遮挡环境下基于航海雷达的舰船目标跟踪方法研究

[目的]针对无人艇平台航海雷达在舰船目标跟踪中因障碍物遮挡而造成的目标航迹断裂问题,需综合利用环境先验信息,以提高雷达探测受限时目标跟踪航迹的连续性。[方法]通过提出遮挡环境下的综合概率数据互联(IPDA)算法,即O-IPDA,对环境遮挡情况进行实时预判;在遮挡环境中通过采用低检测概率和针对性设计的存在状态概率转移矩阵,以维持目标跟踪的连续性。[结果]在单目标跟踪场景中,当目标被暂时遮挡时,O-IPDA可以避免目标因持续性漏检而丢失,以保持跟踪航迹的稳定性,其中算法的抗遮挡能力取决于O-IPDA存在状态概率转移矩阵中的相关参数设置。[结论]O-IPDA目标跟踪方法具有一定的抗遮挡能力,可为航海雷达单目标跟踪研究提供参考。

宽轴比波束双频带北斗导航天线设计

[目的]为了有效拓宽北斗天线3 dB轴比波束宽度,提出一种加载寄生单元的开槽叠层微带贴片天线。[方法]通过叠层基板结构实现北斗双频带特性,并通过开槽拓宽双频段带宽,在贴片边缘切角实现双频带圆极化;同时在贴片周围加载L形寄生单元来拓宽天线的3 dB轴比波束宽度。[结果]实测和仿真结果吻合度较高,在北斗B1和B2频段的相对带宽为3%和7.5%;3 dB轴比波束宽度可达到180°和176°;增益最高可达6 dBi。在北斗接收机试验中,天线搜星数量能达到17颗以上,定位精度在米级以内。[结论]所设计的双频带北斗导航天线具有宽轴比波束宽度和高定位精度,研究结果可为小型北斗导航天线的设计提供参考。

针对闭环大时延的GNSS数字锁相环路设计

在GNSS终端方案设计中,跟踪环路闭环大时延将导致传统数字跟踪环路模型与实际模型的偏离,极大限制了归一化噪声带宽的约束极限,从而影响了环路的动态性能及跟踪精度。为解决这一问题,通过分析环路噪声带宽或相干积分时间发生变化对跟踪环路Z域离散模型极点位置的影响,采用参数化根方法设计了数字环路滤波器,实现了高延时情况下数字锁相环路的稳定工作。实验结果表明,相比于传统跟踪环路,在闭环时延100 ms情况下,考虑闭环大时延设计得到锁相环路的归一化噪声带宽能够实现从0.08到1.321的扩展,对于高动态、弱GNSS信号的跟踪及后续导航解算具有重要意义。

航海雷达通信一体化信号峰均比抑制

为解决基于正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)的雷达通信一体化信号中固有的峰均比(peak-to-average power ratio,PAPR)较高的问题,将OFDM信号数据块结合P4码进行系数加权,提出一种改进的选择映射(selected mapping,SLM)算法(记为PSLM算法)。该算法对信号分组形成OFDM信号数据块,生成与数据块数量相等的P4码,将其量化后移位形成具有若干列的相位旋转因子矩阵。利用该矩阵对每个数据块中的信号进行加权后再进行逆快速傅里叶变换,选择PAPR最低的信号通过雷达发射端发射出去。仿真结果表明,该算法在降低计算复杂度的同时可以实现PAPR抑制,且采用该算法后的一体化信号具有类似图钉形的模糊函数。

人工磁流源辐射VLF波的传播特性研究

利用大功率高频(HF)电波对多个电离层区域进行调制加热,使电离层中的自然电流产生振荡,被调制的电流组成VLF磁流源,以此作为辐射VLF波的小环天线。利用全波解的方法对磁流源向下辐射的电磁波在电离层中的传播进行数值模拟,计算出在海面上的场强,分析在不同电离层参数和地磁场参数条件下对传播衰减的影响。结果表明:VLF磁流源的磁偶极矩与调制频率和加热功率有关,调制频率越低,加热功率越大,所产生的磁偶极矩越大。调制过程中所产生的电子温度变化对电磁波的传播衰减影响很小,而地磁场参数对传播衰减的影响较大。

双曲线与圆圆定位最优岸台分布算法研究与比较

对于陆基无线电导航系统,为了得到最优的岸台分布算法,尽可能通过改善岸台分布提高工作区的定位精度,通过理论分析与仿真,详细研究与比较了双曲线定位和圆圆定位两种定位方式下的工作区某点GDOP值与岸台布局之间的关系,同时研究并对比了同一岸台布局下两种定位方式的定位精度分布,仿真结果表明双曲线定位方式要优于圆圆定位方式,并得到两者最佳的岸台分布方案。

ALPHA导航差分修正概念与定位方法研究

研究了ALPHA导航差分修正数据、差分定位的概念,给出了差分修正及差分定位数学算法,并通过这些算法得到了差分修正数据,使ALPHA导航系统的定位精度与使用预测修正法时相比提高了一个数量级。

“长河二号”系统在我国南海的定位误差分析

运用C编程语言和MATLAB工具仿真分析了"长河二号"系统在南海的几何定位因子分布,仿真结果表明:"长河二号"系统在南海大部分海区定位误差较小,但是在部分海区定位误差较大,尤其是在(φ17°N,λ119°E～φ21°N,λ121°E)附近海区甚至不能定位。并对两种降低"长河二号"系统定位误差的方法(建立罗兰—C小台链,多台链交叉定位)进行了几何定位因子评估,评估结果表明这几种方法是可行的。

海上甚高频数据通信系统中的多径时延

为改进传统的海上甚高频(Very High Frequency,VHF)的模拟通信方式,实现海上通信现代化,针对国际灯塔与航标协会(International Association of Lighthouse Authorities,IALA)和国际海事组织(International Maritime Organization,IMO)提出的VHF数据通信系统(VHF Data Exchange System,VDES)研究计划,建立基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的数据传输模型.海上无线信道的多径时延的确定是建立OFDM系统的关键,因此通过建立海上无线信道的多径传播模型分析和计算海上无线信道的多径时延.通过实验证明,该方法能够获得较低的误码率,有效实现海上VHF数据通信.

俄罗斯甚低频导航系统用于我国近海的定位精度分析

使用C语言对俄罗斯甚低频导航系统 (即α系统 )在我国近海的定位精度几何因子进行了解算 ,并用Matlab对其分布和变化情况进行了分析。由分析结果可知α系统在我国近海具有较好的定位精度 ,它可以提高长河二号系统导航定位的精度和可靠性 ,是我国导航定位的可利用资源。

一种改进的卡尔曼滤波定位算法研究

研究了一种改进的卡尔曼滤波导航信号定位算法:通过测量每次接收机得到的伪距观测量及伪距变化量,估算出接收机的位置、速度,实现无线电导航系统的定位解算.该方法不直接使用卡尔曼滤波器来估计载体的状态,而是用滤波器来确定状态的误差,减小了运算误差,有效提高了定位精度.在进行参数估计时不需要贮存大量的测量数据,能够方便地进行动态测量数据的实时处理.该方法已经应用在导航定位解算中,仿真结果和实际应用验证了该方法具有快的收敛速度和高的定位精度.

组合导航系统的加权数据融合算法

单一导航传感器的不确定评定分为:对不确定度大的观测值赋予小的权值,对不确定度小的观测值赋予大的权。再根据组合不确定度最小的原则,采用拉格朗日乘数法进行加权值求解。最后,通过对双组合导航系统的加权数据融合,证明该法具有较高的融合精度,同时也为加权数据融合法的加权因子分配提供了较好的途径。

GPS船舶监控系统的设计

设计了集中差分式 GPS船舶监控系统 ,研究了应用在 GPS位置差分和船舶定位中的集中差分算法和卡尔曼滤波 。

无线传感网络的海上多信道通信技术

在现代海上通信系统中,基于多信道传输的无线通信技术因具有良好的信道吞吐容量及较高信号传输率而应用广泛。但海面多信道传输具有多径干扰及通信传输网络在多信道分布不均匀的缺点,因而基于无线传感器的信号采集及传输网络在海上开发及军事方面也得到了应用。本文在研究现代海上无线传感网络及多信道通信系统的基础上,利用分簇原理设计优化现有的多信道无线传感网中的MAC算法,并进行仿真。

论AIS远程船舶报告系统的建立

标准的 AIS覆盖范围有限 ,它取决于 VHF的作用距离 .为了更有效地实施水上交通管理 ,提高交通效率以及保护海洋环境 ,主管机关的管辖区域有必要扩展到更大的范围 .而 AIS远程船舶报告系统有助于船舶远程自动报告的实施 ,使主管机关能在更远的距离上对船舶交通进行监控 .文中着重介绍建立基于 AIS的远程船舶报告系统的重要性 ,它的工作模式、报告格式和系统的结构及运行 .

基于MAX2769B的多系统兼容GNSS中频采样器设计与实现

GNSS软件接收机具有算法灵活性高、更新方便等特点,逐步发展为一种较为流行的卫星导航研究与应用平台。从处理多频多系统的角度出发,介绍射频前端的基本结构,对比了几款单芯片GNSS射频解决方案,详细介绍一套基于MAX2769B的多频多系统兼容中频采集系统的设计与实现过程,给出了多系统兼容的参数配置方法。对于采样器研制过程中与性能关系较为密切的部分,提供了设计参考建议与测试流程。针对设计的采样器,测试了其采集GPS系统L1频点信号的性能,并通过后端的软件接收机处理得到了信号捕获、跟踪、测量与定位结果,基于这些结果对中频采样系统的基本功能、多频处理能力等进行了分析和评估。

南海罗兰C台链远海工作区地波传播修正模型的初步确定

该文在理论研究的基础上选定了远海时差修正模型的形式。通过对八八年七月和八九年五至六月实验数据的分析处理初步确定了修正模型。由该模型计算的时差修正值与实验测量值偏差的均方根值为0.2～0.3μs。

拖曳天线用于无线电导航定位试验研究

针对拖曳天线用于水下接收无线电信号进行导航定位开展了导航定位拖曳天线技术研究,并在某海区进行了拖曳天线用于无线电导航定位的综合性试验,试验取得了成功。试验研究表明,利用拖曳天线进行水下无线电导航定位是可行的,为无线电导航定位仪实现水下定位开辟了一条新的道路。本项试验的成功具有非常重要的意义。

现代无线电导航设备在航海中的应用

分析了现代航海对导航设备的要求，论述了当前无线电导航设备在航海中的各种应用。

利用DGPS测定船速和计程仪改正率

此文阐述了利用DGPS接收机定位精度高的特点 ,按照测定船速的基本原理 ,提出在非测速场测定船速和计程仪改正率的方法 ,并简单叙述了用此方法测定船速的原理、优点、注意事项及误差因素。