一种低轨双星窄带信号定位方法

针对低轨双星系统对窄带辐射源无源定位的应用场景，基于双星观测到的辐射源到达频率差，提出了一种多次频差测量联合估计辐射源位置的方法。详细描述了算法原理、算法处理步骤，并通过计算机仿真分析了信号频率、频差测量误差、观测时长等因素对定位精度的影响。仿真分析表明，在观测时间大于20 s、频差测量精度0.1 Hz时，该方法定位精度优于1.5 km，具有较强的工程应用价值。     

采用天线组阵辅助的连线干涉测量载波相位解模糊

针对航天器初始轨道精度无法满足连线干涉测量（CEI）载波相位解模糊需求的问题，提出了一种采用短基线天线阵辅助的解模糊方法。从理论上分析了载波相位模糊产生的原因以及不同方向角、不同基线长度条件下解模糊对轨道预报精度的最低要求，对具有代表性的1 km短基线天线阵在主站测距加两基线方向角（Rlm）体制下的定位精度进行了仿真，结果表明，方向角越大，该方法的无模糊基线长度扩展能力越强。最后给出了达到最优测角精度的基线长度设置和解模糊流程。     

基于瞬时测频的BPSK和QPSK信号参数估计

针对RWR/ESM中瞬时测频(IFM)无法对相位编码信号脉内参数进行测量的问题,提出了一种对载频的估计方法和两种对码元的估计方法。通过采用高采样率ADC采样、解模糊、平滑和取均值的处理流程对信号载频进行估计;利用相位跳变和相干解调两种方法分别对码元进行估计。仿真结果证明了上述方法对载频和码元估计的有效性。在对码元的估计中：相位跳变法实时性好,但需要一定的先验知识;相干解调法不需要任何先验知识,但实时性不好。所得结论对工程应用研究具有一定参考价值。     

伪码信号辅助的CEI载波时延模糊度解算

针对连线干涉测量系统(CEI)在无模型时延或模型时延不准确条件下相位模糊度解算困难的问题，提出了利用伪码测距信号辅助的载波相位模糊解算方法。在测站距离约束下，根据两站所接收伪码信号的相对位置关系计算得到一个时延差作为解载波相位模糊的时延预报值。为了提高解模糊能力，引入了伪码捕获和跟踪的基本方法。仿真分析了不同信噪比下所能达到的最大精度，结果表明在信噪比高于0 dB时，可直接解算S频段的载波相位模糊；在信噪比较低时，可解算宽带群时延的相位模糊。在0dB和-30dB条件下重复试验1 000次，正确率分别达到99.88%和99.91%，证明了算法的有效性。     

基于多次观测的机载天线阵列幅相误差自校正方法

针对有源幅相误差校正方法需要已知校正源位置,以及迭代自校正方法依赖初值选取等问题,提出了一种信号源位置未知条件下机载天线阵列幅相误差的自校正方法。所提方法利用机载阵列随机载平台运动过程中的多次观测数据,通过挖掘多组观测数据的特征空间结构,将外辐射源位置和阵列的幅相响应进行分步估计。所提算法在幅相响应的估计过程中,也完成了对辐射源的定位。同时,所提方法对机载平台运动轨迹、阵列具体几何形式均未做特定限制。仿真实验结果表明,当信噪比大于5 dB时,所提算法对阵列幅度误差的估计误差小于0.5 dB,对阵列相位误差的估计误差小于2°,验证了所提算法的有效性。     

利用Kalman滤波修正卫星导航差分RTK定位坐标

卫星导航差分RTK(Real Time Kinematic)定位方法的定位精度极易受到载波相位整周模糊度固定算法的影响，在模糊度固定失败的情况下，差分RTK定位将出现大幅偏差。针对该问题，基于Jerk模型提出了一种利用Kalman滤波修正差分RTK定位坐标的方法。在传统Jerk模型基础上，将卫星导航系统输出的载体运动速度信息引入状态空间模型的观测方程。基于扩展状态空间模型，利用Kalman滤波器实时修正载体的位置坐标。半实物仿真表明，所提方法能大幅改善卫星导航差分RTK定位精度。     

基于最小二乘融合估计的双星时频差定位

件下具有测量误差和星历误差时定位精度不高的特点,提出了一种基于多次观测数据的最小 二乘融合估计定位算法,该算法无需增加观测条件即可有效提高辐射源定位精度。分析了测 量误差、星历误差对单参考站单次定位及融合定位精度的影响,推导了测量误差、星历误差 对定位误差的传递公式,提出了含星历误差影响的最小二乘融合估计加权算法。通过Monte- Carlo仿真验证了误差分析结果和定位算法,并比较了加权最小二乘估计定位和单次定位的 性能。仿真试验表明：在相同观测精度条件下,加权最小二乘融合定位可极大地提高辐射 源定位精度,最大提高10倍以上。     

低轨双星无源探测系统对运动辐射源的快速检测算法

针对时频差体制的低轨圆轨道双星无源探测系统不能对运动辐射源进行定位和辐射源是否运动进行判别问题,提出了一种通过单次观测实现运动辐射源定位与运动性判别的快速算法。该算法利用信号到达角与信号达到时差联合定位结果,结合信号到达频差对平行于大地水准面的匀速运动目标进行运动性检测,使系统在观测量存在误差条件下仍能有效进行目标运动性判别。将其应用到低轨双星无源探测系统中,仿真结果表明算法对速度大于60 m/s以上的辐射源具备优于95%的正确检测概率。     

双星定位系统定位精度的Cramer-Rao下界分析

介绍了双星时频差定位原理,在此基础上研究了在地球表面约束条件下的双星定位系统的定 位精度理论下界。利用推导的定位精度Cramer-Rao下界,仿真分析了定位参数估计精度、卫 星星历、目标辐射源位置以及辐射源载波频率等因素对定位精度的影响,并给出了物理解释 。定位仿真试验结果表明,定位精度变化趋势与Cramer-Rao下界一致,证明了理论推导的正 确性。     

多元外辐射源单站时差定位技术

针对传统单站无法实现时差定位、多站定位布站选址困难的情况,提出了一种利用多元外辐射源实现单站时差定位的方法,并推导了定位算法和详细流程。基于几何精度因子（GDOP）方法分析了不同时差测量精度、基线长度、布站方式对定位精度的影响。利用Monte-Carlo仿真验证了定位算法的有效性,也说明了这种利用多元外辐射源定位新思路的可行性。仿真结果表明,该定位方法在长基线、Y型布站时定位精度最高,相比均采用地面外辐射源定位,利用卫星与地面外辐射源结合的方式可以使三维定位精度提高10倍以上。     

基于载波相位的室内AoA/ToF联合定位

当前室内定位的主流方法是基于信道状态信息（Channel State Information,CSI）的AoA/ToF（Angle of Arrival/Time of Flight）联合定位,由于天线数量和带宽的限制,导致其特征参数存在误差。为此,结合CSI中细粒度和多样化的载波相位信息,提出了一种基于载波相位的室内AoA/ToF联合定位算法。首先,基于载波相位和ToF信息构造载波相位定位模型,实现目标初始定位;然后,利用LAMBDA（Least-squares Ambiguity Decorrelated Adjustment）算法消除整周模糊,实现基于载波相位的AoA/ToF联合定位算法,得到目标精确位置;最后,推导了算法定位精度的标准差。通过实验分析了不同参数对定位性能的影响,结果显示,该算法定位精度优于AoA/ToF联合定位,当接收机在用户周围均匀分布时定位性能较好,且基本不受载波相位测量误差的影响,因此具有更好的鲁棒性。     

数字化宽带测向系统中的概率解模糊算法

为了进一步提高干涉仪的测向精度,增强对宽带信号的适应能力和扩展系统的工作频率范围 ,以实现数字化宽带测向系统,提出了概率解模糊模型和基于最大后验概率的快速算法。仿 真结果表明,该算法解模糊速度快,解模糊能力强,误解模糊概率低,可广泛运用于干涉仪 等需要解相位差模糊的领域。     

一种LAMBDA整周模糊度解算正确性的评估算法

针对基于经典假设检验理论的模糊度正确性评估算法的缺陷，提出了一种依据概率指标的LAMBDA（Least Square Ambiguity Decorrelation Adjustment）整周模糊度解算的正确性评估算法。该算法能够有效解决实时动态差分定位中模糊度解算值的可信度问题，降低系统完好性风险。通过对跑车实验中GPS差分定位数据的直接处理及引入多径误差后处理，该评估算法可以在置信水平为99.5%的条件下实时有效地评估模糊度解算值的正确性。     

面向近眼式应用的快速瞳孔中心定位算法

针对Hough圆变换、最小二乘法椭圆拟合瞳孔中心定位算法中运算量大的问题，提出一种基于椭圆外切矩形的快速瞳孔中心定位算法。该算法从人眼图像中通过阈值分割得到瞳孔区域，对瞳孔区域进行边缘像素点的提取，然后利用椭圆外切矩形模型定位出瞳孔中心。通过Matlab对中国科学院自动化研究所公开的虹膜数据库中756张人眼图像进行遍历实验验证，所提算法定位准确率为98.3%，平均用时0.192 s。在同等条件下，与Hough圆变换、最小二乘法椭圆拟合算法进行对比，在保证定位准确率的同时，所提算法平均用时更少。实验结果表明，所提算法能够快速准确地完成瞳孔的中心定位。     

卫星导航中XFAST捕获的降计算量去模糊处理算法

卫星导航系统中，采用扩展复制重叠法（Extended Replica Folding Acquisition Search Technique，XFAST）对长PN码进行直接捕获时，粗捕后得到的对齐码相位存在重叠模糊度。为减少去模糊处理的计算量，提高捕获速度，提出了一种新的去模糊处理算法。新算法在得到粗捕对齐码相位结果后，先对本地码序列重新按照对齐相位进行排列、分段、段内循环移位等操作，然后进行段间叠加，再与接收码序列通过FFT-IFFT运算实现循环相关运算，从而确定对齐码相位所在的子码段，得到无模糊度的捕获结果。理论分析与仿真结果证明，该算法可以在分段叠加段数和子段长满足一定关系的条件下，在检测性能满足系统要求下，大大降低去模糊处理的计算量和操作时间，从而提高捕获速度。     

基于改进DFT相位差的正弦波频率估计

针对基于离散傅里叶变换（DFT）相位差的正弦波频率估计方法对频偏敏感的问题,提出了一种改进DFT相位差频率估计方法。首先推导了DFT相位差法频率估计的均方误差,然后提出了基于Rife插值的改进DFT相位差频率估计方法,较好地解决了正弦波频率估计对频偏敏感的问题。仿真实验结果表明,改进方法在各种频偏下均能取得较高的估计精度,估计性能接近克拉美罗限（CRLB）。     

基于ADS-B的高精度站间同步方法

自动相关监视（ADS-B）可用于多站定位系统中实现时间同步，但直接同步的精度不足以满足工程应用的需要。为了提高同步精度，首先推导了利用ADS-B实现站间同步的机理模型，在实测数据的基础上仿真了直接同步方法的精度水平；其次分析了ADS-B位置误差的类型和来源，得到了不同误差类型的分布特征；最后根据不同误差类型的特点，提出了一种降低ADS-B误差影响的高精度多站同步的方法。该方法可有效降低ADS-B系统延时误差和定位误差对同步精度的影响，以实测数据为基础的仿真结果表明该方法可实现纳秒级的站间同步精度，具有良好的工程应用价值。     

脉内相位编码信号的识别与码序恢复

为了提高低信噪比（SNR）下对雷达脉内相位编码（PSK）信号的处理能力,对传统的相位差分法进行了改进,并利用该方法对PSK信号进行了识别与码元序列的恢复。根据PSK信号的特性,结合滤波、数字变频和高阶差分来减小噪声对相位的影响,提高了相位差分法的抗噪性。对相位差分序列归一化后,先进行码元宽度的精确估计,再由码元关系去除伪跳变点。最后通过一系列的特征提取,实现了PSK信号的综合处理。仿真结果表明,所提算法在低信噪比下性能良好,具有很高的工程应用价值。     

IMU辅助的TDOA室内定位

室内环境下，当无线信号受到多径和非视距干扰时，传统的基于到达时间差（Time Difference of Arrival，TDOA）的测距模型定位精度不满足室内定位精度要求。为此，提出利用TDOA与低成本的惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，IMU）相结合的定位方法。在视距情况下，只有TDOA系统工作，但在信号受到干扰时，利用IMU能够在短时间内提供一个准确的相对位置信息的特性，采用TDOA算法对其进行辅助定位，并利用卡尔曼滤波器对它们的数据进行预处理，最后使用扩展卡尔曼滤波器对数据进行处理融合。实验结果表明，提出的算法比传统的TDOA定位具有更高的精度。