鲁棒的DME/DME/SINS组合导航算法

测距仪/测距仪/捷联惯导系统的组合导航系统是区域导航中常用的导航源。提出了一种鲁棒的测距仪/测距仪/捷联惯导系统组合导航算法。首先以捷联惯导系统误差方程为基础建立起卡尔曼滤波的状态方程;其次推导斜距误差与系统状态变量间的数学关系,并以此建立量测方程;最后针对测距仪输出的斜距中的野值影响导航精度这一问题,采用一种鲁棒性能较好的基于Huber的卡尔曼滤波算法实现信息融合。实验结果表明,所设计的组合导航算法可以满足一类区域导航的需求,由于采用了基于Huber的卡尔曼滤波算法,算法鲁棒性较好,能有效应对量测野值对系统精度的干扰。

基于高阶幂的单快拍LDACS系统波达方向估计

L波段数字航空通信系统(L band digital aeronautical communication system,LDACS)是未来航空宽带通信重要的基础设施之一,针对LDACS信号容易受到相邻波道大功率测距仪(distance measuring equipment,DME)信号干扰的问题,提出了联合正交投影干扰抑制与单快拍稀疏分解的波达方向(direction of arrival,DOA)估计方法。通过子空间投影抑制DME干扰,然后使用单快拍数据构建伪协方差矩阵,对伪协方差矩阵求高阶幂,之后进行奇异值分解,并利用约束条件求解稀疏解得到期望信号来向的估计值。所提方法使用高阶伪协方差矩阵降低了噪声影响,仅用单快拍就可以准确估计LDACS信号的入射方向。仿真结果表明,改进单快拍高级幂(improved single snapshot high order power,ISS-HOP)L1-SVD算法的估计精度优于ISS-HOP-MUSIC算法。该方法可以有效抑制DME干扰,提高OFDM接收机性能。

实现PBN技术的陆基DME台选择算法

航路飞行阶段的导航台选择是区域导航(area navigation,RNAV)运行的主要环节。在RNAV选台过程中通常会遇到换台频繁或台站跳变问题。根据测距机(distance measure equipment,DME)/DME导航方式提出了实际导航性能(actual navigation performance,ANP)的计算方法,并通过设定ANP阈值结合最小ANP值的方法设计航路飞行阶段DME台站选择算法。对京沪航线及其周围的DME台站数据进行了仿真实验,结果表明,该选台算法在满足导航精度要求的情况下有效避免了换台频繁和台站跳变问题。

基于BSBL-BO算法的DME脉冲干扰抑制方法

针对测距仪(distance measure equipment,DME)信号干扰L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communication system 1,L-DACS1)正交频分复用(orthogonal frequency-division multiplexing,OFDM)接收机的问题,提出基于块稀疏贝叶斯学习边界优化(block sparsEbayesian learning-thEbound optimization,BSBL-BO)算法的DME脉冲干扰抑制方法。首先,利用OFDM接收机空子载波不传输有用信号的特点构造针对DME脉冲干扰信号的压缩感知模型;然后基于BSBL-BO算法重构DME脉冲干扰信号;最后在时域进行干扰消除。仿真结果表明,该方法比已有的脉冲干扰抑制方法具有更高的重构精度和更快的运算速度,进一步降低了OFDM接收机的误比特率,提高了L-DACS1系统前向链路传输性能。

基于几何精度因子的DME/DME地面台布局仿真

为了研究测距仪DME/DME地面台的布局模型,利用几何精度因子(geometric dilution precision,GDOP)进行导航精度的仿真。首先分析了DME单台无线电传输的最大直视距离,给出了DME/DME组合定位的布局模型。然后推算GDOP的算法公式,并且对布局模型的导航精度进行MATLAB仿真,在1200 m飞行高度层上分别对不同地面台数量进行说明。仿真结果表明,DME/DME地面台布局模型可以达到最优的多重覆盖并且GDOP表征的导航精度满足要求,GDOP随导航台数量增加而减小。

利用DME问答时序的飞机无源定位

针对多基测角交会、时差相差、时差频差定位系统复杂度高、同步要求高的问题,利用测距机(DME)系统测距模式中飞机与台站的通联关系,提出了一种对飞机无源定位的方法。已知地面DME台站位置和本机侦测点位置,通过对飞机地空测距询问信号、台站距离应答信号的到达时间、方位进行测量并进行解码分选,对解码分选结果进行关联聚类,再利用DME测距工作模式的随机询问特性进行询问-应答信号的时序匹配,最后根据配对信号的到达时间差、DME台站位置以及飞机方位对飞机进行计算定位。通过仿真分析证明了该方法的可行性,在固定DME台站位置已知的条件下该方法具有工程实践意义。

DME-42测距仪及其在运七-100型飞机上应用的研究

介绍了在国产运七－１００型选装型飞机上加装测距仪的方法，并介绍了测距仪ＤＭＥ－４２的工作原理和测试性能。

DME询问信号捕获的设计与实现

捕获询问信号是DME地面设备的一个重要功能组成部分。现役的地面设备中大多使用的捕获单元为分离器件电路设计,其电路复杂,控制难度大,改进与维护成本高。针对这些问题,本文设计采用ADC结合FPGA作为主要功能器件,并通过软件算法完成数字滤波、脉冲峰值提取和半幅点计算,实现询问信号的识别与捕获。不仅大幅减少元器件的使用,缩小设备体积,还可提高扩展性与可靠性。结合机柜验证测试,结果符合设计要求。

考虑磁差的鲁棒DME/VOR/SINS组合导航算法

测距仪(Distance Measuring Equipment,DME)/伏尔(Very High Frequency Omnidirectional Range,VOR)/捷联惯导系统(Strap-down Inertial Navigation System,SINS)的组合是实现区域导航的重要导航源,国内针对其开展的理论研究未考虑VOR台站磁差的影响;此外,当飞机飞行至台站上空附近时,方位测量中的野值将导致组合导航精度迅速恶化。针对上述问题,提出了一种改进的DME/VOR/SINS组合导航算法。首先,在建立状态空间模型过程中将磁差扩维进状态变量,以解决已有研究中存在的理论缺陷;其次,推导了DME斜距测量误差与位置误差间的数学关系,结合方位误差量测方程,建立卡尔曼滤波的量测方程;最后,采用一种鲁棒的基于M估计的卡尔曼滤波算法实现信息融合。测试结果表明,所设计的DME/VOR/SINS组合导航算法可以准确地估计出VOR台站磁差,显著提高了组合导航精度和算法的适用性;能有效应对方位测量值中的野值,具备较高的工程应用价值。

仪表着陆系统配置DME/P的可行性探讨

对DME/P和DME/N的区别和兼容性进行了介绍,分析了用DME/P代替DME/N的可行性,讨论了仪表着陆系统配置DME/P系统的可行性和必要性。

惯导平台下舰载光电设备舷角正交测距技术

受到海面高温、高湿以及舰载光电设备体积、激光测距功率等综合因素的影响,激光测距机在海天环境下威力大大减小,特别是远距离目标的测距能力几乎为零,依靠激光测距得到距离信息的舰载光电设备其对抗能力大大减弱。在惯导平台下通过速度滤波前馈实现电视闭环稳定跟踪并结合"舷角正交"测量技术,实现舰面环境下的目标测距。并在XX项目中得到较好的实际应用。实现该技术方法主要分为2步:当目标同时出现在2台光电设备视场内并且对比度满足图像提取阈值要求时,利用CA最小二乘滤波模型求出的惯导速度数据前馈到速度回路,结合电视脱靶量信息完成电视跟踪的闭环控制;将2台光电设备以舷角正交的方式进行目标信息交汇数据处理,得出距离信息。通过试验,验证了该技术可实现远距离目标的测距,海天环境下在测距精度不大于XX m时测距距离可达30 km,甚至更远,远远大于一般舰载激光测距系统。实现了舰载光电对抗设备远距离目标的无源测距,特别是提高了低空掠海目标的测距能力。在雷达静默状态下,可利用三维信息引导制导武器,实现对来袭目标的精确打击。

联合压缩感知与干扰白化的脉冲干扰抑制方法

针对L频段数字航空通信系统1(L-DACS1)以内嵌方式部署在航空无线电导航频段而产生的测距仪脉冲干扰(DME)正交频分复用(OFDM)接收机的问题,提出联合压缩感知与残留干扰白化的测距仪脉冲干扰抑制方法.首先接收机通过空子载波信道来观测测距仪脉冲干扰,并利用测距仪脉冲干扰在时域的稀疏特性,基于l1范数最小化约束的凸优化方法重构测距仪脉冲干扰;然后将重构的脉冲干扰转换到频域进行干扰消除;最后,接收机通过信号解交织器与逆正交变换器将残留的脉冲干扰转换为高斯白噪声,避免了残留干扰信号造成的突发性解调错误.仿真研究表明:联合干扰抑制方法可有效消除测距仪脉冲信号干扰,显著提高L-DACS1系统链路传输的可靠性.

联合正交投影与盲波束形成的干扰抑制方法

针对L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communications system 1,L-DACS1)以内嵌方式部署在航空无线电导航频段而产生的高强度测距仪脉冲信号干扰正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)接收机的问题,提出联合正交投影与盲波束形成的干扰抑制方法。接收机首先通过将接收信号矢量投影到干扰信号正交补空间的方法消除高强度测距仪脉冲干扰,然后利用OFDM信号循环前缀的对称特性,基于期望信号与参考信号矢量内积度量最大化准则得到波束形成权值,并通过波束形成方法提取OFDM直射径信号。计算机仿真表明:论文提出方法可有效克服测距仪脉冲及OFDM散射径信号的干扰,提高L频段数字航空通信系统1的链路传输的可靠性。

基于高阶统计量的L-DACS1系统自适应干扰消除技术研究

针对L-DACS1(L-band Digital Aeronautical Communication System Type 1)与DME(Distance Measuring Equipment)信号在时域、频域和低阶统计域干扰抑制不理想的问题,本文将L-DACS1与DME时频域交叠的干扰场景建模为确定性信号叠加高斯有色噪声的干扰量化模型,根据两者在高阶统计域的差异特性,提出基于三阶累积量的自适应滤波算法,并引入对数螺线函数改进变步长机制,实现自适应DME干扰消除.仿真结果表明:所提算法具有更高的干扰抑制比和更低的误比特率,但复杂度较高.相关结论可为L-DACS1系统的实际部署提供参考.

基于最大输出信噪比的L-DACS1接收机盲自适应波束形成算法

由于L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communication system1,L-DACS1)和民航测距机(distance measuring equipment,DME)系统的频谱有部分重叠,因此在L-DACS1接收机中需要考虑DME干扰的抑制问题。提出了基于最大输出信噪比的干扰抑制和盲波束形成算法。由于DME脉冲干扰的功率较大,首先采用子空间跟踪算法来得到干扰子空间,然后将接收数据向干扰子空间的正交补空间进行投影以抑制DME干扰。干扰抑制后,接收数据中只剩下正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)信号和噪声了。为了充分利用阵列天线的优势,采用了输出信噪比最大准则来进行波束形成,将天线方向图的主瓣对准OFDM信号来向,以提高接收机输出信号的信噪比。仿真表明,该方法不需要先验信息就能够在抑制干扰的同时进行盲波束形成,在OFDM信号来向上获得高增益的主瓣,进而提高输出信噪比;另外,所提的波束形成方法在输入信噪比较低的环境下依然能够形成稳定的波束,将主瓣对准信号来向。

载波偏置测距仪信号的循环平稳特性

针对L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communications system 1,L-DACS1)中存在的载波偏置测距仪脉冲干扰信号,首先建立测距仪(distance measure equipment,DME)脉冲信号模型,证明了载波偏置测距仪信号是循环平稳信号;随后理论分析并推导给出其循环自相关函数和循环谱的数学表示;最后仿真验证了载波偏置测距仪信号具有循环平稳特性的正确性。

L-DACS1系统干扰抑制与循环自适应波束形成方法

为了解决L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communication system,L-DACS1)正交频分复用(orthogonal frequency division multiplex,OFDM)接收机遭受测距仪(distance measuring equipment,DME)信号干扰的问题,提出了正交投影干扰抑制与循环自适应波束形成的空域滤波方法。首先,利用正交投影算法抑制DME信号干扰;然后,利用OFDM信号的循环平稳特性,构建循环自相关矩阵,通过奇异值分解得到波束形成的最优权矢量;最后,利用最优权矢量进行空域滤波。仿真研究表明,该方法可以在OFDM期望信号上形成稳定的主波束,同时能够抑制DME信号干扰。且所提方法具有复杂度较低、低信噪比情况下波束形成算法鲁棒的优势。

基于JADE的测距仪脉冲干扰抑制方法

为解决测距仪脉冲信号干扰L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communications system 1,L-DACS1)正交频分复用接收机的问题,提出一种基于特征矩阵联合对角化(joint approximate diagonalization of eigen-matrices,JADE)的测距仪脉冲干扰抑制方法。首先将干扰抑制问题转化为盲源分离问题,在接收端建立频域盲分离模型,利用JADE算法将接收到有用信号与测距仪干扰信号分离;然后根据干扰信号的功率特性进行分离后信号的识别;最后通过训练序列解决盲源分离固有的幅度模糊性问题,最终恢复出有用接收信号。仿真结果表明:所提出的基于JADE的干扰抑制方法可有效消除测距仪脉冲信号干扰,改善系统的误比特性能,增加传输可靠性。

基于飞行器三维组网测距信息的导航误差估计技术研究

本文针对提高无卫星导航定位系统中惯导系统导航定位精度的问题,提出了基于飞行器三维组网测距信息的导航误差估计技术,利用飞行器间测距信息对惯导系统误差进行修正,能够显著提升三维组网中飞行器的导航定位精度。首先,分析了飞行器三维组网导航原理,设计了系统技术方案,并提出了一种导航效果评估方法。其次,详细研究了基于测距信息的三维组网导航误差估计算法,构建了误差估计模型。最后进行了仿真验证,结果表明:对一个由4个飞行器组成的组网,当测距误差为20 m时,经过10 min组网导航飞行,惯导位置误差可提高2倍以上;当组网中还包含一个高精度组合导航校正站时,经过10 min组网导航飞行,飞行器的惯导位置误差可提高一个量级,验证了本文所提基于飞行器三维组网测距信息的导航误差估计技术的有效性。

民用航空测距信号对北斗导航信号的干扰研究

北斗卫星导航定位系统不可避免地受到各种无线电设备的干扰,其中民用航空测距信号对北斗导航信号的干扰成为北斗应用推广中的一大问题。分析了北斗卫星导航信号和民用航空测距信号对频率资源的使用情况和信号特点,提供了适用于民用航空测距信号的脉冲干扰计算模型和干扰效果评估方法,为北斗导航信号的干扰评估和频率保护提供参考。