一种机载ESM系统对离心加速度的测量方法

摘要

本发明公开了一种机载ESM系统对离心加速度的测量方法，测量方法包括以下步骤：(1)携带ESM系统的载机沿着直线作匀速运动；(2)将所接收的探测信号送入超外差接收机和测向接收机，测量每一个脉冲的脉冲描述字，并将脉冲描述字输入信号处理计算机；超外差接收机输出信号进入中频变频组件，中频变频组件将输入的信号变换到中频，输入到中频采集电路，中频采集电路将输入模拟信号转换为中频数字信号输入信号处理计算机；(3)信号处理计算机利用软件和算法，通过自动或人工指令的方式，计算出每个脉冲的角频率和小波变换系数；(4)对小波变换后的信号进行相参积累，并采用基于相位测量的参数估计方法，根据最小二乘准则和相位测量值测量得到离心加速度信息。本发明所提供的测量方法有助于执行单站无源定位任务的机载ESM系统提高定位测量的精度。

主权项

1.一种机载ESM系统对离心加速度的测量方法，测量方法包括如下步骤：(1)携带ESM系统的载机沿着直线作匀速运动；(2)将所接收的探测信号送入超外差接收机和测向接收机，测量每一个脉冲的脉冲描述字，并将脉冲描述字输入信号处理计算机；超外差接收机输出信号进入中频变频组件，中频变频组件将输入的信号变换到中频，输入到中频采集电路，中频采集电路将输入模拟信号转换为中频数字信号输入信号处理计算机；(3)信号处理计算机利用软件和算法，通过自动或人工指令的方式，从存储器中调用最新存储的P个脉冲数据，利用FFT计算出每个脉冲的角频率按照下式计算出每一个脉冲的小波变换系数：${\mathrm{WT}}_p=\frac{{\hat{\omega }}_p}{{\omega }_0}{\left(\frac{2}{\mathrm{\pi \beta }}\right)}^{1/4}\underset{n=0}{\overset{N_p-1}{\Sigma }}{s}_p\left({\mathrm{nT}}_s\right)\exp \{-\frac{1}{2\beta }{\left[\frac{{\hat{\omega }}_p({\mathrm{nT}}_s-{\tau }_p/2)}{{\omega }_0}\right]}^2-j{\hat{\omega }}_p({\mathrm{nT}}_s-{\tau }_p/2)\}$p＝1，2，…P(1)式中，τ_p为第p个脉冲的脉冲宽度；β＝log(2)/(π·B)²≈0.07/B²，B为小波的带宽；N_p为第p个脉冲的采样点数；T_s为采样间隔；s_p(nT_s)为第p个脉冲信号正交采样后的值；ω₀为母小波的中心频率；$Q_p={\mathrm{WT}}_p·{\left({\mathrm{WT}}_{p+1}^2\right)}^{*}·{\mathrm{WT}}_{p+2}\exp (-\mathrm{jP}·E_p/\underset{p=0}{\overset{P-1}{\Sigma }}1/{\hat{\omega }}_p);$式中，E_p由下式计算得到：E_p＝(T_p+τ_p/2)+(T_p+2+τ_p+2/2)-2(T_p+1+τ_p+1/2)                (2)式(2)中，p＝0，1，…P-3，T_p和τ_p分别为第p个脉冲的到达时间和脉冲宽度，由超外差接收机测量得到；(4)根据最小二乘准则和下式测量出离心加速度$\hat{\theta }={[{\hat{f}}_I,{\hat{a}}_f]}^T={\left(H^T{R}^{-1}H\right)}^{-1}{H}^T{R}^{-1}Z---\left(3\right)$式中，为接收信号数字中频估计值；Z为P-2维列向量，向量元素由下式计算得到：$Z_p=\arg \left(Q_p\right)+P·E_p/\underset{p=0}{\overset{P-1}{\Sigma }}1/{\hat{\omega }}_p---\left(4\right)$式(4)中，p＝0，1，…P-3，H为(P-2)×2维观测矩阵：$H={\left[\begin{array}{cccccc}2\pi E_0& 2\pi E_1& ···& 2\pi E_p& ···& 2\pi E_{P-3}\\ \pi /\lambda & \pi /\lambda & ···& \pi /\lambda & ···& \pi /\lambda \end{array}\right]}_{(P-2)\times 2}^T---\left(5\right)$式中，E_p由式(2)计算得到；λ为接收信号波长，由超外差接收机测量得到；R为(P-2)×(P-2)维协方差矩阵：矩阵R的求逆可采用递推的快速算法实现，假设R^-1的元素为g_i，j，其递推表达式为$g_{i,j}=g_{j,i}=y_{i,j}-\frac{1}{y_{P-1,P-1}{y}_{P,P}-y_{P-1,P}^2}\left[\begin{array}{c}{y}_{i,P-1}{y}_{P,P}{y}_{j,P-1}+y_{i,P}{y}_{P-1,P-1}{y}_{j,P}-\\ y_{P-1,P}(y_{i,P}{y}_{j,P-1}+y_{i,P-1}{y}_{j,P})\end{array}\right]---\left(7\right)$式中，1≤i≤P-2，i≤j≤P-2，参数y_i，j可通过下式求出$y_{i,j}=y_{j,i}=\underset{k=1}{\overset{i}{\Sigma }}(j-i+k)k$1≤i≤j≤P                         (8)(5)在计算出每个脉冲的小波变换系数后，通过简单的相位测量，根据式(3)即能计算得到离心加速度信息。