一种卡尔曼滤波与粒子滤波相结合的非线性滤波算法

提出一种基于卡尔曼滤波与粒子滤波的非线性滤波算法.这种方法对于状态变量服从线性变化而观测方程为非线性的动态系统模型具有显著的效果.首先使用粒子滤波对状态变量进行初估计,然后对估计结果进行卡尔曼滤波,另外推导出该系统模型下状态变量估计误差的克拉美劳下界.通过计算复杂度分析及仿真实验验证,表明新方法与标准粒子滤波算法复杂度相当,但参数估计精度要高于标准粒子滤波以及扩展卡尔曼滤波算法,估计误差甚至要低于系统模型的克拉美劳下界.

目标海拔已知的信号到达幅度比无源定位方法

信号到达幅度比方法因测量简便,可实现对窄带信号的无源定位而广泛应用于射频定位系统、无线传感器网络和声源定位中.当目标海拔已知,将其作为定位方程的约束条件可实现对目标更精确的定位,而现有方法没有考虑这个问题.对此本文建立了海拔约束的信号到达幅度比无源定位模型,推导了定位精度的克拉美劳下界,并提出了一种基于Newton迭代的定位算法.理论推导表明该算法在测量误差服从方差较小的零均值高斯分布时能够达到克拉美劳下界,仿真结果与理论推导一致.无线电栅格化监测试验网的验证结果表明,对系统幅度误差进行校正后,该方法能够实现对辐射源的准确定位.

基于部分相关的LFM脉冲全参数估计

针对线性调频(LFM)脉冲信号的侦察问题,提出了调频率、中心频率、信号到达时间、脉宽全套参数集的估计方法。首先,使用分数阶傅里叶变换(FrFT)对信号的调频率与时频关系进行估计;紧接着选取部分相关脉冲对信号进行积累,利用自相关处理完成中心频率、信号到达时间、脉宽参数的估计;然后推导了估计参数的克拉美劳下界(CRLB),分析了信噪比对估计误差的影响;最后分析了部分积累脉宽对估计误差的影响,给出了积累脉宽的选择范围。仿真分析表明,调频率估计误差几乎达到CRLB,在信噪比0 dB、基带与调制参数均未知的条件下,中心频率估计均方根误差约为10^(-1)MHz数量级,信号到达时间和脉宽估计均方根误差约在10^(-1)μs数量级。参数估计误差受到相关脉冲宽度的影响,随着相关脉冲宽度的增加,估计误差呈现先减小后增大的趋势。所提方法特别适用于脉压、合成孔径等新体制雷达的侦察。

辐射时序对单站无源跟踪性能的影响

针对射频隐身平台采取辐射时序控制的情况,以基于角度/相位差变化率/多普勒频率变化率的单站无源跟踪为例,研究了辐射时序与跟踪性能的影响关系。在辐射源做匀速运动的假设下,采用克拉美劳下界方法,建立了辐射时序对跟踪性能的影响模型。模型综合考虑了辐射时序、观测量误差、导航误差等因素,与具体的跟踪算法无关,因此具有实用性和客观性。基于影响模型的仿真分析,揭示了辐射时序不同特征对跟踪性能的影响规律,为射频隐身平台辐射时序设计提供了初步的理论指导。

复杂电磁环境下北斗干扰源的协同定位技术

针对于复杂电磁环境下对北斗干扰源的定位需求,提出利用到达时间差TDOA和到达频率差FDOA的协同定位方法,建立干扰源协同定位算法的数学模型,进行迭代求解和结果评估,分析定位算法的克拉美劳下界。仿真结果表明,该方法具有较好的定位精度和算法性能。

一种适应高多普勒频偏的突发传输高效导频图案

导频符号辅助调制技术广泛应用于数字通信系统的突发传输。在频偏范围较大和信噪比较低时,现有的前后式导频方案的频偏估计误差会远高于理论下界。该文研究了频偏估计最大似然检测量的主瓣和旁瓣分布,分析了对称分布导频图案在频偏估计时的模糊问题。在此基础上提出了一种新的混合对称式导频图案,并给出了相应的参数选取原则。新导频图案能够在较低的信噪比下具有大的频偏估计范围和较高的估计精度。仿真结果验证了新导频图案的良好性能。

未知包络多分量线性调频脉冲信号参数估计

针对雷达侦察中的未知包络线性调频(LFM)信号参数估计问题,基于时频分析与相干积累,提出了脉冲数、调频率、中心频率、时延和脉宽参数的估计方法。利用时频分析对脉冲数与调频率进行粗估计,结合分数阶傅里叶变换(FRFT)完成脉冲数与调频率精估计;进行局部相干积累,提取中心频率、时延和脉宽。仿真分析表明:多分量LFM信号中的强脉冲可能对弱脉冲信号的参数估计产生干扰。针对该问题,在FRFT域对强脉冲进行了遮蔽处理。推导了估计参数的克拉美劳下界,并对估计误差进行了分析,结果表明:对于多分量LFM脉冲信号,遮蔽强脉冲信号后,弱脉冲信号的脉宽估计精度可显著提高。

一种迭代频偏估计算法

提出一种适于低信噪比条件下工作的数据辅助型(data-aided)频偏估计算法。计算接收信号自相关函数的辐角,基于最大似然策略合成频偏估计,并通过迭代消除估计模糊。仿真结果表明:迭代算法具有较大的频偏估计范围(估计范围达±40%符号速率),与M&M算法相比,迭代算法信噪比门限有接近3dB性能改善,其估计性能更接近FFT最大似然算法和克拉美-劳下界(CRLB),并且计算量有所降低;基于迭代算法的简化版本与迭代线性预测(ILP)算法相比信噪比门限更低,并且降低了计算复杂度。

基于粒子滤波和交互多模型的移动定位方法

为提高非视距情况下移动辐射源的定位精度,提出一种改进的交互粒子滤波算法.该算法对目标运动多模型和信号到达时间差测量噪声分布多模型联合建模.在交互多模型状态更新中利用粒子滤波对目标时变状态以及视距/非视距混合信道参数进行估计,抑制了非视距测量误差对移动定位的影响.仿真结果表明,改进算法的性能要优于现有的视距条件运动多模型和视距/非视距条件单一运动模型的定位算法,并且定位误差接近于推导的后验克拉美劳下界.

基于ZigBee的LS频偏估计改进算法

针对无线信道的多径干扰特性,本文对基于最小平方(LS)误差准则的数据辅助式频偏估计算法进行改进,提出一种根据训练序列或前导符的相关性进行频率偏移估计的改进算法.在ZigBee协议条件下的仿真结果表明该改进算法的均方误差优于BAF(best angular fit)算法的均方误差.当信噪比(SNR)大于9 dB时,该算法的频偏估算精度接近于粗略频偏估计与精细频偏估计相结合的估计算法,其估算均方差接近克拉美—劳下界(CRLB).因此,在大城市无线信道环境下,该算法能满足基于ZigBee技术的无线自动抄表的通信要求.

低轨单星测频定位技术及其精度分析

在低轨单星测频定位中,网格搜索算法在高精度搜索时运算量大,且泰勒展开迭代方法存在定位不收敛的问题。为此,提出一种基于网格搜索与泰勒展开迭代相结合的定位方法。利用网格搜索算法实现粗定位,将该定位结果作为初始值代入泰勒迭代算法,从而对目标进行高精度定位。推导地球表面约束条件下低轨单星测频定位精度的克拉美劳下界,分析各种因素对定位精度的影响,仿真结果表明,在星下点两侧附近区域,低轨单星测频定位方法能够有效地实现对目标的定位。

多站交叉定位相对GDOP及其测向站分布问题研究

针对两站测向交叉定位的相对几何稀释度难以推广到多站情形的问题,提出一种加权平均距离来重新定义相对几何稀释度。在此基础上探讨了最优RGDOP值与达到该最优值的条件,并给出了计算公式和验证实例。在各测向站到目标的距离已知但不满足全局最优条件时,进一步分析了最优RGDOP值与测向站分布问题,给出了相应的结果。

差分混沌键控系统接收信噪比评估

本文研究了在多径瑞利衰落信道下差分混沌键控（DCSK）系统的接收信噪比（SNR）评估问题。通过使用数据信息和导频信息及基于最大似然（ML）准则,推导了数据辅助（DA）和非数据辅助（NDA）场景下DCSK系统的SNR估计器。为了衡量SNR估计器的有效性,推导全数据辅助（FDA）估计器和NDA估计器的克拉美-劳下界（CRLBs）。仿真结果表明,在大的扩频因子下,SNR估计器的性能能够很好地靠近CRLBs。最后,将NDA估计器用于具有信道编码的DCSK系统,设计一种盲迭代信道估计与译码器,结果表明,瑞利多径衰落信道下,盲迭代译码器获得了很好的误码率（BER）性能。