雷达信号时差频差测量定位工程实现技术研究

针对星载时差频差无源定位系统对地海面雷达信号定位工程实现需要考虑的实际问题,对雷达信号时差频差测量关键技术进行研究.首先研究了雷达信号时差频差测量方法,然后研究了双星时差频差模糊条件并提出解模糊方法,最后,研究了长时间积累对到达频差的影响,给出随时间变化频差补偿方法.     

战术导弹活动多余物检测技术

利用多通道进行位移信号采集 ,建立了导弹内各种信号的基本类型和特点 ,对特征量的提取 ,实现了多余物信号与其它噪声干扰信号的识别。根据时差分析方法及各通道显示的波形特征 ,可定性判断多余物所在的区域。这种技术通过信号采集系统的研制 ,对多余物位移信号特点及复杂的噪声规律进行分析研究 ,采用多余物定位技术 ,研制出一套适合现场进行战术导弹活动多余物检测的检验装置、信号采集系统、分析识别及定位软件 ,提高了多余物检验的灵敏度和可靠性。     

一种宽范围非合作目标中频角跟踪接收机的设计与实现

为实现对非合作星间目标信号的捕获跟踪,提出了一种基于单通道单脉冲跟踪技术的非合作目标中频角跟踪接收机软硬件设计方案。硬件平台设计方案结合了FPGA与DSP在算法处理上的优势,涵盖高速ADC设计、系统时钟设计等。针对非合作星间目标信号的特征,提出了不同调制体制、不同码速率的非合作宽带数据传输信号的检测识别、角误差信号提取与分离方案,涵盖数字预处理、数字信道化、信道判决、信号检测估计、角误差信号提取等处理环节。系统捕获跟踪试验结果表明该非合作目标角跟踪接收机可以完成对多种调制体制(BPSK、QPSK、SQPSK等载波相位调制)、不同码速率(1kbps～300Mbps)的非合作宽带数据传输信号的角误差信号提取与分离,载频估计精度优于100kHz,码速率估计精度优于100kbps。本系统可实现对非合作目标信号的有效跟踪,为开展非合作目标角跟踪接收机的工程化研究奠定了扎实基础。     

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。     

邻信道合并的改进及其测频方法

为了确保高灵敏度,数字信道化接收机的子信道带宽一般较窄。然而,在现代电子战环境中,存在大量的宽带雷达信号,其带宽经常会大于信道宽度,使得多信道都存在信号,将增加信道编码及脉内处理的复杂度。提出了一种邻信道合并方法,直接对信道化的原型低通滤波器进行了解析设计,便于采用带宽相加实现输出子信道的带宽扩展。首先给出了原型低通滤波器的一种解析解;然后,采用相似系数,从仿真角度证明了邻信道合并对宽带信号的适用性;最后,根据信道分布特点,设计了一种窄带测频方法。理论分析和仿真结果证实了方法的有效性。     

高分辨率多径时延测量算法

提出一种基于最小二乘准则的高分辨率多径信号时延测量方法。对参考信号作三阶样条插值获得每条多径信号最小二乘意义的最优估计,用每条多径信号的测量值重构接收信号,通过反复迭代使重构信号是接收信号最小二乘意义的最优估计,实现多径信号的时延测量。仿真结果表明：新算法在低信噪比、窄带信号条件下仍能获得较高的时延测量精度,性能优于MUSIC类时差测量算法。     

基于高斯-牛顿迭代的三星时差定位融合算法

若三星时差(TDOA)定位系统可多次接收到辐射源信号并进行定位,则通过不同时刻观测的多组时差和高程信息融合可能可以提高定位精度。将先验高程信息建模为三星时差定位融合的观测量之一,并提出了一种基于高斯⁃牛顿(Gauss⁃Newton)迭代的三星时差定位融合算法。通过实验仿真比较了提出的算法与直接平均、加权平均、选取星下点最近点等位置合批方法的性能。仿真表明该算法相较于现有的位置合批方法,具有更好的融合定位精度。     

基于多相滤波的跨信道宽带信号处理技术

首先介绍了实信号的多相滤波信道化体制,讨论了该体制下宽带信号跨信道接收时的信号检测技术以及邻信道虚假信号消除技术。然后详细讨论了各种跨信道宽带信号恢复算法,考虑到可行性和FPGA的硬件可实现性,选用综合滤波器算法进行宽带接收。最后通过MATLAB仿真验证算法的有效性。     

时差定位中的高重频信号脉冲配对方法研究

在时差无源定位中,高重频信号带来的脉冲配对模糊问题是研究的热点.采用时差与测向结合的方法,根据雷达布站的特点,对空域进行合理划分,减少虚假配对,并利用测向信息研究出现配对模糊的情况,列出方程式求出正确配对脉冲的时差,最后通过仿真验证了本方法的适用性.     

双向互选最近邻准则下的多目标TDOA无源定位

为有效解决多目标无源定位中的数据关联难题,提出双向互选最近邻多目标数据关联算法。该算法借鉴全局最近邻思想解决多目标到达时差(TDOA)测量数据关联问题,在设置检测门限对时差测量数据进行关联初选的基础上,将所有目标和初选后数据的关联配对关系进行全局考虑,通过对初选后数据的前后向互选来解决多目标时差测量数据的正确关联问题。该算法在从众多时差测量数据关联配对点中提取真实目标位置的同时,可有效解决时差无源定位中的定位模糊问题,算法模块也可应用到多星测时差、测向-测时差等无源定位系统中。仿真结果表明,该算法能有效解决多目标时差测量数据的关联问题,最终实现对多目标的无源定位。     

基于半定松弛的到达时差定位算法

针对到达时差定位系统,提出了一种新的基于半定松弛的时差定位算法.该方法首先将距离测量误差作为一项重要参数,在到达时差测量模型下,建立了一个关于定位估计的非凸优化问题,然后通过松弛约束条件将该非凸优化问题转换成等价的凸优化问题,运用凸优化理论中的半定松弛规划方法求解目标的位置.仿真实验结果表明,该方法可以有效降低定位误差.     

大带宽数字信道化接收及重构系统的实现

基于多相滤波的数字信道化结构具有动态范围大、灵敏度高、多信号同时处理、瞬时带宽大等优点。设计了一种大带宽数字信道化接收重构高效系统。该系统使用正交镜像滤波器实现信号接收及精确重构;利用国产化高速ADC和DAC芯片完成信号形式的转换;利用高性能FPGA芯片完成数字信道化处理。理论仿真和硬件测试结果表明,该系统具有接收和重构多个雷达信号的能力,具备较高的工程应用价值。     

FPGA中信道化接收机的建模与高效实现

全数字信道化接收机具有高截获概率、全景式接收与参数修改方便等优点,在电子侦察对抗中起着十分重要的作用。基于FPGA对实信号信道化接收机进行了建模,并试验出一种高效验证实现方法,使得FPGA内全数字信道化接收机的研制周期大大缩短。     

时差定位卫星簇的时域关联干扰方法研究

时差定位卫星簇对地表的辐射源存在很大威胁.为保护目标辐射源,在分析时差定位卫星簇TDOA脉冲配对的原理的基础上,提出一种新的主动干扰方法.即通过控制干扰脉冲与辐射源脉冲之间的时域关联关系,达到欺骗时差定位卫星的TDOA估计.仿真计算表明,适当的脉冲发射时间和脉冲宽度的同频干扰源对辐射源位置信息的保护具有可行性和有效性.     

信道化数字贮频技术

单信道数字贮频的瞬时带宽受数字器件采样率限制,已不适应宽带信号的存贮。讨论的信道化数字贮频技术,是用瞬时带宽较窄的数字贮频器实现宽带信号的存贮。通过对信道化数字贮频重构信号的相干性和寄生电平的讨论得出结论：重构信号相对输入信号相干,信道切换引起的寄生电平决定于信道切换开关的响应时间。     

基于多级差分的双门限信道检测方法

针对动态数字信道化接收机子信道判别的问题,研究了子信道中能量值之间的特点,提出了基于多级差分的自适应双门限信道检测算法。该算法设置了3道门槛来最终确定信号的存在。针对每个信道,首先根据多级差分算法求得的峰值自适应得到门限1;然后根据底噪估计算法自适应得到门限2;各个信道中每个时刻的能量值要大于其当前时刻的门限1和门限2,才认为这个时刻子信道有信号存在。最后再根据信号存在时长的特点,判定连续多个时刻检测到信号存在才认为这些时刻有信号存在。仿真结果表明,该算法检测性能较好,不受不同子信道之间噪底差异的影响;并且算法简单,运算复杂度低,易于工程实现。     

时差定位型卫星铷钟的双钟热备份设计

针对传统星载铷钟备份设计中对铷钟状态判断不准确和主备切换时输出信号不稳定的不足,在分析时差测算铷钟指标原理和频率信号切换方法的基础上,提出了一种适用于时差定位型卫星铷钟的双钟热备份设计,通过GPS时差测算铷钟频率性能指标,以及无扰切换设计实现频率信号的稳定输出。地面试验表明,铷钟的准确度和稳定度指标测算误差小于5%,频率输出信号在切换时连续稳定,无突波干扰。研究结果可以为后续定位型卫星和导航卫星的高精度时频系统设计提供参考。     

基于最大似然估计的GPS多径估计

当存在多径信号时,基于伪距测最的GPS(Global Position System)定位接收机跟踪的是直射信号和反射信号组成的复合信号的相位.这将造成伪距测量误差和定位误差.提出了一种相关输出的线性模型.在无噪的情况下,多径信号的位置和幅度能够被准确估计.在加性高斯白噪声信道F,利用最小二乘法得到多径信号的位置和幅度的最人似然估计,并对该估计的噪声性能做出了理论沦分析和仿真;分析表明观测间隔和接收信噪比是决定估汁性能的关键.     

基于无线信道仿真仪的双星定位半实物仿真

构建无源电子侦察双星时差频差定位系统半实物仿真平台,以雷达及通信信号为侦察对象,采用无线信道仿真仪模拟产生两颗同轨卫星接收地面同一目标辐射源发射信号,通过数字接收机VPX机箱中的两块板卡同步接收信号数据,进行实时处理。实验表明,构建的半实物仿真平台,与纯数字仿真相比,能够准确、实时、有效地反映双星时差频差定位系统的性能。     

数字自相关检测技术在电子侦察接收机中的应用

现代雷达通常采用脉冲压缩、超低副瓣天线等相关技术来降低雷达信号的被截获概率,这给电子侦察接收机的信号检测带来了困难。文中提出在数字信道化接收机基础上,采用子信道内数字自相关检测技术对来波信号进行相关运算,获得较大的处理增益,提高系统接收灵敏度,并且算法运算量较小,适合实际工程应用。