双星时差频差定位体制在频域混叠电磁环境下的应用

现代战场电磁环境复杂,不同类型电磁信号在时频域碰撞混叠,现有常规侦察手段对此类信号的定位应用受到严重制约。双星时差频差定位体制通过互模糊函数求解信号到达时差和频差,分离频域混叠信号并获得高达公里量级的定位精度,非常适合于复杂电磁环境下的应用。通过求解模糊函数的方法分析了时差频差体制对频域混叠信号的分离和定位能力,然后结合美航母编队及其电磁环境构成,探讨了这一能力在监视航母编队,尤其是跟踪识别编队个体成员的具体应用。仿真与分析结果证明了双星时差频差定位体制的优势,对于天基侦察系统的建设具有重要意义。     

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。     

基于卡尔曼滤波的三星时差运动目标定位技术

针对三星时差无源定位体制的特点,研究空中运动目标辐射源定位技术。在匀 速直线运动目标模型下,通过改变地球方程参数,利用牛顿迭代算法给出目标的瞬时初始定 位点,并在此基础上利用不敏卡尔曼滤波对运动目标进行跟踪定位。仿真验证表明 ,利用三星时差测量体制和相关滤波算法,可以有效实现空中运动目标的跟踪定位,精度优 于5 km;同时在精确初始值的引导下,滤波算法收敛速度更快,定位精度更高,航迹更 为连续。     

基于约束加权最小二乘的时差频差联合定位算法

针对运动目标源定位问题,提出了一种基于约束加权最小二乘(Constrained Weighted Leas t-Squares, CWLS)的时差频差定位算法。该算法利用目标源到达多个接收站的时差和频 差信息,对目标源的位置和速度进行估计。通过引入中间变量,将时差频差非线性方程转换 成伪线性方程(中间变量与目标源位置和速度之间存在约束关系),再对此约束条件引入拉格 朗日乘子技术,将此伪线性方程的求解转化为求条件极值问题,创造性地求解了此非线性定 位方程,提高了定位精度,并能满足实时性和全局收敛要求。仿真实验表明,该算法在保持 相近复杂度的同时,进一步提高了定位性能,优于两步加权最小二乘算法,在噪声较高时仍 然能达到克拉美罗下限。     

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。     

运动TDMA系统目标时差定位算法

根据时分多址（TDMA）系统的同步特征,利用TDMA运动目标准周期性信号的到达时间,提出 了3种在三站时差定位系统中实现目标定位的算法。采用目标运动分析的方法,对TDMA目标 位置的可观测性进行分析,提出了目标运动分析时差定位算法,利用目标航迹上多个位置的 时差实现目标的定位。运用目标运动分析测距算法,提出了测距与传统时差定位和目标运动 分析时差定位相结合的两种定位算法。3种定位算法充分利用了目标的运动特性 ,提高了TDMA目标的定位精度,避免了传统时差定位算法中的多解和无解现象。仿真 结果验证了算法的有效性。     

双星时差频差无源定位系统定位算法工程指标分析

通过计算时差、频差测量精度,以及卫星运动引起的时差、频差变化率,提出双星时差频 差无源定位系统的信号最佳采样时间为10～100 ms。进一步推导了工程可实现的定位精 度,仿真结果表明双星系统工程可实现的定位精度约为1～3 km。研究和结论对双 星定位系统定位精度指标的论证与分解具有借鉴意义。     

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。     

美军战场空中通信节点研究进展

战场空中通信节点是一种机载通信载荷,提供空中通信网关、增强的态势感知以及战场网络互联等能力。首先介绍了美军战场空中通信节点的应用需求和发展概况,然后分析并比较了典型系统的组成、工作原理、功能及技术指标,最后探讨了战场空中通信节点的发展趋势,并阐述了进一步的研究方向,期望为后续研究提供一定参考。     

战斗识别系统简讯

综合化战场战斗识别态势感知系统 (IB -CSAS)方案即将出台据《简氏国际防务评论》2 0 0 4年 8月报道 ,美国陆军通信电子指挥部正在研究一种综合化战场战斗识别态势感知系统 (IB -CSAS)的候选方案 ,它可减少在复杂交战环境 (如 :单兵、战车、空中平台和固定炮台等同时存在的战场环境 )下的友军误伤。这种IB -CSAS系统将能够定位并识别出战场中的各友方作战单位 ,然后确定是否处于友方武器的潜在弹道路径内。这可包括目标封闭的环境 ,诸如城区环境中的军事作战。在确定了初步方案之后 ,IB -CSAS可能会被集成到“陆地勇士”系统中。…     

干扰源双星定位中的邻星同频干扰解调对消方法

干扰源双星定位系统中邻星存在同频干扰,导致目标信号信噪比过低,利用互模 糊函数估计时差、频差时,检测不到相关峰,无法完成参数提取,为此,提出了一种基于解 调对消的干扰抑制方法,通过信号参数估计、调制识别、解调重构、时间同步、相位幅度补 偿和相减抵消等步骤,削弱干扰信号的功率,提高目标信号的信噪比,使得同样的处理增益 下相关峰值明显高于噪底。仿真结果表明该方法能够逼近理论下界,实现干扰条件下的定 位参数提取,有效拓展了双星定位系统的适用性。     

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。     

波形未知信号时频差参数的最大似然估计算法

提出了波形未知确定信号时频差参数估计的最大似然算法,得出利用互模糊函数可以实现此 种信号条件下时频差参数最大似然估计的结论,推导出了闭合形式的克拉美罗下界并对比了 不同信号模型下的参数估计精度。仿真实验结果表明了估计算法和性能分析的正确性。     

多校准站TDOA/FDOA无源定位方法

针对运动目标到达时差（Time Difference-of-Arrival,TDOA）/到达频差（Frequency Difference-of-Arrival,FDOA）定位中的接收站定位误差问题,提出了基于多校准站的TDOA/FDOA定位方法,有效降低接收站定位误差的影响,并推导了该方法的克拉美罗下限（Cramér-Rao Lower Bound,CRLB）。理论分析表明,采用多校准站法能有效降低CRLB,提高目标定位精度。同时,当校准站自身定位存在误差时,也将影响对接收站的校准和目标的定位精度。通过仿真实验定量分析了采用多校准站法对定位精度的改善程度。     

基于TDOA定位GSM移动台的信号处理算法

根据GSM系统无线通信信号的特点,给出了基于TDOA定位GSM移动台的信号处理算法。 在均衡接收的基础上阐述了信号处理算法中被定位GSM移动台到达时间的确定方法和 时延精确估计技术,并论述了定位方程的求解问题。最后给出了对信号处理算法进行性能评 估的实际测试结果,结果表明了该信号处理技术的可行性。     

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。     

一种基于二阶锥规划的新时差定位算法

针对传统时差定位算法在量测噪声较大情况下定位性能不佳的缺点,提出了一种基 于二阶锥规划的新时差定位算法。该算法通过凸松弛和引入惩罚项,将难以求解的用户位置 最大似然估计问题转换为一个易于求解的二阶锥规划问题,并将松弛问题的最优解作为用户 位置的初始估计,利用传统的泰勒级数展开法得到最终定位结果。仿真给出了不同基站数目 及量测噪声下算法的定位性能。仿真结果表明,在量测噪声较大的情况下,新算法的定位精 度 仍可以逼近理论克拉美罗下限, 而且算法中惩罚因子的选取范围易于确定。     

战场频谱态势感知及频谱筹划系统

介绍了战场频谱态势感知及频谱筹划系统的系统功能、组成、工作过程、关键技术及解决途径,通过分析指出频谱态势感知及频谱筹划系统与C4ISR系统集成可提高战场频谱管理的整体能力。