超长单基线干涉仪测向方法及对定位性能的提升

提出利用超长单基线来放大天线阵略微转动引起的干涉仪相位变化以获得可观测性,并通过相位周期的计数,单基线实现了高精度、无模糊测向。克服了传统高精度干涉仪需要多条基线才能解模糊的问题,减小了设备量。推导了超长单基线干涉仪测向公式,分析了测向误差,指出采用该方法后对系统测向和定位性能的提升。通过仿真验证了该方法的测向精度和定位精度,分析结果表明该方法可获得高测向精度和定位精度,同时可提高定位速度。

单基线干涉仪无模糊测向方法

为实现单基线干涉仪无模糊测向,需要解算出相位周期数。通过转动干涉仪天线阵可测量出一段相位-方位曲线,然后遍历所有可能的相位周期数。将该段曲线与干涉仪理论的相位-方位曲线在不同起始方位进行对比,统计天线阵转动角度范围内测量相位值与理论相位值差值的方差。相位差值方差最小时对应的相位周期数即为本次测量的相位周期数,从而实现单基线干涉仪解模糊。

单基线PolInSAR反演算法研究

极化干涉合成孔径雷达(PolInSAR)测量是一种集极化雷达(PolSAR)和干涉雷达(InSAR)测量技术于一体的新的对地观测技术,利用极化干涉雷达数据反演地表植被参数特别是森林的垂直结构参数是当前极化干涉研究的热点问题。经典的单基线PolInSAR反演算法是Cloude和Papathanassiou提出的三阶段反演算法,但是该算法在相干值估计、直线拟合和散射体去相干估计等方面都存在着误差,直接影响反演精度。该文提出了一种新的基于统计特征和PolInSAR相位最优化算法的反演算法,并采用PolInSAR模拟数据验证了该算法的有效性。

单基线PolInSAR森林高度反演方法研究

极化干涉SAR(Polarimetric SAR interferometry,PolInSAR)森林高度反演是当前雷达遥感领域的研究热点,近年来出现了多种单基线PolInSAR森林高度反演方法。为了给单基线PolInSAR反演森林高度的算法提供基础,并探索和发展效果更优的反演方法,使用Pol SARpro软件模拟森林平均高度为18 m的L波段(L=23 cm)全极化干涉SAR数据,研究了森林高度反演算法中的DEM差分法、RVoG法、复相干幅度反演法、混合反演法,并基于相干优化法对混合反演法进行了改进;为了更准确地对算法的性能进行比较,给出方位向为48 bin时各算法的距离向剖面的对比图,并选取图像的中间区域,对森林高度位于3~30 m的1 104个样本点,应用均值和均方根误差RSME对5种方法模拟的18 m森林高度进行比较。结果表明:森林高度平均值反演结果由大到小依次为:复相干幅度反演法、混合反演法、改进的混合反演法、RVoG法、DEM差分法,分别为19.40、18.31、18.12、10.55、10.05 m,均方根误差(RMSE)由小到大依次为:改进的混合反演法、混合反演法、复相干幅度反演法、RVoG法、DEM差分法,分别为1.06、1.48、3.49、7.51、8.04 m;说明DEM差分法与RVoG法反演的森林高度存在明显低估,复相干反演法出现明显高估且其离散程度最大,混合反演法和改进的混合反演法与真实值的误差分别为0.31、0.12 m,改进的混合反演法与真实值的相差最小,离散程度最小,均方根误差最小,反演结果最优。改进的混合反演法综合了混合反演法与相干优化法的优点,使其估计的地形相位的均方根误差最小(0.045 rad),森林高度与真实值的误差最小,均方根误差最小,并且具有一定的鲁棒性。

一种无须变换参考星的GNSS单基线卡尔曼滤波算法

处理单基线全球导航卫星系统观测数据可获取位置、时间、大气延迟等信息,其应用包括相对定位、时频传递等。为实现实时性,常采用卡尔曼滤波递归地估计各类参数;为确保可靠性,还需形成一组独立的双差模糊度,并将其正确地固定为整数。实践中,滤波函数模型较常采用双差观测方程(即双差滤波模型)。若在当前历元原先的参考星不再可视时,双差滤波模型则需要定义新的参考星,并"映射"双差模糊度预报值以确保滤波连续。此外,双差滤波模型所计算的接收机相位钟差估值吸收了对应于参考星的站间单差模糊度,因此当参考星变换后可能会发生"整周跳跃"。在仍将双差模糊度作为一类可估参数的前提下,本文推导出以站间单差观测方程为滤波函数模型的算法(单差滤波模型),并证明了其与双差滤波模型具备理论上的等价性和实施上的差异性。与双差滤波模型相比,单差滤波模型不再需要"映射"双差模糊度预报值等运算,从而具备了更高的计算效率和灵活性;单差滤波模型所提供的接收机相位钟差估值也不受"整周跳跃"的影响,因此特别有利于频率传递应用。

基于先验信息的分布式星载单基线SAR/ATI方法

在综述了分布式星载SAR/ATI技术的基础上,阐述了单基线SAR/ATI技术的原理和杂波、噪声对检测、测速性能的影响,给出了一种基于先验信息的单基线SAR/ATI检测和测速方法,最后基于多功能的天基雷达仿真系统进行了仿真实验和性能分析。

基于单基线干涉测量的GEO卫星轨道测定与验证

干涉测量具有被动式测量特点,对空间非合作目标轨道监测具有天然优势。利用5.5公里基线干涉测量系统,针对GEO卫星开展了差分干涉测量实验。引入群时延辅助的相时延处理技术,GEO卫星干涉测量噪声约9.4ps。基于"2小时标校-13小时跟踪-2小时标校"的长时差分观测模式,GEO卫星干涉测量误差约0.267ns,定轨解算星历与精密星历最大径向偏差为35.7公里。结果表明,单基线干涉测量可以收敛解算GEO卫星轨道,实现较高精度的GEO卫星轨道被动式监测。

基于TMS320C6678的单历元单基线“北斗”测姿算法的实现

针对姿态测量的高精度问题和实时性,以及基于载波相位的"北斗"测姿算法中最小二乘模糊度去相关平差(LAMBDA)算法的高复杂运算,选择TI公司高端处理器中的C6678多核数字信号处理器(DSP)作为单历元单基线"北斗"测姿算法实现平台。根据算法的特点采用数据流模式对DSP多核进行任务分配:DSP的CORE0专门负责与"北斗"接收机UDP(User Datagram Protocol)通信,将"北斗"测姿算法中的各个分部算法分配到另外3个DSP CORE中执行并利用基于消息队列方式的核间通信技术进行数据核间通信。利用OEM617D"北斗"接收机采集的实时"北斗"数据,经过在多核DSP算法处理上运行后,将结果与Matlab仿真结果对比,表明本设计可满足"北斗"测姿的精确性和实时性要求。

一种单基线二维地下管廊无线定位方法

针对地下管廊中的人和物精确定位需求,结合管廊窄且长的特点,提出了一种适用于地下管廊定位的单基线二维定位算法。该算法以基于最大似然到达时间(TOA,Time of Arrival)定位算法为基础,通过将三个定位锚点等间隔一条直线地部署在管廊顶部,实现人和物在管廊平行切面的二维定位。文中既探讨了锚点之间的间隔大小和定位精度的关系,又研究了标签和锚点之间的距离对定位精度的影响,并通过Matlab仿真实验得出了几种最优锚点部署方案。理论和仿真分析证明该算法是有效和可行的。

基于二维单基线的单星高精度无源定位算法

针对长短基线干涉仪定位系统设备量大、系统复杂的问题,提出了基于运动学原理的单星高精度无源定位技术。以模糊相位差和相位差变化率为观测量,并采用三通道二维单基线阵列构型,充分利用长基线相位差定位精度高的特点,并结合相位差变化率的无模糊特性,通过粒子群改进算法实现高精度的定位。仿真结果表明,该算法定位精度高,定位性能接近CRLB。

基于新体制的单基线定位技术研究

结合工程应用,研究单基线利用模糊相位差对地面固定目标的高精度快速定位方案与关键技术,分析自适应随机惯性权值粒子群算法的性能。仿真结果表明,通过优化和改进,基于新体制的该算法能获得较好的定位性能。

单基线干涉仪无模糊测向理论研究

首先分析了传统单基线干涉仪产生测向模糊的原因,然后在干涉仪时差分析理论的基础上,提出了单基线干涉仪无模糊测向方法,建立了相关的理论模型,并通过仿真验证了其有效性与实用性,从而为该理论的后续工程应用奠定了前期基础。

基于方位多假设的单基线干涉仪定位方法

为了解决机载单站无源定位系统中一维单基线干涉仪测量相位差信息的模糊问题,改进仅利用相位差变化率定位方法,将模糊相位差作为有效的定位参数,提出一种基于方位多假设的单基线干涉仪定位方法。利用模糊相位差和相位差变化率初始化辐射源目标的可能距离方位信息,并通过高斯-扩展卡尔曼滤波(GS-EKF)算法解算辐射源目标位置。所提方法克服了仅利用相位差变化率定位受观测平台机动影响的缺陷,有效缩短了定位时间,同时不必考虑解相位模糊,定位性能均优于仅利用相位差或相位差变化率的定位方法,在实际工程运用中可以降低设备复杂度和成本。

GPS单基线变形监测精度分析

用实验的方法,分析常规条件下,GPS单基线变形监测的精度,求取了相应时段能够达到的精度指标。

VLBI单基线解算地球自转参数的秩亏性证明

本文由VLBI延迟观测的基本方程出发,证明了VLBI单基线观测解算地球自转参数时存在的秩亏性。

对频域非完整信号的单基线干涉仪测向

随着信号多样性的发展和超宽带信号的广泛应用,信号的瞬时带宽越来越大,造成目前正在使用的大量窄带侦察接收机无法完整接收到该类信号的所有频谱分量,但是对此类信号进行测向又是电磁频谱监测和电子侦察的迫切需求。针对这一情况,分析了在接收机带宽小于信号带宽条件下信号接收的畸变问题,建立了频域非完整信号的数学描述模型,以此为基础利用单基线干涉仪无模糊测向理论实现了对该类信号的有效测向,并分析了这一过程中非完整频域相位信息的综合处理方法。仿真结果表明,对超宽带通信和超宽带雷达均可有效获得信号的来波方向,从而验证了该方法的可行性和实用性。

恒电长度单基线相干测向系统

叙述了恒电长度单基线相干测向的基本原理、系统组成和系统的测向误差,并指出了这种测向方法具有恒单值视角的特点。它是小型设备中获取高测向精度的方案之一,同时也是替代比幅测向的好方法。

GNSS自动化变形监测单基线解算与组网平差成果对比分析

GNSS自动化形变监测方法具有现势性强、自动化程度高、全天候作业等一系列优势,在水利水电工程安全监测领域得到越来越广泛的应用。为验证自动化监测系统解算的单基线法的可行性,本文引入模型及算法更为完善的约束网平差法做为基准进行对比分析。实验结果表明,两种方法在变形量、变形趋势等方面不存在明显差异,验证了基于单基线极坐标法的GNSS自动化形变监测方法的可行性。

GPS单基线静态、快速静态及RTK精度比较探讨

文章介绍了在艰苦条件下用GPS单基线静态定位方法替代快速静态方法和RTK方法进行平面测量,并比较和分析了3种测量方式的精度,提出了单基线静态测量方式高程定位精度差的原因和建议。在条件极为艰苦、测量精度要求不高的情况下,比如测量水文大断面、放样钻孔等,如果RTK流动站接收不到基站信号,单基线静态不失为一个好方法。只要观测时间足够长,观测条件比较好,观测距离适中,不出现人为错误,单基线静态还是可以作为一种有效方法使用。

北斗单历元基线解算与恒星日滤波算法

对单历元相对定位解算方法进行了研究,编制了相应的北斗数据处理软件,对两条1 km以内的短基线数据进行了测试。根据基线解算结果提取了测站的多路径误差时间序列,并通过最大相关性分析确定了多路径误差的周期,在此基础上提出了适用于北斗系统的恒星日滤波算法。