Robust TDOA/FDOA estimation from emitter signals for hybrid localization using UAVs

This paper considers the time difference of arrival (TDOA) and frequency difference of arrival (FDOA)estimation problem for joint localization using unmanned aerial vehicles (UAVs),involving range migration (RM) and Doppler ambiguity within observation interval.A robust estimation method based on interpolation and resampling is proposed.Specifically,the interpolation artificially increases the pulse repetition frequency (PRF).After that,the resampling eliminates the coupling between range frequency and slow time.Finally,a coherent integration step based on inverse discrete Fourier transform (IDFT) is used to achieve parameter estimation and suppress the grating lobes caused by interpolation.The proposed method could be efficiently implemented by fast Fourier transform (FFF),inverse FFT (IFFF) and non-uniform FFT (NUFFT) without parameter searching procedures.Numerical experiments indicate that the proposed method has nearly optimal anti-noise performance but much lower computational complexity than the maximum likelihood estimator,which makes it more competitive in practical applications.     

方位多相位中心SAR信号重建误差分析

就方位多相位中心(Azimuth Multiple-Phase-Center,AMPC)合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)系统的阵列误差对信号重建性能的影响进行分析。将阵列误差建模为随机过程,结合最小二乘(Least-Square,LS)算法,推导了AMPC SAR误差功率谱的解析表达式,进而得到了AMPC SAR的信噪比与方位模糊比的解析表达式。仿真实验验证了理论分析的正确性。分析指出,随着系统脉冲重复频率的升高,有必要通过减小重建系数以实现重建性能的提升。分析方法与结果对AMPC SAR系统设计以及图像质量预估提供有效支撑。     

高倍率脉冲放电锂电池的功率输出特性

由于电池内阻和极化现象的存在,锂电池在放电的瞬间会出现较大的电压跌落,高倍率脉冲放电锂电池更是如此。为了研究高倍率脉冲放电锂电池的功率输出特性,探讨温度、荷电状态和老化等因素对电池功率性能的影响规律,定义了锂电池的功率特性曲线,搭建了高倍率电池测试平台,并从温度、荷电状态和老化3个阻抗敏感因素开展实验研究。研究方法和结论对后期开展锂电池系统的峰值功率评估和功率曲线预测有一定的指导意义。     

极化域—空域联合谱估计

首次提出极化域-空域联合谱的概念,拓广了电磁波特征参量的谱描述方法.结合具体的极化敏感阵列定义了极化域-空域联合谱,用MUSIC方法得到联合谱函数表达式.研究了联合谱的估计的重要性能指标估计精度和分辨力,估计精度用克拉美劳限CRB(cramer-Rao Bound)来具体度量,分辨力由极化域-空域模糊函数以及模糊图来描述.最后仿真结果验证了该方法的有效性和理论分析的正确性.     

改进的高脉冲重复频率雷达多假设距离估计方法

高脉冲重复频率雷达目标距离估计时面临距离模糊问题,因此必须采取一定方法解距离模糊。现有方法大都需要在每个驻留时间内至少两帧(包括两帧)检测到目标来实现目标距离估计,多假设方法虽然不要求在每个驻留时间内都需至少两帧检测到目标,但是当模糊区间发生变化时会出现目标距离估计错误。针对现有多假设方法的不足,提出改进的多假设方法,通过建立相关波门来判断目标所在的模糊区间是否改变并对目标状态作出修正,实现对模糊区间发生变化时目标距离的正确估计。仿真表明,方法可以不受模糊区间变化的影响,以较高精度实现目标距离估计。     

基于速度矢量的双基地雷达模糊函数分析

通过研究双基地雷达系统模糊函数数学模型和当发射信号为高斯单脉冲且目标相对接收机的距离和速度变化时双基地雷达系统模糊函数的特性,分析了目标的速度大小与方向对模糊函数的影响。该模型可有效考核任意发射脉冲信号的双基地雷达系统的分辨力及距离和速度模糊等问题,对研究双基地雷达系统性能有着重要的理论参考价值。     

星载双基地SAR系统模糊性

针对星载双基地SAR由双基地几何关系引入的新问题,提出了计算其模糊比的新方法和近似分解方法。利用此方法通过仿真计算对星载双基地SAR模糊性变化规律做了进一步研究。结果表明,因接收天线的面积限制,与其伴随飞行的大卫星SAR相比,模糊性问题更为严重,但变化规律基本一致。比较而言,由于小卫星天线尺寸在高度上更接近大卫星天线,在距离模糊比上相对大卫星SAR抬高得不多,而在方位模糊比上抬高较大。     

无源时差定位算法研究

给出了新的定位算法以提高对目标的定位精度,解决了模糊和无解的问题。对传统的四站三时差定位算法与单站升高体制下五站四时差定位算法进行了理论分析,并给出了仿真结果。比较了采用单站升高条件下新定位算法与最小二乘定位算法以及传统四站三时差定位算法的定位性能。     

基于遗传算法的整周模糊度OTF解算

建立了一种基于简单遗传算法的改进模糊度搜索方法。首先采用一组约束方程求解模糊度浮点数解 ,然后UDUT 和LDLT 分解对整周模糊度进行整数高斯变换以降低各整周模糊度之间的相关性 ,最后利用遗传算法进行整周模糊度搜索。在种群个体较少的情况下 ,为了避免早熟使搜索陷入局部最优 ,提出两种变异算子 ,保持个体的多样性。仿真结果表明改进后的算法能够实时动态解算整周模糊度 ,且较使用简单遗传算法具有更快的搜索速度和鲁棒性。     

加权模糊C均值聚类算法实现BDS三频组合观测值优选

在对BDS三频载波相位组合观测值进行误差分析的基础上，确定了优选载波相位线性组合系数的筛选标准。针对传统聚类算法在高维多频混合数据集分类中存在的不足，采用一种基于加权的模糊C均值聚类算法，通过对同一维度在不同簇上赋予不同的权重值，对传统遍历搜索法所获得的部分BDS三频载波相位组合观测值进行了优化分类选取，有效解决了传统全球导航卫星系统载波相位观测值选取方法效率低的问题，同时为多系统多频数据组合观测值系数的优化选取提供了一种新的思路。对分类结果进行分析，确定了各类组合观测量的适用范围，并结合实测数据，利用无几何层叠模糊度解算方法对优选组合进行了整周模糊度的解算，结果验证了该方法的可行性。