基于DOA和TOA的机载单站无源定位

研究可对地面固定目标进行定位跟踪的机载单站无源定位方法,建立二维等效定位模型,利用DOA和TOA信息建立状态方程及测量方程,经过扩展卡尔曼滤波算法进行定位及跟踪。通过计算机仿真结果验证,该方法稳定、有效,且可达到相当的精度。     

Accurate Acoustic Signal Parameter Estimation for Marine Geodesy Surveys

Acoustic signal parameter estimation is important for diverse marine geodesy surveys and several other applications. However, the received signal from a far-field target characterized by planar wavefront propagation is frequently affected by strong nearby interfering signals. Their presence deteriorates the performance of direction-of-arrival (DOA) estimation for far-field target. In order to enhance the reception of signal from far-field target, the near-field/far-field (NFFF) beamformer is proposed. Such a beamformer optimizes beam pattern for far-field detection by maximizing beamformer output in the direction of the far-field target with the imposed condition to eliminate interfering signals generated in near-field locations. As the interference suppression only occurs at the position of near-field interference, a possible blind zone for far-field detection in conventional methods is not created. The NFFF beamformer is applicable for coherent signals and the scenario with multi interferences. For stationary situation where interferers locations are fixed, the NFFF beamformer computations do not require time updates with associated computational load. Furthermore the proposed method can be extended to several new situations such as acoustic monitoring performed from a stationary platform subjected to water currents, waves, winds and other variables, all of them generating nearby interferences and also to different array configurations including 2D and 3D arrays.     

利用角度和时差的单站外辐射源定位方法

研究了通过单站接收多个外辐射源信号实现对固定目标定位的问题。首先,联合角度(DOA)和时差(TDOA)信息构建测量误差的概率密度函数。然后利用牛顿迭代法求解得到目标位置估计的最大似然解,迭代初值由最小二乘算法给出。最后通过仿真实验证明了联合角度和时差的定位系统克拉美罗界低于TDOA系统,本文算法估计结果误差接近克拉美罗界,通过几何精度因子图,分析了影响定位精度的主要因素是测量误差和目标的位置。     

基于单矢量水听器四种方位估计方法

单矢量水听器能同时拾取声场的声压和振速信息,可以估计目标方位。根据不同的噪声背景和信号形式,单矢量水听器有多种方位估计方法。平均声强器的处理方法能很好地抗各向同性的非相干干扰;线谱方位估计能有效检测辐射线谱信号的目标,并进行目标方位估计。当宽带信号中存在线谱相干干扰,以及线谱信号被宽带相干噪声干扰时,上述两种方法不能检测目标。为解决这个问题,新提出了直方图和加权直方图两种方法,直方图方位估计法能抗强线谱相干干扰,并能区分含线谱的多目标;加权直方图方位估计法能从宽带相干干扰中检测目标,估计目标方位。并着重介绍了后两种方法的原理,对四种方法进行了计算机仿真,并用海试结果验证了上述结论。     

一种基于FFT波束形成的BDI算法分析研究

多波束条带测深你是进行海底地形测绘的主要设备，该设备的信号处理部分所要完成的主要任务就是精确测量深点目标回波的DOA（Direction of Arrival）和TOA（Time of Arrival）。研究了基于FFT波束形成技术的BDI（Bearing Diviation Indicator）算法，算法可完成对海底回波信号的时间和方向的联合估计。通过计算机仿真工作和海试数据的处理，得出结论：FFT波束形成技术可以有效地提高波束形成的数目：BDI可以精确地海底回波信号进行回波时延估计和方向估计，尤其是BDI算法可以提高镜向海底区域的边缘波束的测量精度。     

一种基于GPS信号的外辐射源雷达目标定位研究

利用GPS直达波方位角和俯仰角、目标反射波方位角和俯仰角来得到直达波与反射波之间的夹角。通过直达波到达雷达所用时间、直达波与反射波到达时间差以及直达波与反射波之间的夹角,可以得到目标与雷达之间的距离。用反射波的俯仰角和目标与雷达间的距离即可得到目标的坐标值。仿真了各种变量误差对目标与雷达间距离的影响。结果表明：若能把直达波和目标反射波角度测量误差以及信号时延误差控制在合理的范围内,该方法可以实现对雷达目标的有效定位。     

基于DOA估计的阵列式探地雷达逆向投影目标成像方法

本文针对阵列式天线探地雷达系统的目标成像问题,理论模拟分析了最小二乘(LS)估计、Capon估计、幅度相位估计(APES)三种波束形成算法在目标回波到达角(direction of arrival,DOA)估计上的效果和精度,提出了基于DOA估计的阵列式探地雷达逆向投影目标成像方法。该方法综合利用多输入多输出(MIMO)阵列信号估计得到的目标回波信号DOA和阵列空间观测信息对目标体进行成像,通过成像点空间扫描对各测点估计DOA幅度值在成像点的加权积分进行目标定位及反射强度估计。该方法实现简单高效,可以广泛应用于地下简单目标体的快速成像。     

基于L型阵列的二维CAATI算法高分辨DOA估计

将多角测深侧扫声纳（MSBSS）中应用的计算到达角瞬态成像（CAATI）技术扩展到三维空间,提出一种基于L型阵列的二维CAATI高分辨DOA估计方法,同时解决了信号的参数配对问题。该算法具有运算量和快拍数均较小的优点,为水下三维高分辨探测提供了可能。     

基于二阶锥规划的空域维纳滤波

提出了基于二阶锥规划的空域维纳滤波。基于噪声与阵列流型不相关的特性,将阵列的方向向量作为期望通过二阶锥规划方法对阵列快拍进行维纳滤波。利用维纳滤波抑制噪声的能力,提高阵列的信号检测和方位估计性能。通过仿真研究,验证了单目标时,其低信噪比下的信号检测性能优于Bartlett波束形成,其方位估计的信噪比门限要低于Bartlett波束形成和MUSIC算法,因而是一种优良的波束形成器。该波束形成器用于多波束测深仪和侧扫声纳等海洋测绘设备的阵列,可以有效的提高设备的作用距离和测量精度。     

被动声呐的高分辨率目标方位估计

本文讨论应用高分辨率非线性谱分析技术进行水声目标方位的估计。文中针对水声信号特点，通过主值频谱抽取方法克服宽频带非线性方位估计的大运算量难题，大大简化了计算复杂性，同时还保证了较高的信噪比。经模拟计算表明，该方法实现简单，有较常规波束形成法为高的方位分辨率