空间非合作机动目标跟踪相对导航方法研究

就基于雷达测量的空间非合作机动目标跟踪相对导航问题进行了研究,提出了一套 既能够处理测量粗差,又能使滤波器在存在未知输入情况下快速收敛的相对导航算法。本文 将强跟踪滤波器的思想引入到二阶分离插值滤波算法（DDF2）,设计DDF2\|STF滤波器;另 外,本文将DDF2与Huber滤波算法相结合,设计DDF2\|Huber滤波器;最后,本文设计了相应 的滤波器切换准则,根据不同情况选用DDF2\|Huber和DDF2\|STF滤波器,从而得到一套 完整的相对导航算法。数学仿真证实了所提出相对导航算法的有效性。本文的研究成果为工 程设计提供了理论参考。
     

一种数字接收机中DLL的设计

延迟锁定环(DLL)是扩频接收机中实现PN码捕获和跟踪的一个重要部分,文中讨论延迟锁定环的数字化实现。介绍延迟锁定环的经典结构、数控振荡器、伪码发生器、鉴别器、环路滤波器四个模块的工作原理以及在可编程器件中的设计和环路滤波器的参数设计,最后给出实验结果。     

高动态GPS跟踪

几种用于跟踪高劝态 GPS 信号的算法,可满足 GPS 跟踪的要求。本文简介其中的部分工作,如最大似然估计器、扩展卡尔曼滤波器、叉积 AFC 环,交叠 DFT AFC 环、频率扩展卡尔曼滤波器等。对它们作了对比,并列出比较结果。     

基于二阶锥优化的复系数FIR滤波器设计

针对设计具有任意幅相响应的复系数FIR滤波器的工程问题,采用二阶锥优化算法计算出合适的复系数FIR滤波器系数。常规FIR滤波器具有良好的线性相位特性,但在某些场合中FIR滤波器的相位有特殊要求,因此复系数FIR滤波器具有广大应用场景。构建合适的最小l1范数优化准则,将设计任意幅相响应的复系数FIR滤波器问题转化为二阶锥优化形式,最后利用CVX工具箱计算复FIR滤波器系数。该方法简单实用,设计出的FIR滤波器与期望响应非常接近,大量实例设计实验证明该算法有效而可靠。     

光纤陀螺输出信号的自适应滤波

噪声是影响光纤陀螺零漂指标的主要因素。为了降低光纤陀螺输出信号中的噪声含量,提高光纤陀螺的零漂指标,本文设计了一种自适应滤波器,用于光纤陀螺输出信号的数字滤波。设计的自适应滤波器采用基于最小均方误差准则的LMS算法,该算法的滤波准则是最小均方误差,采用递推的方法实现。设计的自适应滤波算法在数字闭环光纤陀螺中进行了实验,结果表明,设计的自适应滤波器能够降低陀螺输出数据中的白噪声,有效地提高了光纤陀螺的零漂性能。     

一种基于FRM的余弦调制滤波器组时域优化方法

为适应高速数据传输和宽带信道化滤波需求,设计大子带数的余弦调制滤波器组已成为当前研究的热点。为了进一步改善子带频谱特性,减小滤波器组重建误差,依据余弦调制滤波器组时域完全重建条件,提出一种基于频响掩蔽滤波技术的原型滤波器优化设计方法。分析原先关于原型滤波器时域完全重建约束条件及其阻带能量的直接表达形式,理论推导其关于FRM模型滤波器与掩蔽滤波器的间接形式,并设计一种基于SOCP的迭代优化算法。计算机仿真实验结果和分析表明,算法可在较低复杂度下设计通带平坦且具有锐截止频率特性的原型滤波器,在余弦调制滤波器组子带数目超过1000时仍然适用。     

基于FPGA的M位并行分布式算法的FIR滤波器设计

介绍基于查找表结构的分布式算法的基本原理,提出M位并行分布式算法的实现方法。以2位并行分布式算法结构的FIR滤波器设计为例,在Altera Cyclone系列芯片上实现32阶12位FIR滤波器,并对其性能和资源占用进行分析。     

GNSS接收机矢量跟踪算法研究综述

GNSS接收机信号跟踪的实质是对卫星信号的扩频码延迟和载波频率偏移进行连续估计的过程。从信号跟踪的基本原理出发,综述了矢量跟踪算法的基本思想和研究历程,分析了算法中系统建模、模型参数确定和滤波器设计等关键环节,总结比较了算法的最新衍变形式,包括极大似然估计矢量跟踪环和联合矢量位置跟踪环的模型、特点和优势,通过仿真验证了矢量跟踪相比标量跟踪具有失锁重捕快、跟踪误差小和稳定性好的优点,最后总结了矢量跟踪技术的应用并展望了其未来发展方向。     

高动态环境INS辅助GPS载波跟踪算法研究

载波跟踪技术是GPS软件接收机的关键技术之一,载波跟踪算法在很大程度上决定了GPS软件接收机的性能.本文基于一种典型载波跟踪环的结构,分析了锁相环(PLL)的工作原理及动态性能,并在此基础上设计了一种INS辅助的GPS载波跟踪算法.仿真结果表明和PLL相比.所设计的INS辅助GPS载波跟踪算法能够在保证GPS载波跟踪环路滤波器带宽足够窄的情况下,可以有效地增加环路带宽,从而加大了环路捕获带宽,提高了环路的捕获性能;所设计的INS辅助GPS载波跟踪算法适用于机动性较高的载体.     

基于复解析带通滤波器的ZOOM-FFT算法的分析和实现

文章介绍了基于复解析带通滤波器的ZOOM-FFT算法原理;讨论了该算法的核心部分:等波纹复解析带通滤波器的设计方法,从而能有效地控制滤波器的通带和阻带特性。通过判断是否需要调整细化中心频率(如果需要,调整中心频率)-构造复解析带通滤波器-选抽滤波-若中心频率未经调整,移频—FFT的流程,在TMS320DM6437 DSP上实现了ZOOM-FFT算法,从而对信号频谱进行了细化。     

一种用于深空高动态微弱信号的频率估计算法

研究了低载噪比与高动态环境下的深空测控系统频率估计算法,在分析已有方法不足的基础上,提出了一种基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的闭环载波跟踪方法。此方法结合了锁频环鉴别器和UKF的优点,获得了宽的估计范围,高的估计精度和低的载噪比门限。在分析UKF模型的基础上,此方法还减少了原有UKF算法的运算量。仿真过程模拟了接收机的高动态运动轨迹,结果表明此法具有较好的动态适应能力、收敛性能和跟踪精度,能够有效地完成低载噪比与高动态环境下的频率估计。此法与基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的频率估计算法相比,具有更低的频率估计误差,因此有着良好的应用前景。     

含无序量测的多传感器目标跟踪滤波算法

由于通信链路的随机时间延迟和星上传感器测量的预处理时间的不同等因素,导致在目标飞行器的测量中产生无序量测现象。为解决该问题,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波的前向预测多步滞后无序量测处理算法。该算法首先采用扩展卡尔曼滤波算法估算出目标飞行器的状态方程和协方差方程,然后在滤波过程中利用前向滤波更新的方法,将协方差方程更新结果去相关后,累积到当前协方差方程滤波结果中,从而有效解决了目标飞行器测量中的无序量测问题。最后,将该算法与扩展卡尔曼滤波算法、丢弃算法进行了对比仿真。仿真结果表明,采用该算法处理目标飞行器的位置和飞行速度,得到的测量误差较小,在整个观测时间内,测量误差的收敛性较好,能够实现对目标飞行器的精确测量和跟踪。     

基于卡尔曼滤波器残差的矢量跟踪完好性研究

针对接收机跟踪卫星导航信号时可能发生的各类故障,利用卡尔曼滤波器的残差观测量进行滤波,通常可以在不借助冗余观测量的情况下快速检测和隔离故障。建立软件接收机平台,利用卡尔曼滤波器进行导航信号的矢量跟踪,在跟踪环中模拟故障的发生并依靠残差序列滤波的方法检测并排除错误观测量。实验表明,在算法模拟的短时较大幅度干扰下,完好性监测方法可以快速检测并排除错误观测量对环路跟踪的影响,且无需冗余观测量。     

一种自适应各向异性的SAR图像去噪算法

为了在抑制噪声时尽可能保留图像边缘信息,提出一种自适应各向异性SAR图像去噪算法。该方法设计一组具有不同尺度和方向的滤波器模板,针对不同图像边缘的局部特征计算出滤波器的尺度和方向,选择最优匹配的各向异性滤波器,从而可以在抑制噪声的同时很好地保留边缘。仿真实验表明,提出的自适应各向异性SAR图像去噪算法具有很强的噪声抑制和边缘保持能力,并且具有较高的实效性。     

GPS信号的码相位与多普勒频率联合捕获

分析了PMF FFT码捕获算法在不同频偏下的性能,针对其频率估计精度较低引起的部分频偏下的检测性能下降,提出了一种改进的码相位与多普勒频偏联合捕获方法。首先基于部分匹配滤波(PMF)相关算法得到一组匹配滤波输出;然后在PMF FFT算法基础上提出了一种利用FFT幅度差求解的低复杂度高精度迭代频偏估计算法,并利用此高精度的频率估计值补偿PMF输出,进行相干检测,从而在提高频率估计精度的同时提高了信号的检测概率,实现了高精度的频率估计与码相位捕获的联合处理。仿真结果表明检测算法可以有效改善频偏估计精度,提升检测概率,并且具有极低的复杂度。     

MLE辅助PLL的高动态GPS载波跟踪

针对传统锁频环（FLL）鉴别器存在一步延迟效应和近似误差的问题,提出一种基于极大似然估计器（MLE）辅助锁相环（PLL）的高动态载波跟踪环路。该方法从极大似然估计理论入手,构造多普勒频移的非相干极大似然代价函数,采用非迭代估计方法求取各通道多普勒频移偏差的极大似然估计,与PLL进行融合滤波并计算频率修正量,进而控制本地数控振荡器（NCO）完成载波跟踪。仿真结果表明：在同等环路阶数和滤波器带宽条件下,新方法的响应速度、动态忍受力优于基于FLL辅助PLL的方法,可以跟踪加加速度达到100 g/s的超高动态 信号。     

线性自抗扰控制器的噪声抑制改进研究

针对线性自抗扰控制器对噪声敏感的问题,提出了一种基于预报线性跟踪微分器的噪声抑制自抗扰控制器。首先给出了基于预报思想的线性跟踪微分器的一般形式,并分析了其频域特性;然后以航空飞行器姿态控制为例,设计了二阶预报-跟踪微分自抗扰控制器,并利用控制器疲劳度(Weariness degree)的概念,分析了噪声抑制自抗扰控制器的对噪声的抑制特性及闭环控制频域特性;最后通过飞行器硬件在环仿真(Hardware-in-the-Loop Test)对将该方法与传统惯性滤波器、线性跟踪微分器进行对比。结果表明该方法能有效抑制噪声污染对线性自抗扰控制器闭环特性的影响,降低扩张状态观测器高增益带来的噪声放大问题,增强控制器的鲁棒性,并能降低滤波带来的相位延迟,具有工程实用性。     

基于环路滤波器的低复杂度LMS算法设计

研究利用多天线结构对测控信号内存在的干扰进行对消和信号增强的技术。首先介绍传统空域干扰对消算法LMS，以及LMS的诸多改进算法，分析当前这些LMS算法在强干扰存在时收敛稳定性和收敛速度之间的折中关系以及参数调节的难度，分析了定步长和变步长LMS算法的优劣。针对变步长LMS由于动态环境以及大功率干扰的存在引起的收敛速度变慢和步长计算复杂的问题，提出了一种基于二阶环路滤波器累计误差的低复杂度LMS算法LF-LMS，该算法弱化单次误差的不稳定性并提高累计误差的稳定性，利用大步长和可变误差以实现快速收敛并缩小进入稳定状态后的误差波动，且计算量较小，可以有效应用于DSP工程实现，并通过仿真验证了算法在收敛速度和动态环境下的鲁棒性。     

运载火箭主动段自适应增广控制

针对运载火箭上升段在复杂飞行环境、大不确定性干扰和振动等因素的影响下,传统PID控制方法难以满足高品质控制需求的问题,进行了自适应增广控制(AAC)方法研究,以实现对运载火箭姿态的精确控制。在深入分析自适应增广控制系统整体构架的基础上,通过标称PID控制器设计与基于粒子群优化(PSO)的数字滤波器设计实现了刚体控制及对弹性振动的抑制;继而针对大范围干扰、不确定性和由于滤波器切换产生的弹性振动影响,设计了在线调整算法自适应调节PID控制增益,并对其工作机理与参数设计原则进行研究;然后设计干扰补偿回路和主动减载回路以减小内外扰动、弹性振动和风载荷影响;最后在弹性振动、风干扰和参数不确定性等因素同时作用的状态下进行仿真分析,验证了自适应增广控制系统能够有效应对运载火箭主动段复杂飞行环境的影响,大幅度提升综合控制性能,具有理论研究意义与工程应用价值。     

高速DQPSK解调器的算法及实现

介绍了一种高速四相差分相移键控(DQPSK)解调器的算法。该方法基于锁相环原理，并采用了现场可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片进行载波恢复、差分解码、时钟恢复和判锁等，其设计与实现不仅方便，而且可靠性高。