双站交叉定位雷达布站方法研究

无源定位雷达系统本身不辐射电磁信号,因此能够有效地保护己方的安全.双站交叉定位技术是一种准实时的无源定位技术,在军事领域应用非常广泛.首先研究了双站交叉定位的定位原理,分析了在雷达测角精度、基线测量精度一定的情况下定位误差与雷达布站的关系.给出了定位误差与雷达布站的数学模型,对不同条件下的定位误差进行了仿真,在分析仿真结果的基础上,得到了定位误差与雷达布站的基本规律,为雷达布站问题提供了理论参考,具有一定的工程应用价值.     

基于GNSS的无源雷达定位能力分析

基于全球导航定位系统(GNSS)的无源雷达是当前研究的热点。在基于距离和的定位方法中,GNSS自身的时间同步误差和定位误差会降低定位精确度,考虑这些误差并结合全球四大GNSS的信号特性和参数测量能力,推导了三维空间多发多收距离和定位精确度表达式以及克拉美罗下界(CRLB)。选取不同卫星和接收站数量进行了仿真分析,揭示了卫星数量、接收站数量与定位精度之间的关系。当忽略卫星位置误差时,接收站数量增长带来的定位精确度增长百分比对于任意辐射源数量为定值;若卫星位置误差增大,增加接收站数量对于定位精确度的改善程度会降低。所得结论可以为基于GNSS的无源雷达辐射源选取与接收站布站提供理论参考。     

一种仅基于时差测量的运动单站无源定位方法

在相移与频移之间函数关系的基础上,利用相差与时差定位方程对路程差测量的相等性导出了基于时差测量的多普勒频移表示式,由此即可将从多普勒方程中所导出的基于多普勒频移测量的运动单站无源测距公式转化为仅基于时差测量的运动单站无源测距公式。误差分析表明,和基于频移的测距方法相比,基于时差测量的运动单站无源测距方法呈现出较好的测量精度,只要平台的移动距离大于数千米,即可实现相对测距误差小于5%R的技术要求。     

无源定位误差试验的仿真分析

机载电子战武器试验是靶场试验的一个重点发展方向,而无源定位能力是电子战装备的一个重要指标。以多点测向定位来建立机载无源定位试验的数学模型,对定位误差进行了仿真分析,找出了定位误差与距离、测向点个数、初始角及测向精度的关系,针对仿真结果提出了在靶场进行机载无源定位试验的一些措施。     

目标海拔已知的信号到达幅度比无源定位方法

信号到达幅度比方法因测量简便,可实现对窄带信号的无源定位而广泛应用于射频定位系统、无线传感器网络和声源定位中.当目标海拔已知,将其作为定位方程的约束条件可实现对目标更精确的定位,而现有方法没有考虑这个问题.对此本文建立了海拔约束的信号到达幅度比无源定位模型,推导了定位精度的克拉美劳下界,并提出了一种基于Newton迭代的定位算法.理论推导表明该算法在测量误差服从方差较小的零均值高斯分布时能够达到克拉美劳下界,仿真结果与理论推导一致.无线电栅格化监测试验网的验证结果表明,对系统幅度误差进行校正后,该方法能够实现对辐射源的准确定位.     

一种对固定宽带辐射源的机载单站无源定位方法

机载单站无源定位通常采用相位差及其变化率作为观测量,但当信号源为宽带信号时,相位差测向精度很难满足实际需求。由于时差测量精度与信号带宽成反比,离心加速度也可以从宽带信号中获得,因此,提出了一种基于时差、时差变化率和离心加速度信息的宽带信号机载单站无源定位方法,并对定位原理和测距误差了进行分析,最后,仿真验证了该方法的可行性。     

水下纯方位目标跟踪中的观测器机动航路对定位精度影响分析

针对在单站纯方位目标运动分析中观测器机动航路和定位与跟踪精度问题,基于目标定位跟踪精度下限CRLB,提出用精度几何散布GDOP作为优化性能指标,采用数值寻优计算的方法,对表达式较复杂的单观测器测向无源定位的定位误差下限进行数值计算,以找出影响定位精度的主要因素.分析了观测器航路对固定目标定位精度的影响效果,并且给出了匀速直线运动航路和恒提前角匀速运动航路对目标定位精度影响的仿真计算结果,表明航路对定位精度存在很大影响,可以通过优化观测器航路来提高系统可观测程度和改善定位与跟踪算法的性能.     

时差无源定位精度分析及其等效推算试验方法研究

在推导三站无源定位解的基础上,研究了对空定位和对地定位的精度影响因素,仿真结果表明对空定位精度在目标高度为0时对地定位精度一致。建立了一定空间区域的精度等效推算试验方法模型,并分析了高度引起的误差、站址误差、量测误差分别对时差无源定位系统定位精度的影响,实现了根据少数测试精度数据推算出一定空间区域的定位精度。     

测角无源定位与跟踪的观测器自适应运动分析

本文采用定位的位置误差GDOP(Geometrical Dilution of Precision)作为优化对象,具体分析二维无源定位的可估计性优化问题,通过边估计边优化观测器运动的方法,以期在定位的各个时刻能得到最优的定位精度.本文还证明了在GDOP标准下,跟踪问题中的观测器运动寻优方法与其对应的定位问题相同.从而解决了在测角无源定位与跟踪中为了提高定位精度观测器如何进行自适应运动的问题.     

基于UT的混合粒子滤波单站无源定位算法

为利用无源固定单站对运动辐射源快速定位,将粒子滤波和UT(unscented transformation)应用于单站无源定位,给出了一种基于UT的角度约束采样混合粒子滤波无源定位算法,该算法从UKF滤波得到建议分布,从该建议分布采样时引入角度测量对状态变量的约束,可以减少粒子滤波用于高维情况时所需的粒子数目,改善滤波性能.与EKF、UKF(unscented kalman filter)以及基于EKF的混合粒子滤波算法的仿真比较表明,本文算法在滤波收敛速度、跟踪精度以及稳定性方面优于其它算法,估计误差可以接近Cramer-Rao下界.     

Disturbance and nonlinear Luenberger observers for estimating mechanical variables in permanent magnet synchronous motors under mechanical parameters uncertainties

This paper deals with rotor position and speed estimation of permanent-magnet synchronous motors. Two reduced-order observers, a disturbance observer and a nonlinear one, are considered. It is shown that under exact model assumption the nonlinear observer converges in an exponential way, while a residual estimation error appears when the disturbance observer is used. Therefore, uncertainties in the mechanical submodel are taken into account. Estimation error arises due to the model mismatch; bounds for this error are calculated in both observers. Finally, a comparison of the performance of each observer is presented.     

Some quick and efficient methods for bearing-only target motionanalysis

Batch processing estimation methods for a target's trajectory, assumed to be linear and uniform, based only on the observation of its bearings, are presented. First, the observer is assumed to have constant velocity, so that one can only estimate the target's motion, up to a multiplicative constant. This motion is parameterized by three bearings at three judiciously chosen times, and some simple, quick, yet highly efficient estimators for them are proposed. The case of an observer moving nonuniformly is then considered. A quadratic estimator that is similar to the pseudolinear estimator but does not have bias is introduced. For the case in which the observer's motion can be decomposed into a finite number of constant velocity segments, two sets of quasi-sufficient statistics that permit considerable saving in computation with no significant loss of efficiency are also introduced. Expressions for the covariance matrix of the estimators and for their Cramer-Rao bounds are provided     

一种利用相位差变化率的机载单站无源定位方法

利用空频域信息的无源定位对角速度测量要求较高,分析相位差变化率模型可知相 位差变化率对角速度具有明显的放大作用,将其应用于机载单站无源定位,建立新的无源测 距模型并进行误差分析。仿真实验表明：该方法减小了参数测量难度,定位误差主要受相位 差变化率和频率变化率影响,并随载机和目标相对速度的增大而减小,与原方法相比具有更 好的定位精度。     

对运动目标的单站无源定位技术研究

实现对运动目标辐射源的单站无源定位是对新体制雷达对抗侦察系统的基本要求.固定单站通过测量角度、角速度和多普勒频率变化率可实现对运动目标的无源定位,该方法对角速度特别敏感,测量精度要求很高.为此,提出了一种利用波达方向、相位差变化率、载波频率及多普勒频率变化率的单站无源定位方法,结合某地面雷达对抗侦察系统,分析了其定位原理、测距误差和可观测性,给出了单次测距的计算机仿真结果和结论.仿真研究表明,通过增加相位差变化率信息降低了对角速度的高精度测量要求.     

高动态多普勒频率估计及其Cramer-Rao界

用泰勒级数展开的形式表示高动态的多普勒频率参数,推导分析了对各阶频率参数估计的最大似然估计器(MLE)及其估计误差的Cramer Rao界;描述了最大似然估计器和扩展卡尔曼滤波器(EKF) 对各阶频率参数的估计模型;并以均方根估计误差和失锁概率为性能指标,通过对同一模拟的接收机高动态轨迹的跟踪估计,比较了两种不同估计技术的基本性能。     

传感器位置误差下外辐射源雷达三维定位代数解算法

机载外辐射源雷达系统中,部署在飞机上的观测站传感器位置无法精确获知,观测站位置误差将严重影响目标定位精度。对此,该文提出一种观测站位置误差下多基外辐射源雷达3维定位代数解算法。该算法首先利用辅助变量将非线性双基距离和差(BRD)观测方程进行线性化,构造伪线性目标估计模型。然后将观测站位置量测噪声的统计特性融入定位算法,提出一种改进两步加权最小二乘(TS-WLS)算法实现观测站位置误差下外辐射源雷达目标定位。最后推导了克拉美罗下界(CRLB)和算法的理论误差。仿真结果显示,在适中的BRD量测误差和观测站位置误差下,所提算法的目标定位性能能够达到CRLB。     

基于相位补偿的BPSK相参脉冲串信号多普勒频率变化率估计算法

目标与观测平台之间径向加速度引起的接收信号多普勒频率变化率的精确估计对于高精度单站无源定位与跟踪具有重要意义。该文针对脉内相位调制信号的频率变化率不能直接表征多普勒频率变化率的问题,首先引入相位补偿的方法消除BPSK相位调制序列的影响,然后针对固定脉冲重复频率和脉冲重复频率抖动两种情况分别提出了径向加速度引起的多普勒频率变化率的精确估计方法,并且给出了多普勒频率变化率与采样频率、观测时间及脉冲重复频率之间的约束关系。仿真结果表明,典型参数条件下该文提出算法的信噪比门限比已有算法低约4~6 dB。     

Bounds on Error in Signal Parameter Estimation

In this correspondence, the problem of lower bounds on mean-square error in parameter estimation is considered. Lower bounds on mean-square error can be used, for instance, to bound the performances, namely the attainable output signal-to-noise ratio, of pulse modulation transmission systems, such as pulse-position modulation (PPM) or pulse-frequency modulation (PFM). The tightest lower bounds to mean-square error previously known are the Ziv-Zakai bounds; the analysis carried out in this paper, which is based on an inequality first obtained by Kotel'nikov, leads to lower bounds tighter than previously known bounds.     

利用三星时频差的运动辐射源定位与测速方法

针对高轨三星无源定位系统对空中恒定高度运动目标探测的应用场景,提出了一种利用信号到达时差( TDOA)、到达频率差( FDOA)的无源定位与测速方法。详细描述了算法原理、算法处理步骤,利用STK( Satellite Tool Kit)软件结合计算机仿真,分析了时差测量误差、频差测量误差、高程估计误差对定位精度与测速精度的影响。该方法定位精度与测速精度较高,具有一定的工程应用价值。     

Estimation variance bounds of importance sampling simulations indigital communication systems

In practical applications of importance sampling (IS) simulation, two basic problems are encountered, that of determining the estimation variance and that of evaluating the proper IS parameters needed in the simulations. The authors derive new upper and lower bounds on the estimation variance which are applicable to IS techniques. The upper bound is simple to evaluate and may be minimized by the proper selection of the IS parameter. Thus, lower and upper bounds on the improvement ratio of various IS techniques relative to the direct Monte Carlo simulation are also available. These bounds are shown to be useful and computationally simple to obtain. Based on the proposed technique, one can readily find practical suboptimum IS parameters. Numerical results indicate that these bounding techniques are useful for IS simulations of linear and nonlinear communication systems with intersymbol interference in which bit error rate and IS estimation variances cannot be obtained readily using prior techniques