干涉仪中极化测量和极化误差修正方法

极化是影响干涉仪测向精度的主要因素之一,也是描述电磁波特性的重要参数之一。基于矢量分解和最小二乘法,提出了一种新的极化测量方法,应用于干涉仪测向系统中。该方法在一般干涉仪天线阵中增加一个不同极化的天线单元即可实现极化测量。结合查表法,可以对不同极化下的零位极化误差进行修正,从而提高干涉仪测向精度。仿真结果验证了上述方法的正确性。

一种基于三角基线干涉仪的天基定位技术

测向定位是一种计算量小、成熟度高的定位技术,常用于干涉仪等测向系统。测向定位传统采用二维正交基线测量目标入射方位角和俯仰角,通过计算方位角、俯仰角锥面与地球曲面交点完成定位计算。提出了一种基于三角基线干涉仪的天基定位技术,充分利用不同基线测向精度差异与锥面交线的构型特征,使测向精度与锥面交线构型更好地匹配,从而实现更高的定位精度。最后通过仿真验证了该方法的可行性和有效性。

基于空间频率估计的稀疏阵列测向

针对有互质型和嵌套型特征的稀疏阵列提出一种基于空间频率估计的测向方法,利用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)就可以快速对同时同频多角度入射信号进行测向分辨。介绍了该方法的测向原理和处理步骤,给出了仿真结果。针对非均匀稀疏阵列,提出一种基于虚拟扩展和空间频率估计的测向方法,对该方法进行了理论分析和仿真验证。这两种方法运算量小,简单易用,工程实现非常方便。

利用相位变化率对运动辐射源无源定位的研究

无源被动定位技术中的一个重要问题，是如何使定位的约束条件尽可能地少，即尽可能地提高方法的可操作性。只利用测角信息的定位方法，在（单观测平台）对运动目标定位时常常需要观测平台做特殊的机动运动，这种约束使得只利用测角信息的定位方法适用性较差。如果将观测平台获得的相位变化率信息用于定位，则可以减少定位方法的约束条件，为无源被动定位技术的实际应用带来方便。提出一种利用相位变化率信息对运动目标进行定位的定位方法，并给出了可观测性分析。

多基地声呐接收机最优布阵的探讨

研究基于多声呐基阵的无源时差定位方法,从测时差定位原理入手,对定位误差与布阵几何的关系进行了分析,提出声呐基阵的最优布阵原则,对各布阵形式的定位精度进行仿真实验,给出最优布阵形式,仿真结果表明,该布阵形式在无源定位系统中有很好的应用价值。

四星时差定位中的卫星构型及其定位性能

针对目前多星联合定位研究中对卫星覆盖区域无法长时间高精度定位的问题,提出了一种新型的四星星座构型,并在STK软件中得到了实现。推导了在地球约束情况下基于四星时差定位的误差模型,对卫星全球飞行过程中星座构型变化时的定位性能进行了仿真。仿真结果表明,新型四星星座可以实现在卫星全球飞行过程中对覆盖区域保持高精度定位,在时差测量误差为50 ns且不考虑卫星位置误差的情况下,定位误差在±45°波束范围内优于1.5 km,对多星联合定位技术在工程设计应用上具有重要意义。

多普勒频率差定位技术研究

讨论了多普勒频率差定位技术的实现方法 ,推导了定位误差公式 ,并给出了实际使用时的简化而直观的形式 ,同时进行了数值模拟 .

多声呐基阵时差定位无解问题研究

声呐无源工作时可以通过测量时差进行定位.对平面3声呐基阵无源时差定位系统的定位过程中可能出现的无解现象进行了探讨,找出了无解分布与布站以及观测噪声方差大小之间的规律,并在各种布站及噪声条件下,对布站与无解分布的关系进行了仿真,直观反映了不同布站形式对时差定位的影响.针对不可避免的定位无解情况,提供了具体的无解问题的解决方法,并根据无解分布规律,提出了最优布站的3个原则.

基于修正空时频分布矩阵的到达角估计

讨论了密集信号环境下,雷达侦察系统对信号到达角(DOA)的估计方法。首先对参考阵元的输出作时频分析,估计信号的频率参数,从而选择时频脊点构造方向矩阵;然后对各阵元输出求互Wigner Ville分布(XWVD)以构造修正空间时频分布(STFD)矩阵;最后用修正STFD矩阵代替传统MUSIC算法中的协方差矩阵即可求得信号的时频———MUSIC空间谱,从而得到信号的DOA。计算机仿真结果表明该算法可实现对常规雷达脉冲、线性调频信号等多种信号的DOA估计。

基于UT的混合粒子滤波单站无源定位算法

为利用无源固定单站对运动辐射源快速定位,将粒子滤波和UT(unscented transformation)应用于单站无源定位,给出了一种基于UT的角度约束采样混合粒子滤波无源定位算法,该算法从UKF滤波得到建议分布,从该建议分布采样时引入角度测量对状态变量的约束,可以减少粒子滤波用于高维情况时所需的粒子数目,改善滤波性能。与EKF、UKF (unscented kalman filter)以及基于EKF的混合粒子滤波算法的仿真比较表明,本文算法在滤波收敛速度、跟踪精度以及稳定性方面优于其它算法,估计误差可以接近Cramer-Rao下界。

时间差无源定位的工程应用

时间差无源定位技术(TDOA)是目前无线电定位技术中切实可行且精度较高的定位体制,得到了广泛关注与研究。而定位算法的选择决定了TDOA技术是否能顺利应用于实际工程并满足其需求。通过对常见的定位算法进行比较,选择概率定位算法应用于实际工程,设计开发了一个具有完整定位功能的测试平台,并已成功应用于无线电网络监测系统。

一种机载无源定位方法——干涉仪定位

通过分析无源定位相对于有源定位的优点,给出了干涉仪机载无源测向方法。在解释一维、二维、三维相位干涉仪无源测向原理的基础上,分析了干涉仪无源测向方法的误差,并分别采用多基线干涉仪技术和粗测向设备解决了干涉仪无源测向方法存在的主要问题-相位测量模糊,解决了测向精度和有限的不模糊视角之间的矛盾,即保证了高的测向精度,又能无模糊地测向。

扩展卡尔曼滤波在无源定位中的应用研究

阐述了卡尔曼滤波(KF)和扩展卡尔曼滤波(EKF)的原理和方法,建立了无源定位系统的状态模型和观测模型,推导了将非线性观测模型线性化,并利用EKF进行递推滤波估计的步骤和公式。通过计算机仿真,验证了运用EKF算法解决基于方位角及其变化率测量信息的无源定位方法,结果表明,运用EKF滤波算法,可以实现单观测站对运动目标的无源定位,初始状态估计误差对定位收敛的性能有较大影响。

声纳浮标最优布站数探讨

声纳无源工作时可以通过测量时差进行定位。从测时差定位系统具体的定位公式入手,对时差定位问题进行了精度分析、推导;对定位误差与布站数的关系作了较细致的分析,并给出了最优布站原则。

通道误差对时频-MUSIC算法性能的影响和校正

提出了修正空间时频分布(STFD)矩阵的到达角(DOA)估计算法,该算法可实现对宽带线性调频信号的DOA估计;分析了通道不一致对算法性能的影响,建立了宽带信号模型的通道误差模型;给出了均匀直线阵列(ULA)情况下通道不一致的无源校正算法,该算法通过先粗测信号DOA,据此将修正STFD矩阵进行变换,变换后矩阵具有Toeplitz结构,通过恢复其Toeplitz结构来实现通道误差校正。

一种平面阵定位的改进算法

对任意形状的平面传感器阵列,提出一种改进的目标定位算法以减小时延估计误差带来的定位误差。首先引入集合的概念建立子传感器面阵的定位模型,然后通过最小化测量误差对各子面阵的定位结果进行加权平均。将该算法与加权最小二乘法和牛顿迭代法进行Monte-Carlo仿真,比较三者的统计特性。仿真结果表明,当传感器个数有限时,改进后的算法在远、近场情况下均可有效降低目标定位的方差,增强定位系统的可靠性,最终提高目标的定位精度。

电子定向技术的研究

随着电子战的发展 ,对辐射源的定向技术变得越来越重要 ,对测向系统的要求也越来越高 ,本文研究了振幅测向法 ,同时分析了数字波束形成技术测向法 .

舰载圆形阵列天线抑制相干干扰的性能研究

自适应天线阵常常工作于存在相干干扰的背景下,运用空间平滑技术的波束形成方法可抑制相干干扰,但降低了阵列孔径利用率且不能直接用于圆形阵列.这里对一种基于预正交处理思想的波束形成方法的性能进行了分析,表明其不仅能有效抑制相干干扰,而且充分利用了阵列孔径,在实际应用时可采用阵列移位方式来实现.计算机仿真实验表明,该方法不仅可以在有很大随机移位误差的情况下有效工作,而且在阵元存在幅相误差时比常规方法更有效,所得结论有利于推动该技术走向工程实际.

基于多级网格搜索的固定单站无源定位方法

针对扩展卡尔曼(EKF)类递推方法用于固定单站无源定位时存在依赖于初始值和不稳定性等缺点,本文提出了一种利用角度和频率变化率无源跟踪的网格搜索方法,只要网格取得足够密,最终估计趋近于全局最优的最小均方估计(MMSE)。为了减少搜索的计算量,提出了利用多级搜索法将计算量控制在合理可实现的范围。仿真表明,该方法的滤波不受状态初值误差的影响,滤波收敛速度接近无初值误差时的EKF、修正协方差扩展卡尔曼滤波(MVEKF)方法。

机载单站对运动目标无源定位跟踪算法

针对无源定位系统中,机载单站相对于运动辐射源目标作为状态模型,在测方位角及其变化率基础上,引入多普勒频率变化率参数构建观测模型。常用的扩展卡尔曼滤波(EKF)存在不稳定和精度低的问题,采用修正增益的扩展卡尔曼滤波算法(MGEKF),找出修正函数矩阵,实现定位状态滤波估计。仿真结果表明,MGEKF算法较之EKF算法有较高的定位精度和较快的收敛速度。