岸基GPS海面反射信号提取方法及特性分析

岸基全球定位系统(global positioning system, GPS)海面反射信号特性对GPS反射信号遥感反演具有重要意义,可为系统设计提供重要参数支持。在实验数据的基础上对微弱GPS海面反射信号特征提取方法进行验证和分析,结果显示所采用的提取方法能够有效提取海面反射信号;分析不同积分时间相干积分和非相干积分的性能,结果显示,积分时间在100 ms以上时,相干积分和非相干积分都能有效提取反射信号特征,且两者得到的信噪比基本一致;海面反射的GPS信号符合高斯分布特征,这与已发表文献的结论是不同的;两次连续测量反射信号的功率变化有90%的概率超过6 dB。     

DTMB外辐射源雷达参考信号纯度对探测性能的影响分析

外辐射源雷达通过被动接收目标反射的第三方照射源信号来实现目标探测,其中参考通道纯净参考信号获取与目标通道直达波抑制是实现目标相干检测的两项关键技术。研究了基于地面数字多媒体广播（digital terrestrial multimedia broadcasting, DTMB）的外辐射源雷达中的参考信号重构技术,并结合时域直达波抑制和匹配滤波处理重点分析了重构参考信号纯度对目标探测性能的影响。仿真与实测数据处理结果表明,重构技术能够有效地获取参考信号,提高参考信号纯度,对改善外辐射源雷达的探测性能有积极的作用。     

海面杂波的仿真

海浪引起的雷达反射信号即海面杂波对于欲探测目标的雷达图像造成干扰,此种干扰无法建立精确的数学模型。在舰船指控系统的陆基演练中,要求模拟海上战术环境,本文提出海情仿真的工程近似仿真方法。     

一种时变移动信道中的相干多径来波方向估计算法

基于菲涅尔区平板聚焦多波束天线模型 ,提出一种联合子空间平滑和子阵波束空间处理的来波方向估计算法。该算法可以解决时变移动信道环境中相干多径信号的来波方向估计问题 ,并克服了空间平滑方法的来波数目限制 ,同时具有较低的处理复杂度。对该算法进行计算机仿真 ,结果表明 ,在低信噪比门限和小样本数条件下 ,该算法还具有较好的估计精度和分辨力。     

基于Hough变换的低可观测海面运动目标检测

针对一般信号检测方法无法检测低可观海面运动目标的问题,提出了运用Hough变换方法对海杂波背景下运动目标进行检测的方法。首先,用无记忆非线性变换法模拟海杂波,在此基础上模拟海面微弱运动目标的雷达回波;然后通过Hough变换对模拟所得的雷达回波数据进行处理;并根据处理结果进行了检测目标。另外用蒙特卡罗方法对Hough变换目标检测进行仿真,讨论了检测概率与雷达回波信噪比(SNR)及其它一些参量的关系。仿真结果证明了用Hough变换方法进行目标检测的可行性。     

噪声中相参脉冲的检测和参数提取

分析了使用自相关和反向预测技术从被噪声淹没的信号中检测出信噪比,以判定有无雷达信号存在的方法.分析了利用接收到的雷达直接辐射信号找出由目标反射的雷达信号的延迟时间,以及反射信号能量的互相关方法.最后,以仿真例子验证了分析结果的正确性,进而说明了这两种技术在低截获概率雷达侦察和仿多基地雷达机制的被动定位方面的应用前景.     

高扫频重复频率FMICW信号的相关处理方法研究

设计同时探测海面舰船目标和海上高速飞行目标的高频地波雷达信号体制是高频地波雷达实现海空兼容探测的关键。本文分析了高扫频重复频率的确定截断ＦＭＣＷ信号在去斜率方式下处理高速运动目标时产生较高的距离旁瓣的主要原因。针对这一问题首次提出了地波超视距雷达探测海上高速运动目标的ＨＳＲＦＦＭＩＣＷ信号的相关运算处理方法。仿真结果证明了这种方法的有效性。本研究为进一步完善地波超视距雷达探测的功能提供了新的方法。     

一种新型自适应天线及其应用研究进展

蜂窝通信中采用基于阵列信号处理的自适应天线技术或智能天线技术在移动通信领域引起了广泛的关注。对目前国内外该课题研究现状进行简要述评的基础上 ,对一种新型自适应天线———基于菲涅尔区相位修正结构多波束自适应天线的研究工作进行了概述。基于其性能特点分析 ,结合典型工程应用背景 ,提出了其需要进一步深入研究的理论问题及相关关键技术 ,展示了其良好的工程应用前景。     

时变海面舰船目标动态雷达特征信号模型

提出了一种时变海面舰船目标动态雷达特征信号的仿真方法。建立了海面舰船目标雷达回波多径效应模型、二维动态粗糙海面的时变复反射系数模型和动态海面舰船运动的水动力模型,并同目标电磁散射计算的高频方法相结合,形成了时变海面舰船目标动态雷达特征信号仿真模型。利用海面浮球的测量数据对模型进行了验证,并对典型舰船目标的动态雷达特征信号进行了仿真和分析。     

巡航导弹的被动声检测与分类技术

给出了一种基于被动声信号处理技术的巡航导弹被动声检测与分类技术。在检测目标时 ,综合利用目标声信号与环境信号的能量、过零率及线谱对频率的变化量构成多边界判决函数 ,在分类时提取Mel倒谱特征参数 ,利用隐马尔可夫模型进行分类。通过对实际的 4类目标噪声信号进行检测和分类实验 ,结果令人满意 ,证明了该方法的优越性和工程应用前景。     

空时自适应处理对GPS信号影响与补偿方法

通过推导C/A码全球定位系统(global positioning system, GPS)信号分别经空域自适应处理和空时自适应处理的相关函数,研究了阵列信号处理对C/A码GPS信号捕获性能的影响。理论分析表明,空域自适应处理不影响捕获;而空时自适应处理在抑制干扰的同时使信号产生了畸变,降低了同步和码跟踪精度。针对空时自适应处理造成的信号失真,利用维纳滤波对失真的相关函数进行补偿。仿真结果表明补偿后相关函数的波形有了明显改善,空时自适应处理带来的信号失真也得到有效校正。     

基于单元相关的GPS L1C/A与L1C联合捕获算法

传统的全球定位系统(global positioning system,GPS) L1C/A码信号和新型L1C信号同处于L1频段(1575.42MHz),充分利用了有限的频带资源。基于此特点,针对GPS L1C/A和L1C信号联合捕获中多相关峰引起的误捕问题,提出一种新的单元相关的方法。将本地L1C/A和L1C码序列分别拆分为奇、偶两个单元信号,对单元信号与接收信号的单元相关函数进行重组,完全消除L1C/A码信号引起的9个次峰,提高主峰峰值,得到尖锐的窄相关峰。仿真结果表明,该方法得到的相关峰跨度为0.5个码片,大大提高捕获精度,且捕获灵敏度比单通道联捕提高约2 dBHz,同时算法复杂度低,可应用于工程实际。     

基于HPP/PO的舰船与海面耦合散射快速算法

针对粗糙海面上舰船类超电大尺寸复杂目标电磁散射问题,提出了一种基于混合面元投影(HPP)和物理光学法(PO)的计算目标与海面耦合散射的快速算法。首先建立基于海谱的海面几何模型,并考虑海面面元的微粗糙特性,修正海面反射系数,然后针对目标和海面的结构特点,形成两种尺度面元混合的目标与海面模型,对电磁波在海面和目标之间的多次反射按照GO原理进行快速投影运算,并利用PO计算投影区域的散射贡献,最后给出了几组典型实例的计算结果。数值计算表明,该方法对于海面舰船类目标的散射计算是高效、准确的。     

Analysis of unmanned aerial vehicle navigation and height control system based on GPS

According to the characteristic of global positioning system (GPS) reflection signals, a GPS delay mapping receiver system scheme is put forward, which not only satisfies the unmanned aerial vehicle (UAV) guidance localization but also realizes height measurement. A code delay algorithm is put forward, which processes the direct and land reflected signal and outputs the navigation data and specular point. The GPS terrain reflected echo signal mathematical equation is inferred. The reflecting signal area, when the GPS signal passes the land, is analyzed. The height survey model reflected land surface characteristic is established. A simulation system which carries guidance localization of the UAV and the height measuring control through the GPS direct signal and the land reflected signal is designed, taken the GPS satellite as the illumination source, the receiver is put on the UAV. Then the UAV guidance signal, the GPS reflection signal and receiver’s parallel processing are realized. The parallel processing reduces UAV’s payload and raises system’s operating efficiency. The simulation results confirms the validity of the model and also provides the basis for the UAV’s optimization design.     

对GPS接收机多音干扰参数优化设置及效能分析

在对多音干扰信号建模及优势分析的基础上,以干扰等效载噪比(carrier-to-noise ratio,CNR)作为干扰效果评估指标,根据全球定位系统C/A码、P(Y)码和M码信号频谱特点,推导分析得到对3种伪码信号的多音干扰音调位置设置方法。考虑频域滤波影响,仿真分析得出对3种伪码信号的多音干扰音调数量统一确定原则。仿真结果表明,同等干信比下,参数优化设置后的多音干扰效能要优于匹配谱和带限高斯噪声,其造成3种伪码信号载波锁相环失锁所需最小干扰功率分别为-120 dBW、-108 dBW和-104 dBW,低于匹配谱的-115 dBW、-106 dBW和-102 dBW以及带限高斯噪声的-113 dBW、-105 dBW和-101 dBW。     

基于分裂基FFT的L1辅助L2C双频GPS信号快速捕获

室外无人搬运车(automatic guided vehicle, AGV)运输和未来的无人驾驶智能汽车等对全球定位系统(global positioning system, GPS)高精度定位精度要求较高,GPS L1/L2C双频信号可以校正电离层误差从而提高GPS单机的定位精度。但L2C 民用中码/民用长码(civil moderate/civil long code, CM/CL)的长度远大于L1 粗捕获码(coarse/acquisition code, C/A),传统的捕获算法直接用于L2C信号会使捕获时间延长甚至导致捕获失效。对此,提出了利用捕获到的L1信号的多普勒频移和C/A码相位对L2 CM码进行辅助捕获,然后利用CM码码相位对CL码进行辅助捕获的方法,减小了L2C信号捕获的二维搜索范围;同时在相关运算中利用分裂基快速傅里叶变换(split radix fast Fourier transform, SFFT)代替传统的基2 FFT进一步降低了计算量。仿真结果表明,所提算法在运算量明显降低的情况下可以实现对L1/L2C双频信号的精确捕获。     

稀疏字典学习海面微弱动目标检测

针对强海杂波背景下微弱动目标信号提取困难、雷达检测性能差的问题,在稀疏表示理论的基础上,提出利用字典学习算法抑制海杂波、重构目标信号。该算法通过K类奇异值分解（K-singular value decomposition,K-SVD）算法学习海杂波和目标的稀疏域主成分特征,得到相应的学习字典,抑制海杂波并对目标信号稀疏重建,解决了以往固定字典与高海况下雷达回波匹配度低、目标信号提取效果差的问题;并通过算法参数的分析和优化,进一步提高了算法性能和工程实用性。基于实测数据的实验结果表明,相比传统检测方法,所提算法能够有效检测高海况下微弱动目标,显著提升检测性能。     

GPS多波束盲自适应动态干扰抑制算法

依据全球定位系统(global position system, GPS) C/A码信号的周期重复特点,提出了一种新的多波束盲自适应动态干扰抑制算法。首先利用子空间投影和零陷展宽技术抑制动态干扰,然后将无干扰的数据送入多波束形成器,由于GPS信号和噪声的重复周期不同,所以可以根据延迟协方差矩阵的分解得到信号子空间,进而确定每个波束的权矢量。仿真证明,该方法能有效抑制动态干扰,同时又能将波束的主瓣对准卫星方向,从而提高卫星信号的信噪比。     

GPS接收机的多星盲干扰抑制方法

考虑到GPS接收机需要解算至少4颗卫星的发射信号从而实现定位,而GPS接收机工作在复杂的电磁环境下,受大量人为干扰的影响,无法有效接收多颗卫星的发射信号从而实施解算定位。提出了一种新的用于GPS接收机的多星盲干扰抑制方法。由于接收机对每颗卫星的测距码（如C/A码）已知,采用基于最小二乘法的多目标自适应阵列剔除多颗期望卫星方向外的干扰信号。该方法无需期望卫星的位置信息和估计干扰信号的导向矢量,且期望卫星数目不受阵元数目的限制。仿真结果表明,该算法不仅能有效地抑制多种干扰,而且可以精确估计出多颗期望卫星的方位角。     

双频率高频地波雷达船只目标点迹关联与融合处理

单频率高频地波雷达海上目标探测会受到一阶海杂波和高频谐振区目标回波强度起伏的影响,引起目标漏检。利用实测船只探测实验数据,分析了双频地波雷达目标探测的特点,并重点分析了海杂波对目标探测的影响,指出双频雷达可以克服单一频率目标探测中漏检的缺陷,提高船只目标的检测率。通过分析双频地波雷达检测结果的不同分类及处理方式,给出了双频地波雷达目标点迹融合处理方法,讨论和分析了目标点迹关联中距离门、速度门和方位门等参数的选取原则及影响因素。最后利用实测同步的自动识别系统数据,评价了目标点迹融合的探测精度。