增大先减小而后增大。     

基于多假设的运动多站多目标AOA定位算法研究

测向角(AOAs)交叉定位是无源定位中广泛应用的经典体制,但在多站多目标场景中,特别是观测平台和目标都在运动时,测向角交叉定位存在关联错误率高,定位精度低等问题。针对该问题,该文提出一种基于多假设的运动多站多目标AOA交叉定位算法。首先对所有观测站测向角进行量测关联组合,对每个量测组合使用两步最小二乘算法进行目标位置估计。计算测向角关联的代价函数,累积前几个周期的关联代价函数选出最佳的量测配对组合,并估计目标位置。后续的量测数据与已有目标位置误差椭圆关联,得到量测关联组合,并进行目标位置估计。避免了组合爆炸,算法时效性高,降低了关联错误率,提高了定位精度。通过在搭建的演示验证系统中进行验证,验证了算法的有效性。     

基于最小二乘方法的单机测向定位算法

针对传统单机测向定位算法定位精度低的问题,提出了一种基于最小二乘方法的单机测向定位算法,讨论了单机测向交叉定位中的若干问题,包括测向定位原理和单机测向交叉定位的情况。首先介绍了两站直接测向交叉定位的原理,然后推导了基于最小二乘方法的测向交叉定位算法,并通过计算机仿真验证了定位性能,与直接测向交叉定位算法相比,基于最小二乘方法的测向交叉定位算法提高了定位精度和算法稳定性,具有很大的实用性。     

一种基于改进遗传算法的只测向无源定位技术

从单站序贯测向无源定位的误差分析出发,提出了基于遗传算法的最大似然只测向(Bearing-Only)定位方法,并以最小二乘法进行粗估计,对遗传算法采用了一维编码改进。实验表明,该方法既提高了算法的精度,又解决了二维定位中遗传算法搜索空间过大的问题,提高了算法的实用性。     

机载多点测向交叉定位的最优机动方向研究

针对快速运动的机载观测平台对海面舰艇进行无源定位的特定应用背景,研究了单机多点测向交叉定位问题。建立了伪线性最小二乘估计模型。通过对定位误差与目标几何分布关系的研究,分析了初始参考点选取问题。数学推导得到在目标距离和载机机动距离一定时,载机的最优机动方向的解析表达式。仿真结果表明,通过优化机动方向,减少了初始参考点的误差,提高了定位精度,增强了定位稳定性,有效改善了单机多点测向交叉定位系统的定位性能。     

基于虚拟阵列变换的相干源测向方法

针对传统空间谱测向方法对相干信号源测向失效的实际问题,提出了一种基于任意形状平面阵列的测向方法。该方法在建立了相干信号源数学模型的基础上,对虚拟阵列变换思想进行了分析,给出了采用虚拟阵列变换原理和MUSIC算法实现了对相干信号源DOA的估计,提高了测向性能。经仿真试验和理论分析,验证了算法的可行性,并分析了该算法的适用局限性。     

多传感器联合测向定位算法

本文针对传统测向定位算法的性能受限于测向精度这一问题,提出一种基于粒子滤波的多传感器联合测向定位算法。首先,推导出联合测向定位的理论定位误差,进而提出加权平均方法对初步测向定位结果进行处理得到粒子的先验分布。其次,提出测向数据融合的粒子滤波算法用于对发射源进行定位,并对该算法进行定位误差分析。理论推导和仿真结果表明本文算法能够大幅度降低定位误差,提高定位精确度,与其他测向定位算法相比体现了其先进性。      

多测向站测向定位的递推模型与算法

讨论了测向定位中的若干问题,包括双站交会定位及其定位误差分析和多站交会定位,首次尝试将最小二乘方法和递推最小二乘方法用于多站测向定位的算法,建立多站交会定位的误差模型,充分运用了多个测向站的测向数据,大大提高测向定位的精度。递推运算省去了大量的矩阵运算和求导运算,简化了工作量。理论分析和实际运算表明,多测向站测向定位的递推模型与算法对于提高测向定位的精度和简化运算量有很大的作用,有相当的实用性。     

基于光电扫描的工作空间测量定位系统误差分析

为研究工作空间测量定位系统的误差传递特性,建立了单发射站方位角/俯仰角测量模型及双发射站单元坐标测量模型。提出了以扫描角测量误差为基础的精度评价方法,通过分析扫描角与方位角/俯仰角之间的测量误差传递关系优化了激光发射站的几何结构。推导了双发射站单元坐标测量误差传递函数,并通过对坐标测量误差空间分布规律的分析求出了双发射站单元的最佳测量位置。使用两台发射站测量了某大型夹具顶端平台的位移,并通过与激光跟踪仪进行数据对比验证了所得结构。实验结果表明,当扫描角测量误差控制在5″以内时,双发射站系统可在5m×5m×3m的空间内实现优于0.25mm的精度。     

某测量雷达天线座轴系设计与精度测量

本文针对精密测量雷达的特点,对二维天线座的方位轴系和俯仰轴系进行详细设计,并重点分析方位和俯仰轴系精度误差对雷达测角误差的影响.进一步分析影响方位轴铅垂度、方位轴与俯仰轴垂直度的因素,对每个因素的误差进行数值分配,并通过加工制造和装配进行精确控制,从而满足总的误差分配指标要求.文章提出方位轴系和俯仰轴系精度测量方法,并...     

一般阵列误差情况下信号二维方向角估计

针对均匀圆阵存在一般阵列误差的情况,提出一种信号二维方向角估计方法.基于均匀圆阵的阵列流形和阵列输出的协方差矩阵,采用加权总体最小二乘法估计信号二维方向角.并给出了解整周期性模糊的方法.计算机仿真表明了此方法估计精度高,对阵列误差鲁棒性强,并且各项性能都接近于CRB.     

基于线阵的多波束比幅法圆锥误差分析

在一维线阵条件下,利用多波束比幅法测量方位角时,随着入射信号仰角变大,方位角测量误差会变大。分析了不同仰角下的波束偏离,提出了利用“修正角度”减小圆锥误差的方法,并比较修正前后测量误差统计值,说明达到了提高方位角测量精度的效果。     

纯角度量测序列的参数航迹滤波新方法

红外探测器只能测量运动目标的方位角和俯仰角,难以获取目标的距离信息,所测量的空中目标信息为不完全信息,无法在直角坐标系下有效对三维运动目标进行滤波与跟踪。针对这一问题,提出红外单站跟踪运动目标的参数航迹滤波方法。该方法利用传感器测量到的目标方位角和俯仰角信息,根据假设的目标运动模型,先对目标飞行方向进行估计,然后利用估计出的方向向量和角度量测序列计算出目标的两个航迹参数;最后综合解算得到目标到传感器的方向向量参数航迹计算公式,从而得到方位和仰角估计值。仿真结果表明,该模型对方位和仰角的估计值较稳定,误差较小,效果较优。     

基于偏振紫外光单次散射的非视距目标定位方法研究

本文从紫外光通信技术的发展趋势及研究背景出发 ,针对特定环境下实现目标定位的 应用需求,结合偏振光的振动特性,提出了基于偏振紫外光单次散射实现非视距目标定 位的方法。首先,基于紫外光大气散射传输特性,建立了偏振紫外光非视距单次散射模型, 利用矩阵光学的方法推导了紫外光偏振散射传输特性;建立了接收光强与方位角及收发距离 之间的关系。其次,利用Matlab软件仿真并分析了收发仰角及视场角对接收光强及方位角测 量范围的影响,选取了合适的收发仰角及视场角。根据接收信号光强随方位角的变化获得目 标方位角,并通过解算得出收发距离,理论上验证了系统可行性,并对各误差影响进行了仿 真分析,在距离500 m,收发仰角偏离(预设值25°)3°时,距离测量误差为25.3 m。噪声对光 强的影响导致方位角判定误差对测距误差的影响较小,但方位角判定误差为3°时,会引起 距 离500 m时真实位置横向偏离误差26.2 m。本 文研究结果为拓展紫外光通信系统的功能及实 际应用提供了理论基础,有一定的指导意义。     

雷达方位角折射误差修正方法研究

要进一步提高雷达系统的测量定位精度,除了尽力提高硬件精度和优化数据处理方法外,大气环境对雷达测量精度的影响必须考虑。目前进行的雷达电波折射误差修正,几乎都是建立在假设大气在水平方向均匀的条件下,认为雷达测量的方位角无折射误差,其对于下垫面均匀的平坦地区是可行的,但下垫面复杂地区方位角的折射误差必须修正。文中通过利用差分方法求解任意大气层中的射线方程,得到了实用的单脉冲雷达方位角的折射误差修正方法。     

Acoustic vector-sensor processing in the presence of a reflectingboundary

We consider the passive direction-of-arrival (DOA) estimation problem using arrays of acoustic vector sensors located in a fluid at or near a reflecting boundary. We formulate a general measurement model applicable to any planar surface, derive an expression for the Cramer-Rao bound (CRB) on the azimuth and elevation of a single source, and obtain a bound on the mean-square angular error (MSAE). We then examine two applications of great practical interest: hull-mounted and seabed arrays. For the former, we use three models for the hull: an ideal rigid surface for high frequency, an ideal pressure-release surface for low frequency, and a more complex, realistic layered model. For the seabed scenario, we model the ocean floor as an absorptive liquid layer. For each application, we use the CRB, MSAE bound, and beam patterns to quantify the advantages of using velocity and/or vector sensors instead of pressure sensors. For the hull-mounted application, we show that normal component velocity sensors overcome the well-known, low-frequency problem of small pressure signals without the need for an undesirable “stand-off” distance. For the seabed scenario, we also derive a fast wideband estimator of the source location using a single vector sensor     

高频单站定位误差特性分析及精度优化构想

从降低高频单站定位误差、提高系统整体性能角度出发,系统性地分析了高频单站定位误差源——电离层虚高、测量仰角和方位角——对定位误差影响的规律。基于误差特性分析结果,提出了优化定位精度的构想:一是通过选择合理的电离层模型,并基于探测数据进行实时修正来提高电离层虚高准确度;二是通过选择优质测向体制和天线场地、研究基于电离层斜向探测等技术的测向校正方法来提高测向准确度;三是应用迭代算法用以克服方法近似所带来的误差。通过方法可行性,论证了优化构想和电离层斜向探测技术对提高高频单站定位精度的重要意义。     

时空欠采样宽频段信号频率和二维角估计方法

本文提出了一种时空欠采样宽频段(2~18GHz)信号频率、方位角和仰角三维参数估计方法.该方法采用均匀圆阵和阵元延时,可在时间欠采样条件下实现频率无模糊估计;在空间欠采样条件下,用整数搜索法实现方位角和仰角无模糊估计,且频率、方位角和仰角估计可自动配对.该方法不仅可用于二阶统计量阵元空间和DFT波束空间,而且还可用于四阶累积量,可在高斯白或色噪声背景下,估计非高斯信源的参数.在DFT波束空间、阵元数相同和最大孔径相当时,该方法方位角和仰角估计的方差比L阵方法的方差小1~2个数量级.仿真实验表明了算法的有效性.