一种基于多普勒频率的恒模信号直接定位方法

相比于传统的差分多普勒(DD)两步定位方法,以Amar和Weiss提出的基于多普勒频率的单步直接定位方法在低信噪比和小样本条件下具有更高的定位精度。在该类新型定位体制的基础上,提出了一种基于多普勒频率的恒模信号直接定位方法。首先,依据最大似然(ML)准则以及恒模信号的恒包络特征,建立相应的直接定位优化模型。然后,根据目标函数的代数特征将全部未知参量分成两组,并提出一种有效的多参量交替迭代算法,用以获得该优化问题的最优数值解。新算法包含了针对这两组未知参量的Newton型迭代公式,用以避免网格搜索,并能实现多维参数的"解耦合"估计。最后,推导出针对恒模信号的目标位置直接估计方差的克拉美罗界(CRB)。数值实验验证了新方法的优越性。     

A direct position determination method with combined TDOA and FDOA based on particle filter

The localization of a stationary transmitter using moving receivers is considered. The original Direct Position Determination (DPD) methods, with combined Time Difference of Arrival (TDOA) and Frequency Difference of Arrival (FDOA), do not perform well under low Signal-to-Noise Ratio (SNR), and worse still, the computation cost is difficult to accept when the computational capabilities are limited. To get better positioning performance, we present a new DPD algorithm that proves to be more computationally efficient and more precise for weak signals than the conventional approach. The algorithm partitions the signal received with the same receiver into multiple non-overlapping short-time signal segments, and then uses the TDOA, the FDOA and the coherency among the short-time signals to locate the target. The fast maximum likelihood estimation, one iterative method based on particle filter, is designed to solve the problem of high computation load. A secondary but important result is a derivation of closed-form expressions of the Cramer-Rao Lower Bound (CRLB). The simulation results show that the algorithm proposed in this paper outperforms the traditional DPD algorithms with more accurate results and higher computational efficiency, and especially at low SNR, it is more close to the CRLB.     

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。     

基于随机网络演算的TTE网络时延分析

时间触发以太网(TTE)是一种新颖的混合型时间触发和事件触发的通信网络,通过引入时间触发(TT)流量,增强了航空电子全双工(AFDX)交换式以太网的确定性。虽然TT流量具有完全的时间确定性,但是与AFDX中虚拟链路(VL)兼容的速率约束(RC)流量仍具有一定非确定性。传统用于AFDX网络实时性能分析的方法在考虑TT流量固定分区调度时隙的影响下已不再适用,为了保障RC流量的实时性能,分别提出了基于确定性网络演算和随机网络演算两种延迟分析模型。在确定性网络演算下,通过构造TT流量的聚合到达曲线和RC流量的服务曲线以得到RC的确定性延迟上界;在随机网络演算下,通过切诺夫(Chernoff)边界定理构造RC流量的两状态伯努利分布模型,得到概率保证下的延迟上界。对比实验结果表明:随机网络演算模型可以有效减小确定性网络演算模型对RC流量性能分析的悲观性,同时从一定程度上验证了两种理论分析模型的正确性。     

一种改进的短时数据高精度测频算法

原短时数据高精度测频算法在某些频率范围内无法实现对频率的准确估计,分析了产生这一现象的原因,并提出了一种改进的短时数据高精度测频算法。在低信噪比条件下,改进算法可以实现对采样率范围内所有频率的高精度估计,其性能接近Cramer-Rao(CR)下界。     

带有启动费用与维持费用的动态批量问题

建立了带启动费用与维持费用的多产品动态批量问题模型，讨论了最优解的存在性及其特征，提出有效地解决上问题的分枝定界法。     

基于最小熵准则的频偏估计算法研究

提出了一种基于SEM(Spectrum Entropy Minimization,频谱熵最小化)的频偏估计算法。研究发现,频偏越小,离散信号频谱的熵越小。根据这一性质建立了相关算法,通过一维搜索的方式得到使相位补偿后信号频谱熵最小的频偏估计。仿真结果表明:SEM算法的估计性能能够达到CR(Cramer-Rao,克拉美罗)下界,而且估计的稳定性和鲁棒性较好,具有一定的应用价值。     

基于声波传播时间估计的气流速度测量方法

 为实现对亚声速和超声速气流速度的统一测量,提出了一种基于声传感器的新型测量方法。首先,根据声波在亚声速和超声速气流中的传播特性,利用特定的测量装置建立了声波传播时间与气流速度之间的数学模型,从而将气流速度的测量问题转化为声波传播时间的测量问题。然后,在此基础上,利用计时法和最大似然估计(MLE)方法来估计声波传播时间;其中,计时法在实时性上优势明显,而MLE方法则在可靠性上优于前者。最后,分别从阵元位置扰动性、计时误差和克拉美-罗界(CRB)3个方面对所提算法的性能进行了分析与仿真验证。结果表明,该算法能够实现对亚声速和超声速气流速度的精确测量。     

UMR: A utility-maximizing routing algorithm for delay-sensitive service in LEO satellite networks

This paper develops a routing algorithm for delay-sensitive packet transmission in a low earth orbit multi-hop satellite network consists of micro-satellites. The micro-satellite low earth orbit(MS-LEO) network endures unstable link connection and frequent link congestion due to the uneven user distribution and the link capacity variations. The proposed routing algorithm,referred to as the utility maximizing routing(UMR) algorithm, improve the network utility of the MS-LEO network for carrying flows with strict end-to-end delay bound requirement. In UMR, first, a link state parameter is defined to capture the link reliability on continuing to keep the end-to-end delay into constraint; then, on the basis of this parameter, a routing metric is formulated and a routing scheme is designed for balancing the reliability in delay bound guarantee among paths and building a path maximizing the network utility expectation. While the UMR algorithm has many advantages, it may result in a higher blocking rate of new calls. This phenomenon is discussed and a weight factor is introduced into UMR to provide a flexible performance option for network operator. A set of simulations are conducted to verify the good performance of UMR, in terms of balancing the traffic distribution on inter-satellite links, reducing the flow interruption rate,and improving the network utility.     

一种频域插值变化迭代频率估计方法

针对现有频率估计算法存在的复杂度高、频率估计能力弱、估计结果均方差大等缺点,在固定迭代AM（Aboutanios—Mulgrew）无偏频率估计算法基础上,提出一种频域插值变化迭代频率估计算法,推导了不同迭代参数实现无偏估计的充分条件,证明了有偏估计时本算法的收敛性和偏离度,通过设置不同迭代参数,可以实现无偏或有偏估计。仿真分析表明：当具有较高信噪比时,在整个频率估计范围内,该方法均方误差接近CRLB（Cramer-RaoLowerBound,克拉美一罗下限）;当FFT（FastFourierTransform,快速傅里叶变换）粗估计残余频率接近0．5时,该方法的均方误差优于CRLB,为CRLB的96％。