基于联合定轨策略的星间相对测量自主定轨亏秩问题的改进

发展基于天基测控网的卫星测控定轨技术是克服传统地面测控方式缺陷的有效手段,而仅仅利用天基星间测量信息进行自主定轨易产生亏秩现象.为消除亏秩问题进一步提高定轨精度,本文以位置速度矢量作为轨道改进状态向量,对基于星间相对测量自主定轨亏秩问题的本质进行了再探讨,针对星间相对测量的三个应用领域中继卫星系统、编队卫星星座、双星定位系统提出了基于联合定轨策略的天地基测量信息融合的改进措施.以双星定位系统为例提出了数值融合联合定轨算法,并进行了联合定轨仿真实验.仿真计算结果表明,基于数值融合算法的联合定轨策略能够大大改善法方程系数矩阵的性态,两天观测数据下用户星定轨精度可以达到11.26米.     

雷达侦察系统近场相位校正方法的实现

对采用多基线相位干涉仪进行测向定位的雷达侦察系统,分析在近场条件下进行相位一致性校正时引入的波程差,提出了近场条件下的相位校正方法.该方法可有效地消除或减小环境因素对雷达侦察系统相位校正和测向误差的影响,从而提高测向和定位精度.     

被动传感器组网变门限聚类定位算法

为了提高干扰情况下目标的定位精度,提出一种基于数据质量分析的地面固定被动传感器组网变门限聚类定位算法。该算法充分利用传感器组网和数据质量分析的优点,首先将各传感器量测转换为目标的估计位置点,并按照距离平方和的方法对各位置点进行数据质量分析;其次构造检验统计量,根据位置点数量的变化自适应调整聚类门限进而对位置点中心进行数据质量分析;最后根据分析结果确定高质量位置点类别并获得目标的估计位置。通过和最小均方误差估计算法（MMSE）相比较,变门限聚类定位算法可有效消除低质量数据对定位结果的影响,从而提高了目标的定位精度。仿真结果验证了从数据质量分析的角度对目标进行组网定位的有效性。     

导航星座整网自主定轨的动力学短弧段伪逆平差法

针对传统静态自由网平差进行自主定轨存在的秩亏问题，提出一种卫星动力学短弧段定轨和自由网伪逆平差理论相结合的自主定轨算法。该算法以导航星座星间链路(ISL)双向测距为基础，利用伪逆平差法，解决整网位置解算起算数据不足带来的秩亏问题；同时，利用轨道动力学建立不同历元之间状态转移关系，解决单历元平差无法对速度分量进行有效估计的问题。仿真结果表明，自主运行90天，平均用户测距精度（URE）小于1 m（2σ），优于导航星座自主运行指标要求，验证了本文算法的有效性。     

基于星间测量的异构星座自主导航方法研究

随着星座逐渐向多功能、大型化方向发展,异构星座成为研究的热点.为了解决卫星数目较多,地面设备进行定位和测控难度较大的问题,研究了基于星间测量的异构星座的自主导航方法,该方法充分利用星座中卫星的相对运动规律构成的约束条件,利用有条件的参数加权平差方法,解决星间测距网的基准秩亏问题,并针对异构星座中卫星的位置分布和初始精度的不同,进行分组观测,采用分组平差方法进行定位解算.仿真结果表明该方法能够有效的降低定位解算的时间,并通过合理的约束,提高定位的精度.     

多传感器加权观测融合自适应UKF滤波器

对于带有相同观测方程和未知噪声统计的非线性多传感器系统,提出了一种基于Sage-Husa估计的自适应UKF滤波算法.该算法利用导出的平稳随机序列的相关函数估计系统观测噪声方差统计R(j),并证明了其收敛性.进而利用Sage-Husa估计算法得到自适应UKF滤波算法.该方法避免了传统Sage和Husa的自适应滤波算法不能处理Q和R均未知的系统的局限性.为了将多传感器信息加以充分利用,提高滤波精度,本文利用加权最小二乘法(WLS),实现了多传感器加权观测融合自适应UKF滤波器.一个带3传感器非线性系统的仿真例子说明了该算法的有效性.     

基于分数阶Fourier域滤波的单电磁传感器宽带Chirp信号二维DOA估计

提出一种基于单个电磁矢量传感器的宽带Chirp信号方位-仰角估计算法。对强度相差不大的信号,该算法利用分数阶Fourier变换分别估计不同信号的电磁矢量传感器导向矢量,并根据矢量叉积运算得到方位-仰角估计值。对强度相差较大的信号,该算法利用分数阶Fourier域滤波,采用逐次消去的方法分别估计电磁矢量传感器导向矢量,得到方位-仰角估计值。提出的算法不需要进行迭代搜索和二维DOA的配对,不受近场信号的球面波效应的影响,并且可估计具有相同或不同调频斜率的多个Chirp信号的二维DOA。计算机仿真试验证明了算法的有效性。     

基于Toeplitz矩阵重构的相干信源DOA估计算法

提出了一种基于Toeplitz矩阵重构的相干信号源DOA估计算法。首先对各个阵元的接收数据与参考阵元（第一个阵元）的接收数据的相关函数进行排列,形成Hermitian Toeplitz矩阵,然后通过奇异值分解可以得到信号子空间和噪声子空间,从而实现相干信源的DOA估计。该算法在不减少阵列有效孔径的情况下,增加了可估计相干信号源数目,并在低信噪比条件下能够得到较好的估计性能,计算机仿真结果证实了算法的有效性。     

基于全张量磁场梯度的磁偶极子定位及误差分析

为了对磁偶极子进行高精度的磁性定位,文章从磁偶极子模型出发,推导出磁偶极子的空间坐标与其产生的磁场及磁场梯度之间的关系式;针对模型及关系式,设计了一种全张量磁场梯度传感器,能够一次测量出精确定位所需的9个磁场梯度值和3个磁场强度值;对比仿真结果和实验结果,发现二者具有较好的一致性,证明了该理论模型的有效性。对于磁偶极子,用半径为0.05 m的梯度传感器对磁矩为2 A·m~2的磁偶极子进行定位测量,在0.5~1 m距离内定位误差不大于10%。文章还对定位测量误差的原因进行了分析,包括梯度测量基线距离及传感器半径对定位误差的影响。     

微型惯导系统在余度配置时的转动标定技术研究

余度技术是提高惯性导航系统性能的一种重要手段。对微小型惯性组合导航系统中的惯性传感器多余度配置技术进行了研究,开发了MEMS惯性器件构成的微型余度配置惯导系统,分析了微小型惯性组合导航系统的特点和误差特性,并经过测试分析,建立了惯性传感器的误差模型。针对余度配置系统静态标定精度低的问题,提出了六位置转动标定算法,该算法只需要一个单轴速率转台就可以标定出IMU误差参数,并对采用低精度陀螺的惯性系统标定具有通用性。经过实际系统测试分析,误差补偿后的微型余度配置惯导系统的系统导航精度明显提高,验证了算法的有效性。     

一种未知信源数的快速DOA估计算法

针对众多性能优良的超分辨DOA估计算法大都是以预知信源数为前提,信源数估计不准可能会导致DOA估计失败这一问题,提出了一种基于协方差矩阵对角加载的超分辨DOA估计算法。该算法不需预判信源个数和进行特征值分解,且通过对协方差矩阵进行对角加载,可以平滑小快拍数时噪声特征值分散程度,因此该算法更适用于快拍数较少的情况。理论分析表明：该算法的统计估计性能接近于MUSIC（Multiple Signal Classifjcation）算法。计算机仿真结果验证了该算法的鲁棒性和可行性。     

一种未知信源数的快速DOA估计算法

文章针对众多性能优良的超分辨DOA（Direction—Of-Arrival）估计算法大都是以预知信源数为前提、信源数估计不准可能会导致DOA估计失败这一问题,提出了一种基于协方差矩阵对角加载的超分辨DOA估计算法。该算法不需要预判信源个数和进行特征值分解,且通过对协方差矩阵进行对角加载,可以平滑小快拍数时噪声特征值分散程度,因此,该算法更适用于快拍数较少的情况。理论分析表明：该算法的统计估计性能接近于MUSIC（Multiple Signal Classification）算法。计算机仿真结果验证了该算法的鲁棒性和可行性。     

基于投影矩阵搜索的相干源DOA估计算法

在强相关或相干信号源环境下，基于子空间分解的高分辨方法无法准确估计信号到达角，而许多传统的解相干方法，如空间平滑法等，会减少阵列的有效孔径，且只适用于具有移不变性的阵列结构。针对相干信源DOA估计问题，提出了一种基于投影矩阵搜索的DOA估计算法。首先根据阵列流型构造噪声子空间的投影矩阵，并将阵列接收信号投影到噪声子空间；然后通过遍历搜索所有可能的投影矩阵获得空间谱，进而得到相干源的DOA估计。该算法能有效进行相干信源DOA估计，与传统的相干源DOA估计方法相比，该算法不会减小阵列的有效孔径，且适用于任意阵列结构，并具有良好的估计精度和超分辨能力，但计算复杂度较高。通过仿真实验，验证了该算法的有效性，比较了该算法与传统算法的性能。     

求根传播算子方法及其在ARM抗诱偏中的应用

反辐射导弹（ARM）抗有源诱偏问题中,多源信号在空、频域的强相关性往往造成导引头对信源数目欠估计,从而导致传统超分辨算法的测向性能下降。针对这一问题,提出了一种求根的传播算子方法,该算法首先在信源数过估计情况下计算信号到达角,然后利用每个角度对应的信号功率来剔除虚假角度。求根传播算子方法不需要预先估计信号源数目,而且在信号高度相关的情况下具备很好的角度分辨性能,因此适用于解决ARM抗诱偏问题。仿真实验结果表明,求根传播算子方法在提高ARM抗诱偏能力方面的表现优于MUSIC算法。     

基于分层人工鱼群的相干极化-DOA联合估计

智能优化算法是解决多维非线性优化问题、提高计算效率的有力工具。本文针对相干辐射源极化-空间角联合估计中计算量巨大的工程难题，以广义子空间拟合约束公式为代价函数，提出一种分层人工鱼群算法。该算法基于分层协同策略将鱼群分为底层和顶层，底层以人工鱼群算法进行全局搜索以保证种群多样性，顶层以粒子群算法进行局部搜索以加快收敛速度。仿真结果证明：分层人工鱼群算法能大幅降低广义子空间拟合的计算量，尤其是在较多目标的情况下。算法可有效提高计算效率，同时可提供优于传统人工鱼群算法的估计精度。     

三重混合范数的L型嵌套阵列二维角度估计

针对L型嵌套阵列二维角度估计问题，提出一种三重混合范数块稀疏重构算法。首先，建立一种俯仰角和方位角可分离的二维稀疏测向模型，将两个维度采样点分块，分别计算联合协方差矩阵，二维角度估计问题被转化为联合协方差矩阵稀疏优化问题；为减小计算复杂度，建立三重混合范数块稀疏重构模型，利用交叉迭代的方法得到稀疏解，实现了二维角度估计，并且可以自动配对。仿真试验表明，三重混合范数稀疏重构算法能够有效估计多个辐射源的二维角度，分辨率较高，并且具有一定的鲁棒性。与传统算法相比，在低信噪比和小快拍数的条件下，均优于传统二维角度估计算法。     

基于循环平稳性的噪声调频干扰高分辨测向方法

根据噪声调频信号循环平稳特性分析,提出了基于阵列接收信号循环均值-空域处理的波达方向(DOA)估计算法。仿真结果表明:该算法的角度估计性能明显高于比幅比相单脉冲测角法,且在高信噪比环境中,该法的估计性能更好、运算量较小。     

基于天文角度观测的机载惯性/天文组合滤波算法研究

针对采用天文/惯性位置组合时对导航选星有特殊要求,提出了基于天文角度观测信息的机载惯性/天文组合滤波方案及算法.对基于天文角度观测的INS/CNS组合导航系统的原理进行了充分阐述,分析并建立了基于单星或多星观测条件下的组合导航系统线性化量测方程,并针对角度观测时高度通道不可观的特点,增加了气压高度输出为系统的观测量,并在此基础上设计了组合滤波器算法.最后进行了组合导航系统仿真,并通过协方差分析的方法对比分析了单星和双星观测条件下的滤波性能.仿真结果表明,即使是在单星观测条件下,组合导航系统也能获得较好的定位精度;若观测星数增多,则可以大大提高系统性能,表明该组合导航系统设计方案是成功可行的.     

传播算子方法在宽带DOA估计中的应用

将传播算子与宽带相干信号子空间方法相结合,推导了基于传播算子的宽带相干信号子空间方法,该方法所构造的聚焦矩阵不需要奇异值分解,在获取噪声子空间时不需要特征值分解,因而大大降低了运算量.比较了双边变换(TCT)方法与所推导的方法在分辨两个相邻较近信号源时的性能,仿真表明,在高信噪比时,该方法性能与TCT方法相近.     

基于RJ-MCMC的DS-CDMA信号扩频码与信息序列盲估计

针对非合作低信噪比环境下的DS-CDMA信号参数估计问题,在分析信号模型的基础上,提出一种基于可逆跳跃的马尔科夫链蒙特卡罗(RJ-MCMC)扩频序列和信息序列联合估计算法。该算法通过建立信号参数和用户个数的联合后验分布模型,迭代抽样得到待估分布的样本,并有效地在不同维数的子空间中跳转,从而构造一条马尔科夫链,使其平稳分布为待估参数的后验分布。仿真结果表明,该算法在功率相同和不同的条件下均能适应较低的信噪比,并且对不同的用户个数具有较强的适应性,同时算法的估计性能相对现有的方法也有很大的改善。