基于相参积累的宽带跳频信号时差和速度差联合估计方法

运动多站无源定位场景下,宽带跳频通信信号载频跳变会产生变化的多普勒频移,从而导致无法直接估计多脉冲跳频观测信号的多普勒频差,而单跳信号的时频差估计精度又不能满足定位要求。针对该问题,本文提出了一种跳频信号多脉冲相参积累的时差和多普勒速度差联合估计算法。首先对宽带跳频观测信号建立时差-多普勒速度差模型,然后对脉冲对的频域共轭积补偿相位后累加求和,最后通过代价函数的二维峰值搜索求得跳频信号时差和多普勒速度差估计值。仿真结果表明,本文所提方法相比于单跳方法和多脉冲非相参积累方法,估计精度提升显著且在中高信噪比条件下能够贴近CRLB,验证了所提方法的正确性与精度优势。     

长时间相干累积算法研究

依据现有双星时差频差无源定位体制的原理和特征,针对长时间积分条件下的时差频差联合估计问题,分析了到达时差与到达频差随时间的变化规律及其对互模糊函数计算的影响。综合采取滑动时延调整和相位补偿措施,跟踪时差的线性变化,并抵消时延滑动引起的相位跳变,实现长时间积分下的相干累积。提供了详细的理论依据和仿真结果,说明了改进后的算法在提高互模糊函数的相关输出信噪比,增强微弱信号检测能力的优势。     

跳频信号的归一化多普勒频差最大似然估计

针对双站定位涉及的跳频信号多普勒频差估计问题,提出了归一化的频差最大似然估计算法,利用两个定位站接收到的跳频脉冲串信号,构建一个关于基准跳频频率多普勒频差的似然函数,通过网格搜索得到使似然函数最大的多普勒频差估计,既解决了跳频信号在不同跳频频率上多普勒频差不一致的问题,又充分利用在不同频率的脉冲串信号提高了多普勒频差估计精度。通过仿真对算法的性能进行了评估,结果表明,与基于子空间的算法比较,在脉冲数达到240个时,所提算法执行效率提升30%以上。     

多载波基带信号相参时差估计算法与分析

时差估计精度与信号在频域上的分布情况以及信号能量和噪声有关。多载波信号的频率信息和能量在频域上分布区间大,通过多载波信号的相参积累,可以有效利用信号在整个区间内的频域信息和能量来提高时差参数的估计精度,克服单载波信号带宽窄能量低导致的时差估计精度不高的问题.本文针对多载波基带信号的时差估计问题,在单载波基带信号互相关函数分析的基础上,推导了多载波基带信号互相关函数,并分析了其相位关系,通过相位补偿实现了多载波基带信号互相关函数的相参积累,并理论分析了多载波信号时差参数估计性能与信号各参数的关系。蒙特卡洛仿真表明,提出的多载波基带信号相参时差估计算法性能明显优于单载波信号的估计性能,性能改善情况与理论分析一致。      

高精度时差／频差测量在双站定位中的应用

对双站时差/频差定位系统进行了理论分析并推导了定位误差几何稀释精度(GDOP)的表达式,针对雷达信号提出了基于相位内插法高精度测时差和相参脉冲积累法高精度测频差的新方法及实现途径,分析了影响测量精度的因素,实验室仿真及测试结果表明:文中2种方法对应的时差及频差的测量精度可达到纳秒及赫兹量级,可以满足双站高精度定位的要求.     

窄带跳频信号的无模糊时差估计算法

针对跳频信号的高精度时差估计问题,分析了跳频信号相关函数的模糊特性,提出了基于多跳相干积累的跳频信号时差估计方法.多跳相关函数中存在周期副峰,将导致时差估计出现周期模糊,提出了两种消除模糊的方法——单跳时差平均法与相关函数包络拟合法.两种方法获得的时差粗值可以确定在相关主峰附近小范围精确搜索的搜索区间,在此区间内进行时差估计可以消除周期模糊.单跳时差平均法通过对单跳时差估计进行非相干平均获得时差粗值.相关函数包络拟合法通过搜索到的多个周期峰值,进行包络拟合获得时差粗值.仿真表明,两种算法性能明显优于常规的互模糊函数法,均能降低无模糊时差估计对相关输出信噪比的要求,提高无模糊时差估计所要求的频率间隔.相关函数包络拟合法性能更优,但运算量更大.     

慢跳跳频信号的时差估计方法

针对慢跳速跳频信号跳带宽、采样率高数据量大的特点,提出了各跳部分数据拼接的跳频信号快速时差估计方法。同时,针对跳频信号的互相关函数存在周期副峰容易导致错误模糊估计的问题,利用先验信息或单跳信号的时差估计值作为引导值,将最终时差估计的搜索范围限定在一个周期以内,避免模糊估计的产生,有效地提高了跳频信号的时差估计 精度。仿真结果表明:在信噪比大于8 dB 时,提出的跳频信号时差估计方法能精确地估计时差,并且有效抑制周期副峰的影响。     

双星时差频差定位系统中的多信号定位技术

通过计算并分析多信号的互模糊函数,证明了双星时差频差定位系统同频多信号定位的可行性;提出了计算双星定位系统可同时分辨的同频信号个数的公式,估算了卫星系统的同频多信号分辨能力,并给出了同频多信号互模糊函数图;最后,提出了一种多信号定位高效实现方法,其思想是先估计信号个数,再计算局部区域互模糊函数.该方法已得到了工程验证.     

基于互模糊函数的快速时差频差联合估计

针对无源定位中的时差频差联合估计问题,利用内积公式推导出了基于互模糊函数的时差频差联合估计公式,并提出了相应的快速实现算法。其中通过适当变换互模糊函数计算公式,将传统的二维时差频差搜索算法变为对信号内积进行快速傅里叶变换,然后对变换后的数据进行二维搜索,大大提高了时差频差联合估计的速度,降低了运算量。通过重构离散傅里叶变换项,并进行近似,进一步降低了运算量。仿真结果说明,两种算法都能得出准确的结果,改进的算法计算时间更少。     

一种基于短合成孔径的双星干涉精确定位方法

双星TDOA/FDOA联合定位通过时差曲面和频差曲面进行定位,定位的精度受时差/频差测量精度的影响。针对精确测量时差/频差的需求,该文提出一种基于短合成孔径的双星干涉测量时差/频差的方法,利用一定长度的合成孔径提高测量精度。对于窄带信号,该方法有估计单星多普勒频率的能力,通过两颗卫星单独估计的结果得到频差;对于宽带信号,通过双星数据干涉可以获得频差的高精度估计。对于短期稳定的雷达信号,STK仿真数据的处理结果证实了该方法在大范围内可以实现1 km的定位精度。     

基于分级自适应背景差分的运动目标检测

针对经典自适应背景差分法中存在的问题,提出一种基于分级自适应背景差分的运动检测方法.方法结合了帧间差分法和背景差分法的优点,解决了运动检测中常见的拖尾问题和空洞问题.利用识别信息对感兴趣目标单独使用更新系数进行更新,在快速跟踪背景变化的前提下,能够保持对感兴趣目标的持续关注.     

Application of Adaptive Divided Difference Filter on GPS/IMU Integrated Navigation System

The efficient and accurate approximate nonlinear filters have been widely used in the estimation of states and parameters of dynamical systems. In this paper, an adaptive divided difference filter is designed for precise estimation of states and parameters of micromechanical gyro navigation system. Based on the investigation of nonlinear divided difference filter the adaptive divided difference filter(ADDF) was designed, which takes account of the incorrect time-varying noise statistics of dynamical systems...     

基于瞬时相位差分的MPSK信号识别与参数估计

在现有MPSK信号调制样式识别方法基础上,提出对QPSK、OQPSK、π／4QPSK和8PSK这四种星座图及频谱特征具有一定相似性的MPSK信号进行分类识别及参数估计的方法。识别和参数估计方法建立在瞬时相位差分统计特性和频谱分析基础上。对实际采集的信号进行实验的结果表明,该方法在信噪大于5dB时具有较高的调制样式识别和码速率估计精度。     

结合相位差和谱减法的双传声器语音增强技术

结合基于传声器阵列和相位差的语音增强算法的优点,提出了可以在同时存在平稳噪声和干扰语音环境下使用的语音增强算法.首先对噪声估计技术进行了改进,利用相位差信息和幅度信息对语音存在概率进行估计,提高了噪声估计性能.其次用相位差信息对原谱减法的幅度增益函数进行改进.在普通房间使用间距为0.08m端射结构双传声器测试,实验结果...     

频率失配条件的自适应相位差无偏估计方法及性能分析

针对频率失配条件下受噪声影响导致相位差估计精度不高的问题,提出一种频率失配的自适应相位差无偏估计方法,提升相位差估计的精确性和抗噪性.为此,首先通过对两路正弦信号的展开式参数进行自适应估计,利用展开式参数估计值实时计算两路正弦信号的相位差;其次,利用泰勒级数展开式对相位差估计方法进行了估计偏差分析,证明了频率失配条件下所提相位差估计方法的无偏性,并给出了相位差估计方法的稳态性能;最后,给出了不同方法的相位差估计结果,并讨论了各参数对相位差估计的影响,计算结果表明所提方法的有效性与正确性.     

基于非参数估计的双模态红外图像差异特征频次分布构造

差异特征频次属性的分布构造对建立双模态红外图像差异特征多属性融合有效度分布合成具有重要意义。针对双模态红外图像差异特征频次属性分布构造的问题,提出了基于K最近邻(KNN)概率密度估计的差异特征频次分布构造方法。利用累积分布函数得到差异特征频次真实序列值,计算所构造的差异特征频次分布中具有统计意义的频次序列值与真实序列值的相似性测度,对结果进行了验证。实验结果表明,将非参数概率密度估计运用于差异特征频次分布构造中具有可行性,且本文方法相较于MISE最优带宽高斯核密度估计更能准确构造差异特征频次分布。     

基于相位干涉仪阵列二次相位差的波达角估计算法研究

本文针对利用相位干涉仪估计波达角过程中的相位模糊的问题,提出了一种利用相位干涉仪阵列的相位差之差(二次相位差)得到长基线干涉仪的无模糊相位差并进行波达角估计的方法,并且分析了这种方法得到正确波达角估计值的条件.仿真试验验证了上述结论.     

频差存在条件下时延估计性能及参数选取方法研究

利用二阶统计理论,推导并得出了频差存在条件下时延估计值的均值是一个频差和时域相关长度乘积的辛格函数,从理论上澄清了频差对时延估计精度的影响;提出了在频差存在条件下时延估计的参数选取方法,并进行了仿真验证.     

基于参差距离的相位差变化值的解模糊方法研究

利用相位差及其变化率对辐射源进行定位是新近提出的一种快速单基无源定位方法。本文分析了利用相位干涉议得到的相位差变化值的相位模糊特点,提出了一种利用相位干涉仪的接收天线之间的参差距离对相位差变化值进行解模糊的方法,讨论了正确解模糊的条件和范围,并给出了仿真结果。     

基于DSP和信号相关分析的相位差求取方法

数字相关分析方法是一种理想的低频信号相位估计方法,尤其用于同频信号的相位分析方面具有抗干扰能力强等特点。文中设计了一个基于DSP的信号采集、分析和估计系统,主要利用了相关分析方法解决数字信号的相位估计问题,最后,对实际工程中出现的问题给出了相应的解决方法。