基于相差变化率的GSM-R干扰源直接定位技术

移动通信运营商在铁路沿线部署了公众移动通信网络,采用的数字全球通信系统(Global System of Mobile Communication, GSM)原理和制式与铁路全球移动通信系统(Global System of Mobile Communication for Railways, GSM-R)完全相同,对GSM-R造成了一定干扰。为了对这些干扰源进行定位,提出了一种基于相差变化率的干扰源定位技术。该技术基于二元阵列接收系统,根据阵元与干扰源之间的时空关系,初始以方位角的变化率与干扰源位置建立关系模型,借助微分变形建立了以相差变化率为自变量的干扰源位置求解模型和解算方法。为了避免采集数据中的异常样本对最终的定位结果产生影响,设计了一种基于孤立森林的异常样本过滤算法,利用数据点自身的特征属性构建多维特征空间实现异常数据点的检测和消除。搭建实景环境对铁路沿线无线电数据进行采集并开展数据分析工作,结果表明所提基于孤立森林的异常样本过滤算法能够有效剔除异常数据,提高整体样本的质量。使用相同的已知位置干扰源无线采集数据开展与基于频差变化率的定位方法和基于振幅变化率的定位方法的定位能力对比试验,统计不同方法对于每个干扰源的最小定位误差,结果表明基于频差和振幅变化率定位方法的平均定位误差分别是所提方法的7.18、20.73倍,证明了所提方法的定位精度显著优于基于频差变化率的定位方法和基于振幅变化率的定位方法,具有较高的定位精度。

相差变化率的无模糊测量

首先,描述了基于多通道相差测量的相差变化率表示式,通过将对应于基线长度的时差项从相差变化率中剥离出来,提取得到了一个在单位长度上表征波长整周数和相差的差分特性的函数。随后所做的模拟计算发现,单位长度上的程差差分函数的变化是极有规律的,直接通过对实测获得的相差差分值域的判别,就能确定相应的校正数,由此得到的与波长整周数差分项无关的、且与原程差差分函数等值的函数表示式。本文的研究结果无疑为与相位测量相关的工程实用化设计提供了一种很有力的技术支撑。

相差变化率的无模糊多通道检测及在单站无源定位中的应用

文章描述了相差变化率的多通道相差以及无模糊检测方法,以及长基线测向解。在此基础上,将基于相差变化率的定位测距方程转化为短基线相差测向和无模糊程差差分的组合函数,一方面借助一维等距双基阵所测得的相差值解算对应于长基线的无模糊程差差分值,另一方面利用短基线相差测向仪给定目标的方位值,由此给出了一种无需求解长基线相位模糊和波长整周数差值的单基站定位方法。

机载平台相差变化率的多通道相移检测

基于相移与频移间的函数关系,提出了一种通过多通道相移测量获得机载平台相差变化率的新方法。首先,利用在由相位干涉测向所给出的到达角与在多普勒频移方程中所包含的前置角之间的互余关系,描述了频移的相差检测方法。然后进一步通过对距离–相差方程的微分导出了相差变化率的多通道相差检测方法,并同时亦从理论上证明了相位变化率是可通过测频而获得。在此基础上,由相差变化率测距的方法间接验证了基于多通道相差测量的相差变化率的计算公式的正确性。尽管误差分析表明基于多通道相差测量所获得的相差变化率的测量精度还较差,但与通过双通道鉴相测频获取相位差变化率的测量方法相比,多通道相差检测可避免因被测量的频差间隔值太小,等效测量时间很短,使测量误差变得很大的问题。同时,多通道相差检测的优点还在于一次测量即可实时获得相差变化率,因无需通过延长观察时间来积累足够的相位差序列的长度,故无需限定载机的运动速度。

机载平台相对角速度的无模糊相差检测

描述了相差变化率的多通道相差以及无模糊检测方法，以及长基线测向解。随后通过对相差测向式微分，即可直接得到基于相差变化率和方位角测量的机载平台相对角速度计算公式。在此基础上，一方面借助一维双基阵所测得的相差值解算无模糊程差差分值，另一方面利用短基线相差测向仪给定方位值，即可实现对机载平台相对角速度的无相位模糊检测。误差分析则表明，在综合考虑了相差、角度和速度的测量误差之后，具有实时测量性能的新方法可实现小于3mrad／s的测号精度．

机载平台径向加速度的无模糊相差检测

由径向加速度的数学定义,通过对距离与相移之间的函数进行二次微分即可获得基于相差变化率测量的径向加速度解析表达式,进一步利用相差变化率的无模糊检测方法即可得到径向加速度的无模糊相差检测解。

一种利用短基线程差测量值递推长基线几何参数的方法

利用单基中点相差测向式可导出了适用于任意基线长度的相差变化率测距式,利用相差变化率的多通道检测方式,可将相差变化率测距式改写成基于程差差分的函数。在此基础上,可导出对应于长短基线的单位长度上程差差分函数的比例关系式,由此就能利用短基线一维双基阵列的程差测量值递推得到基于虚拟长基线的一维双基阵列的几何参量,由此还能实现基于虚拟长基线的定位测量。