基于单个长基线干涉仪的运动单站直接定位

针对以往单站无源定位系统中采用的多通道干涉仪或阵列测向系统复杂、易受通道间幅相不一致性影响等缺点,提出了一种基于信号子空间分解的运动单站单个长基线干涉仪(LBI)直接定位(DPD)方法。该方法采用量子粒子群优化(QPSO)方法获得定位初值,再利用Newton迭代方法得到精估计值。仿真结果表明:增加观测器的机动性,可对辐射源实现快速无模糊的定位;定位性能在较高信噪比(SNR)下可接近定位误差的克拉美-罗下限(CRLB),在低信噪比下优于多通道干涉仪仅测角(BO)和长基线相位差变化率定位方法。     

仅用相位差变化率的机载单站无源定位方法及其误差分析

针对以往单站无源定位系统中长短基线干涉仪系统复杂、角度测量易受干涉仪通道幅度/相位不一致的影响等问题,提出了一种仅仅利用长基线干涉仪(LBI)的相位差变化率实现单站无源定位的新方法,并对该定位方法误差的克拉美-罗下限(CRLB)进行了推导和分析,计算并分析了不同的干涉仪基线安装方向、不同的观测器运动方式下的定位误差几何分布(GDOP)。结果表明,仅用相位差变化率定位时,为了达到侧翼最好精度,干涉仪最好平行机身安装;为了达到侧前方较好精度,干涉仪需垂直安装;观测器的运动姿态最好发生某种机动变化。     

运动单站干涉仪相位差直接定位方法

针对传统干涉仪测向定位在低信噪比(SNR)下性能降低、多频段系统复杂等缺点,本文直接利用运动单站干涉仪模糊相位差(PD)实现对地面静止辐射源定位.为解决该定位问题,结合干涉仪相位差的几何特性,提出了一种多角度距离参数化高斯和滤波(MB-RP-GMF)定位解算方法,利用相位差误差检测获得多个初始方位角,通过距离参数化得到一组滤波初始值,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)进行定位计算.仿真结果表明,该定位方法在低信噪比下优于仅测向(BO)定位,且仅采用一组干涉仪便可对多个频段辐射源进行定位.     

姿态抖动运动单平台LBI无源定位系统的角变化率估计和定位算法研究

 研究了采用长基线干涉仪(LBI)体制的运动单平台无源定位系统受平台姿态抖动影响的问题，指出由于平台姿态的快速无规则变化，相位差变化率(RPDC)方法将难以适用，应当采用目标方位角变化率参数进行定位。基于此，针对三维几何空间，提出了一种RP-LS方法估计目标方位角变化率，继而实现对目标的定位。仿真结果表明，该方法能有效解决LBI体制运动单平台定位系统对姿态抖动的适应问题，实现对目标的快速高精度定位。     

甚长基线干涉仪时钟同步技术

一、前言甚长基线干涉仪(VLBI)作几分钟时间的观测,可以使相距很远的原子钟同步到几个毫微秒(ns)以内。作几个小时的观测,则可同步到1~ns。Easton等人最近已评述过远地时钟利用卫星作精确同步的技术。我们希望同时要重视地面被动无线电技术——甚长基线干涉仪——至少能达到相同的精度。     

基于几何原理的干涉仪天线安装定位方法

机载干涉仪天线的安装精度要求高,传统安装定位方法需要的人员多、工时长,并且无法保证精确度。本文提出一种基于几何原理的机载干涉仪天线安装定位方法,使用全站仪和相似三角形的几何原理在天线安装位置测量出机身水平线,减少了人员和工时,同时提高了安装的精确度。     

基于多层感知机的远距离水下声源定位技术研究

针对传统匹配场处理方法存在水下声源远距离定位失准以及定位时间过长的问题，提出了一种基于多层感知机的水下声源被动定位方案。利用团队自研的“浮星”浮标实测的剖面数据模拟真实海洋环境，并在水中布设垂直水听器阵，仿真大量不同位置的声源在水听器处产生的接收数据。将多通道波形数据直接作为输入对多层感知机网络进行训练，从而获取高精度的定位神经网络。仿真结果表明，与匹配场处理算法相比，设计的感知机网络可以在大范围信噪比环境中实现有效的水下声源定位，其中在30dB信噪比下定位距离和深度的平均相对误差达到了1.94%和6.84%。另外，相对于失配声速剖面，使用平均声速剖面模拟的接收数据可提高网络的定位性能。     

去中心化时差频差直接定位方法

针对原始利用时差频差的直接定位(DPD)方法存在数据传输量和计算量大的瓶颈,提出了两种去中心化直接定位方法。第1种方法采用去中心化配对方案,只将各观测站截获信号在站间进行一次传输,将数据传输和计算分散到各观测站间并行计算互模糊函数(CAF),构造仅满足满秩条件的互模糊矩阵(CAM)。第2种方法根据推导的任意互模糊函数间关系公式,采用归约方式去中心化的在各观测站并行计算余下互模糊函数,补全互模糊矩阵。两种方法都降低了直接定位数据传输量,提高了计算效率。性能分析和仿真实验表明本文两种方法精度性能优于两步定位方法,在低信噪比时两种方法都可达到比较理想的精度性能,在高信噪比时第2种方法与原始直接定位方法的精度性能相当。     

变化姿态角下的相位变化率无源定位方法研究

无源定位技术有着广阔的应用前景。在现有单站无源定位方法的基础上 ,介绍了相位变化率定位法。该方法利用观测平台上两个相互正交的相位干涉仪接收目标辐射电磁波的相位获取目标的方向信息 ,利用对应的相位变化率获取目标的径向距离信息 ,从而实现对目标的实时高精度定位。提出了在空中观测平台发生飞行姿态变化情况下的定位求解思路 ,即利用姿态变化条件下的测量数据直接求出目标在姿态变化前的原始载机坐标系中的位置。文中给出了这一思路下相应的定位表达式并引入修正增益扩展卡尔曼 (MGEKF)算法对原始定位结果进行滤波处理。仿真结果表明 ,该方法是一种发展前途较好的单站无源定位方法     

基于圆锥向角和相位差变化率的运动单平台无源定位算法和精度分析

 以往的相位差变化率定位技术中需要利用二维相位干涉仪获取方位角和俯仰角信息,出于降低平台载荷负担的需求,考虑到一维相位干涉仪系统仅能获取圆锥向角的性质,针对地面固定目标提出了一种联合利用圆锥向角和相位差变化率的一维干涉仪体制瞬时定位算法,计算和分析了定位误差的几何分布(GDOP),并给出了蒙特卡罗仿真实验结果,并指出了干涉仪安装方向和平台姿态变化的基本原则。研究表明,这样的无源定位系统设备相对简单,但同样具有对目标的定位能力。这些有益结论可以为系统的设计和应用提供理论依据。     

Novel wideband multimode hybrid interferometer system

In this paper, a novel hybrid of a three-element interferometer comprised of multimode antennas is analyzed. The phase ambiguities associated with the long baselines of the interferometer are resolved using the "coarse" angle estimates provided by the multimode antenna. This results in the elimination of the short baseline interferometers of the conventional five-element interferometer. It is shown here that the signal-to-noise ratio (SNR) must be above a threshold value to resolve the phase ambiguities with a high degree of probability. An expression that shows the dependence of this threshold SNR on the interferometer spacing and the variance of the angle estimates provided by the multimode antenna is derived. A single three-element wideband multimode antenna interferometer can replace several five-element conventional interferometers, each covering a separate frequency band.     

A closed-form solution for moving source localization using LBI changing rate of phase difference only

Due to the deficiencies in the conventional multiple-receiver localization systems based on direction of arrival(DOA) such as system complexity of interferometer or array and amplitude/phase unbalance between multiple receiving channels and constraint on antenna configuration,a new radiated source localization method using the changing rate of phase difference(CRPD)measured by a long baseline interferometer(LBI) only is studied. To solve the strictly nonlinear problem, a two-stage closed-form solution is proposed. In the first stage, the DOA and its changing rate are estimated from the CRPD of each observer by the pseudolinear least square(PLS) method,and then in the second stage, the source position and velocity are found by another PLS minimization. The bias of the algorithm caused by the correlation between the measurement matrix and the noise in the second stage is analyzed. To reduce this bias, an instrumental variable(IV) method is derived. A weighted IV estimator is given in order to reduce the estimation variance. The proposed method does not need any initial guess and the computation is small. The Cramer–Rao lower bound(CRLB) and mean square error(MSE) are also analyzed. Simulation results show that the proposed method can be close to the CRLB with moderate Gaussian measurement noise.     

Frequency-hopping signal detection using partial band coverage

The performance of a channelized radiometer in detecting a frequency-hopping signal is analyzed for a variable number of parallel radiometers not necessarily covering the entire hopping band. The full band may not be covered because of an attempt to avoid interfering signals, limited radiometer resources, lack of knowledge of the band frequency location, or combinations of these factors. The analysis provides for calculation of the value of the signal-to-noise ratio (SNR) required to achieve a given probability of detection for a specified false-alarm rate, assuming an observation interval equivalent to N hops using either a fixed or a moving observation window. The dependence of the probability of detection on a misalignment of the detector observation intervals with the hop transitions is also analyzed. Numerical results are presented and discussed. Applied to a typical slow-hopping VHF radio, the results imply that a 150-hop transmission can be detected by a channelized radiometer covering half the hopping band when the SNR is about 2 dB     

移相干涉技术用于运动姿态精密测量

针对测量系统运动中姿态测量的需求,提出了一种利用移相干涉技术测量角度的方法来实现运动姿态的准确测量。建立了由组合式移相干涉仪为主的三轴转角实验装置,该装置测量角度的分辨力优于0.006″。采用实验装置对微位移工作台运动过程中的姿态变化进行了测量,得到了工作台移动中绕三轴转角变化的测量结果,并利用激光小角度干涉仪进行了相关测量点的对比实验,数据最大偏差0.03″。实验结果验证了利用移相干涉测角法可以实现运动中姿态的精确测量。     

基于最小熵的多通道SAR系统相位误差估计与补偿

采用多通道合成的方法来增加信号带宽,是提高合成孔径雷达(SAR)系统距离分辨率的一种有效技术手段。针对多通道间相位失配的问题,建立了通道相位误差的频域多项式模型,提出了一种基于最小熵的通道相位误差估计与补偿方法。以距离向压缩脉冲图像的信息熵作为目标函数,误差多项式系数为估计变量,基于最小熵准则建立了相位误差的最优化估计模型。该方法能有效弥补内定标或外定标方法的不足,且不依赖于成像场景的地物类型,只需抽取少量回波数据作为误差估计的样本,具有耗费存储空间少、收敛速度快、不损失信噪比的优点。对不同场景的八通道实测数据进行了处理,实验结果验证了本文方法的有效性和稳健性。     

基于相位变化率的无源定位法

无源定位技术有着广阔的应用前景，本文在现有单站无源定位方法的基础上，介绍了相位变化率定位法。该方法利用观测平台上两个相互正交的相位干涉仪接收目标辐射电磁波的相位获取目标的方向信息，利用对应的相位变化率获取目标的径向距离信息，从而实现对目标的实时高精度定位。文中还给出了观测平台飞行姿态变化情况下的定位表达式。仿真结果表明，该方法是一种发展前途较好的单站无源定位方法。     

北斗导航接收机高增益相干积分算法

近年来,针对弱信号的高灵敏度接收机已逐渐成为国内外的研究热点。加长相干积分时间可以提高信噪比,从而跟踪到更弱的信号。但是,北斗导航接收机跟踪环路并不可以无限加长相干积分时间,相干积分时间的长短和功效还受到卫星导航电文比特跳变的限制。为了消除导航电文比特跳变对相干积分的影响,提出了一种改进的基于最大似然估计的北斗信号位同步方法,完成位同步后再利用先猜后检的方法便可以实现长相干积分。利用软件接收机进行编程设计,仿真结果表明：该长相干积分算法能够稳定可靠地实现对弱信号的跟踪,20ms相干积分环路信噪比约提升12dB,40ms相干积分环路信噪比约提升15dB,80ms相干积分环路信噪比约提升17dB,提高了北斗导航接收机的灵敏度。