利用旋转多普勒的单站无源定位性能分析

针对只测相位差变化率无源定位问题,提出了一种利用旋转多普勒的单站无源定位体制。该体制利用两接收天线构成长基线干涉仪(LBI),不但利用干涉仪平动带来的相位差变化率信息,还利用干涉仪自身转动引入的相位差变化率信息。从定位线特性的角度分析了该定位体制的原理,并推导了定位误差的克拉美-罗下限(CRLB)。理论分析和计算结果表明,通过干涉仪转动,能够提高定位精度,且干涉仪转动越快、基线方向变化范围越大,定位性能越好。
     

基于二维单基线的单星高精度无源定位算法

针对长短基线干涉仪定位系统设备量大、系统复杂的问题,提出了基于运动学原理的单星高精度无源定位技术。以模糊相位差和相位差变化率为观测量,并采用三通道二维单基线阵列构型,充分利用长基线相位差定位精度高的特点,并结合相位差变化率的无模糊特性,通过粒子群改进算法实现高精度的定位。仿真结果表明,该算法定位精度高,定位性能接近CRLB。     

一种基于多线程并行的干涉仪测向定位快速处理方法

干涉仪测向定位是一种被广泛应用的空间无源定位技术。由于电磁空间环境脉冲密度较大,通过脉冲分选、相位差校正及相位解模糊等处理流程得到辐射源参数和位置信息,时延较大。针对该问题,提出了一种基于多线程并行的干涉仪测向定位快速处理方法。通过QRunnable类定义干涉仪测向定位的多线程算法,将单个节拍数据的串行处理流程,利用多线程并行计算的方式实现高效计算。通过仿真测试,验证了快速处理方法的有效性,该方法具有较好的工程应用价值。     

相位干涉仪参差基线解模糊算法研究

针对多基线相位干涉仪测向时存在的相位模糊问题,分析相位差变化值的相位模糊特点,提出一种利用相位干涉仪基线间的参差距离对相位差进行解模糊的方法,讨论正确解模糊的条件、范围以及波达角估计精度与入射角之间的关系,并给出了仿真结果。     

一种基于双星干涉仪相位差和时差融合的空中动目标跟踪方法

针对星载无源定位系统对未知高程的空中动目标定位跟踪问题,提出了一种基于双星干涉仪相位差和时差融合的目标跟踪方法。基于相位差和时差参数测量模型,提出了2种定位跟踪处理流程,并在WGS-84坐标系下建立了状态方程和观测方程,采用扩展卡尔曼滤波（EKF）方法对目标状态进行估计。仿真结果表明,该方法可对未知高程的空中动目标进行高精度状态估计,相对于已有方法具有明显优势。     

无源定位中基于小波变换的相位差去噪研究

实际工程中相位干涉仪的测量误差较大,造成相位差变化率定位算法的收敛速度较慢。利用小波阈值降噪法对相位差及其变化率信息进行平滑滤波,可以在相位差测量误差较大情况下进行快速高精度定位,而且观测间隔越短,抗噪性能越好,定位精度越高。仿真证明了算法的有效性。     

改进高斯混合粒子滤波的纯方位目标跟踪算法

针对纯方位跟踪系统非线性较强、传统跟踪滤波方法收敛速度慢且容易发散的问题,提出了一种基于改进高斯混合粒子滤波的纯方位跟踪算法。该算法基于Sigma点卡尔曼滤波(SPKF)和粒子滤波的特点,用有限的高斯混合模型来近似后验状态密度、系统噪声和观测噪声的分布。利用贪心EM算法实现模型的降阶,一定程度上克服了EM算法假定混合成分数为已知、迭代的结果需要依赖初始值、可能收敛到局部最大点和可能收敛到参数空间的边界的缺点,从而改善粒子枯竭的问题。仿真实验结果表明在纯方位跟踪领域,与传统粒子滤波(PF)和基于EM的高斯混合粒子滤波相比,该算法在保持高精度估计能力的同时,具有较强的鲁棒性,是解决非线性系统状态估计问题的一种有效方法。     

相位差变化率的测量方法

相位差变化率是最近提出的用于快速无源定位的观测量。从数据上分析了二元天线阵 (干涉仪 )接收信号相位差的导数大小及变化特点 ,提出测量相位差变化率的具体方法 ,并对该方法进行了仿真测试     

基于相位差测量的脉冲星时间相对导航方法

针对传统脉冲星导航方法在相位估计时依赖脉冲星信号轮廓,存在整周模糊及不确定星历参数引起的系统共模误差问题,提出基于相位差测量的脉冲星时间相对导航方法。该方法通过对脉冲星光子到达时间序列进行相位估计,以相邻时刻的相位差作为观测量,建立航天器位置增量与相位差的关系,采用广义卡尔曼滤波器处理系统噪声相关问题进行导航,可有效减小系统误差,实现脉冲星导航的应用。通过对导航系统初始定位方法、可观性分析,及基于罗西X射线时变探测器（RXTE）观测的Crab脉冲星的在轨实测数据试验分析,证明了该方法的自主性与可行性。最后,对基于相位差测量的脉冲星时间相对导航系统进行导航滤波仿真,试验结果表明,导航系统完全可观,噪声不累积,位置估计精度可满足实际应用。     

Y型阵三维瞬时测距无源定位方法及精度分析

提出了一种干涉仪体制下Y型阵列对三维辐射源的瞬时定位方法。该方法基于球面波前模型,利用无模糊相位差测量量,能够实现对雷达辐射源的单脉冲定位。推导了定位方程,分析了该方法的理论定位精度,计算得到GDOP等值线图,并通过Monte—Carlo仿真验证了其有效性和正确性,最后给出了相位差解模糊的工程实现方法并进行了仿真验证。     

基于插值DFT的弹体弹性自适应陷波方法

针对现代导弹弹性频率低、频率不确定范围大,传统陷波方法会造成严重相位滞后的问题,提出一种基于插值离散傅立叶变换（IpDFT）的自适应陷波方法。该方法利用修正Jacobsen方法辨识、跟踪测量信号中弹性模态的频率,并调整陷波器的中心频率来实现自适应陷波。该估计器频率辨识精度接近克拉美罗下界（CRLB）,弹性幅值变化对辨识精度的影响很小。仿真对比表明,该方法灵敏度高、辨识快、相位延迟小、弹性抑制效果好。与固定参数陷波器相比,相位滞后从29.4°减小到11.86°;与一类用自适应陷波器频率辨识方法相比,辨识时间从2s减少到0.25s,弹性振动幅值峰值为其10%。     

一种单星仅测TOA无源定位方法

因单星测向定位体制存在系统构成复杂、对卫星载荷和姿态要求高等问题,提出 一种单个低轨卫星仅测脉冲到达时间（TOA）实现对地表静止辐射源无源定位的方法。在研 究仅测脉冲TOA估计径向加速度的基础上,提出采用网格搜索法进行定位的方法。推导得到 了该方法定位误差的克拉美-罗下限（CRLB）及对于不同位置辐射源的定位误差几何分布（G DOP）,并分析了该方法的可实现性。理论和仿真分析表明,该方法实现简单,适用范围广 ,定位性能满足实际需求。
     

运动单站短基线时差定位方法

对于时宽带宽积较大的信号,以短基线即可获得高精度的时差,从而实现辐射源高精度定位。提出了一种基于单个运动平台的短基线到达时差（TDOA ）定位体制,针对到达时差观测量与辐射源位置的高度非线性关系,提出了一种基于高斯牛顿迭代的定位解算方法,并对该定位理论误差下限（CRLB ）进行了分析。计算机仿真对方法的收敛性能、定位误差进行了分析和验证。     

基于时差频差角度的低轨双星动目标融合跟踪方法

针对低轨双星时差频差定位系统在对运动目标定位中忽略其运动速度会引起较大的定位偏差以及定位跟踪的初值选取等问题,提出了一种对运动目标的双星时差频差信息融合主星的二维到达角（AOA）信息的融合无源跟踪新方法。首先建立测量模型和等高程目标运动状态模型,在此基础上采用扩展卡尔曼滤波（EKF）方法对运动目标进行跟踪定位。仿真分析表明,该方法可达到克拉美‐罗下限（CRLB ）,且收敛后对目标的速度和航向估计有较大的提高。     

带落速落角约束的高超声速飞行器俯冲轨迹规划方法

针对高超声速飞行器俯冲段精确打击任务需求,提出了一种能够同时满足落速与落角约束的轨迹规划方法。建立了两段式轨迹规划策略,第一段采用参数化控制剖面调节飞行速度,第二段采用传统偏置比例导引律实现落角控制。将控制剖面的参数设计分解为多参数优化与单参数搜索两个问题：通过离线求解可行初始位置范围最大的多参数优化问题,提高控制剖面对初始偏差的适应性;通过在线求解带罚函数的单参数搜索问题,得到落速偏差最小的俯冲轨迹。结合高超声速飞行器模型,对所提出的俯冲轨迹规划方法进行了仿真。结果表明,该方法能够得到满足落速与落角约束的俯冲轨迹,具有较好的求解效率,且对初始状态偏差具有较强的鲁棒性。     

Autonomous navigation for a group of satellites with star sensors and inter-satellite links

This paper studies the autonomous navigation method for a group of satellites based on relative position measurements, which can be obtained by using inter-satellite links for measuring relative range and navigation star sensors for measuring relative bearing. For the satellites that are far from each other, it may be difficult to obtain relative bearing measurement due to poor visibility. To address this difficulty, this paper proposes a novel scheme, where three satellites, whose relative ranges are rather small such that the relative bearings can be observed, are used as beacons for the navigation of the other satellites that are invisible. The feasibility of the proposed navigation scheme is analyzed by using the Cramer-Rao lower bound (CRLB), with the consideration of the availability of relative bearing measurements. In addition, the multiple model adaptive estimation (MMAE) algorithm is adopted to improve the convergence speed of the estimator in the presence of large initial errors. Simulation results illustrate the high performance of the proposed scheme.     

基于SRUKF的偏心仅测角相对导航方法

针对以单个光学/红外相机作为相对导航敏感器的航天器,提出采用相机偏心安装和平方根无损卡尔曼滤波（SRUKF）两种方法,解决自主交会时中远距离和近距离全过程的仅测角导航(AON)问题。在观测相机安装时,人为设置一个分米量级的安装偏心,按照观测距离分段建立相机观测模型并推导了观测敏感矩阵,从理论上证明了径向和法向相机安装偏心可以改善近距离v-bar相对位置保持点的观测度,并且对远距离导航精度没影响。构建了基于SRUKF的仅测角导航方法,该方法不需要强制要求初始估计误差满足小量假设和零均值高斯分布假设。经算例验证,在远距离时,采用本文提出的仅测角导航方法,其导航精度比传统扩展卡尔曼滤波（EKF）方法提高了一倍,计算负载降低了约10%;在近距离时,解决了仅测角导航v-bar相对位置保持点不可观测问题;并且当初始估计误差呈非高斯特性时,依然可以实现对相对距离的无偏估计。     

Particle filter using a new resampling approach applied to LEO satellite autonomous orbit determination with a magnetometer

Particle filter (PF) is widely used in nonlinear and non-Gaussian systems. Resampling is one of the significant steps in PF. However, PF using conventional resampling approaches may lead to divergent solutions because of the degeneracy phenomenon or sample impoverishment associated with a multidimensional system. In this article, an efficient alternative to conventional resampling approaches, called adaptive partial systematic resampling (APSR) with Markov chain Monte Carlo move and intelligent roughening is proposed for satellite orbit determination using a magnetometer. The results of the new resampling approach are compared with conventional resampling approaches and with unscented Kalman filter (UKF) for various initial errors in position and velocity, measurement sampling periods, and measurement noises to evaluate and verify the performance of the new resampling approach. The results of the new resampling approach in all cases are significantly better than the results of conventional resampling approaches. The velocity accuracy of the orbit determination of APSR is slightly poorer than UKF for relatively small initial errors, and small Gaussian measurement noise. However, the proposed approach yields more robust and stable convergence than UKF under large initial errors, long measurement sampling period, large Gaussian measurement noise, or non-Gaussian noise.     

跨声速气动参数在线辨识方法研究

以增广扩展卡尔曼滤波作为在线辨识工具,对再入体跨声速区的气动参数在线辨识方法展开研究.系统分析了增广扩展卡尔曼滤波对状态和参数联合辨识效果,发现缓变气动参数辨识效果良好,但气动参数变化剧烈时辨识结果有较大偏差,为克服这一缺点,将强跟踪思想引入到一般的增广扩展卡尔曼滤波器中.通过仿真表明,强跟踪增广扩展卡尔曼滤波器可以有效克服一般增广扩展卡尔曼滤波在参数变化较大时估计误差较大的缺点.