单星无源定位中多普勒信息参数测量技术研究

发布时间：2017-09-03 15:35

  本文关键词：单星无源定位中多普勒信息参数测量技术研究

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【摘要】：本课题主要研究了单星定位系统中多普勒信息参数的提取技术，在星载平台情况下，卫星接收机接收到的信号能量小，信噪比低，并且随着低截获信号（LPI）的广泛使用，进一步增加了信号接收机分析信号，提取信号参数的难度。现有的测频精度及卫星定轨精度对定位误差影响较小，在低信噪比下，精确估计出信号的多普勒信息成为单星无源定位系统中的关键因素。 无源定位中，作为观测参量载体的目标信号，其类型和形式往往是多样且未知的；脉冲大多持续时间非常短，由单个脉冲信号难以得到精确的参数估计；径向加速度引起的多普勒频率变化率参数更为细微，一般为100Hz/s量级，在具有脉内相位调制的信号中，会与未知的调制参数结合起来，增加测量的难度；接收到的信号比较微弱，信噪比很低。目标信号的这些特点使得传统的参数估计方法精度大大下降。因此，针对不同信号特性，提出正确有效的多普勒信息参数估计方法，是很有意义也是有必要的。 本文针对目标信号的以上特点，对传统信号模型及测量方法进行改进，分别从时间域和频率域以及时频联合域提取信号的多普勒信息，本文主要的研究内容： （1）研究了基于运动学的单星定位原理，把单星定位系统中，定位需要的加速度参数转化为时间多普勒信息和频率多普勒信息，并且分别分析了时间多普勒和频率多普勒对定位的影响。 （2）研究了频率域多普勒信息的测量技术，介绍了正弦信号，线性调频信号的信号模型及相应的相参积累算法，在此基础上，研究了三次相位信号的多普勒信息测量算法，并进行了仿真验证。 (3)研究了时间域多普勒信息的测量技术，对自相关积累算法进行改进，利用分数时延算法解决了采样间隔与脉冲重复周期不匹配时的时延估计问题。 (4)提出了基于匹配滤波和基于相邻脉冲互相关的两种时频联合多普勒信息估计算法，在时延估计的同时，，利用信号相位信息，估计出频率多普勒变化率，进一步提高了多普勒信息估计精度，具有良好的工程实施意义。
【关键词】：单星定位 多普勒 变化率 时频联合
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN95
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 本文研究的背景和意义11-12
• 1.2 国内外相关技术发展12-14
• 1.2.1 单星定位系统12
• 1.2.2 多普勒信息测量技术12-14
• 1.3 本文研究的主要内容及各章节安排14-16
• 第2章 基于运动学的单星定位原理16-30
• 2.1 基于径向加速度的单星定位原理16-22
• 2.1.1 单星定位的运动模型16-18
• 2.1.2 运动学单星定位算法的解算方法18-19
• 2.1.3 运动学单星定位算法定位精度分析19-21
• 2.1.4 定位精度的仿真分析21-22
• 2.2 信号时间多普勒与径向加速度关系22-26
• 2.2.1 时间多普勒估计径向加速度22-25
• 2.2.2 单星定位中时间多普勒特性仿真25-26
• 2.3 信号频率多普勒与径向加速度关系26-29
• 2.3.1 频率多普勒估计径向加速度26-27
• 2.3.2 单星定位中频率多普勒特性仿真27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 多普勒信息频率域测量技术30-48
• 3.1 信号模型及测量精度分析30-34
• 3.1.1 接收信号模型30-33
• 3.1.2 参数测量精度分析33-34
• 3.2 基于相参积累的正弦相参脉冲串信号多普勒信息估计算法34-37
• 3.2.1 正弦信号模型34-35
• 3.2.2 相参积累35-36
• 3.2.3 仿真实例及分析36-37
• 3.3 基于 FRFT 的 LFM 信号多普勒频率变化率估计算法37-42
• 3.3.1 信号模型37-38
• 3.3.2 分数阶 Fourier 变换38-41
• 3.3.3 仿真验证41-42
• 3.4 基于瞬时自相关及 FRFT 的三次相位信号多普勒频率变化率估计算法42-45
• 3.4.1 信号模型42-43
• 3.4.2 瞬时自相关及 FRFT43-44
• 3.4.3 解线调及相参积累44
• 3.4.4 仿真验证44-45
• 3.5 解相位模糊45-46
• 3.6 本章小结46-48
• 第4章 时频联合估计多普勒变化率信息48-69
• 4.1 自相关积累算法48-54
• 4.1.1 算法研究48-51
• 4.1.2 门限设定51-53
• 4.1.3 算法改进53-54
• 4.2 分数时延估计算法54-61
• 4.2.1 算法研究54-57
• 4.2.2 二次曲线拟合57-58
• 4.2.3 测量精度分析58-60
• 4.2.4 算法仿真对比60-61
• 4.3 时频域联合估计多普勒信息的方法61-68
• 4.3.1 考虑 TOA 测量误差的频域法精度分析61-63
• 4.3.2 类匹配滤波63-66
• 4.3.3 相邻脉冲互相关66-68
• 4.4 本章小结68-69
• 第5章 系统仿真69-76
• 5.1 仿真系统介绍69-70
• 5.2 STK 仿真环境设置70-73
• 5.2.1 STK 场景设置70-71
• 5.2.2 卫星参数设置71-72
• 5.2.3 提取星历数据72-73
• 5.3 生成仿真信号73-74
• 5.4 系统定位仿真分析74-75
• 5.5 本章小结75-76
• 论文总结76-78
• 参考文献78-81
• 攻读学位期间发表的论文与研究成果清单81-82
• 致谢82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 龙宁;;单星无源定位原理及精度分析[J];电讯技术;2011年06期

2 郁春来;吕韶昱;万方;万建伟;;基于小波变换的多普勒频率变化率高精度估计方法[J];电子学报;2007年09期

3 郁春来;万建伟;占荣辉;;一种PCM相参脉冲序列多普勒频率变化率估计算法[J];电子与信息学报;2008年10期

4 李宏;秦玉亮;李彦鹏;王宏强;黎湘;;基于FrFT的LFM相参脉冲信号多普勒频率变化率估计算法[J];电子与信息学报;2010年11期

5 李腾;郭福成;姜文利;;星载干涉仪无源定位新方法及其误差分析[J];国防科技大学学报;2012年03期

6 张敏;冯道旺;郭福成;;基于多普勒变化率的单星无源定位[J];航天电子对抗;2009年05期

7 陶然;邓兵;王越;;分数阶FOURIER变换在信号处理领域的研究进展[J];中国科学E辑:信息科学;2006年02期

8 张刚兵;刘渝;邓振淼;;相参脉冲串多普勒频率变化率估计算法[J];数据采集与处理;2010年05期

9 陆安南,孔宪正;单星测频无源定位法[J];通信学报;2004年09期

本文编号：785880