基于多核PC的软件雷达信号积累和恒虚警处理研究

积累的本质是提高信噪比,以利于信号检测;恒虚警率处理的本质是在保证一定检测概率的基础上,用一个自适应门限代替固定门限,以保持虚警率的恒定,同时减小后端处理的压力,二者都是雷达信号处理系统的重要组成部分。在软件化雷达思想的指导下,针对雷达视频信号的积累和恒虚警率处理的实时性问题进行了研究。首先给出了积累和单元平均类恒虚警率处理的仿真模型,然后对积累和单元平均类恒虚警率处理的运算复杂度进行了详细的分析,接着采用集成性能原件(IPP)算法库和常规计算方法对积累和单元平均类恒虚警处理的运算时间进行仿真研究,最后通过实际软件实现,表明了在一定条件下,软件实现积累和恒虚警率可以满足实时性要求。

一种超短基线阵定位算法应用分析

分析了一种多元阵超短基线阵水声定位几何算法,对多元阵声学定位算法与传统正交四元阵算法做分析对比,并与常见阵型的定位精度作比较。仿真结果表明,在阵元条件等一致的情况下,五元均匀圆阵精度最高,复杂度也最大,四元三维正交阵、四元平面正交阵,精度依次降低,复杂度也依次降低。对超短基线定位系统优化阵型、提高超短基线定位精度有借鉴意义。

一种基于动态门限与LMS算法相结合的多径干扰抑制算法

在船舰行驶过程中,信号的传输在岛屿反射与海面散射影响下易产生多径效应,使船舰的无线地空数据接收系统受到影响。为提高接收机的接收性能,首先完成了多径信道的建模,搭建了三径信道模型,并在此模型下,将动态门限法与最小均方(LMS)算法进行改进结合,并用此算法完成了信号处理的研究与仿真。仿真结果表明,所提算法优化方案可以提高在此种情况下信号接收系统的准确性。

低成本接收阵列方向图测试系统与方法

采用传统的相控阵测试方法对数字阵列及数字波束合成进行测试,存在系统复杂、设备齐套周期长、问题难解耦等弊端。因此,对于数字阵列及相关算法,需要一种不依赖天线和物理环境,且能够以低成本和高效率,在系统开发中期完成相关性能评估和迭代的方法。给出一种基于阵列信号模拟技术的低成本接收阵列方向图测试系统,并提出了随机虚拟相移技术用于解决测试精度不足的问题。基于简要的理论分析、给出了测试平台构成和测试流程,并通过仿真和实测验证了方法的有效性。

基于扫描波束特征的信号分选算法研究

针对传统分选算法处理维度不足而产生的电磁参数交叠信号分选准确率低的难题,提出一种基于扫描波束特征的信号分选算法。在对天线扫描波束进行理论分析的基础上,利用不同辐射源之间天线扫描波束的差异对目标进行分选。算法首先提取了信号的主瓣包络簇,然后计算了主瓣包络簇的持续时间,最后对主瓣包络簇的持续时间进行聚类,克服了传统分选对电磁参数的依赖。仿真数据验证表明,与传统分选算法相比,本算法可有效提升电磁参数交叠目标的信号分选能力,分选准确率可提升35%以上。

基于改进MobileV3Net的脉冲雷达干扰识别方法

随着现代电子战的飞速发展,基于数字射频存储器转发的新型干扰层出不穷,如何快速有效地识别这类干扰成为现今研究的热点问题。针对于此,提出了一种基于改进MobileV3Net的脉冲雷达干扰识别研究,使用MobileV3Net作为基本网络框架,添加了动态卷积模块和高效通道注意力模块,实现了自动提取特征的小样本下8类干扰的有效识别。仿真结果表明,该网络的训练时间大大减少,且在轻量训练样本下依然能保持95%以上的识别准确率,在-10~10 dB下,平均识别率在99%以上,证明该方法具有更强的鲁棒性,更高的准确度,更好的轻量性。

GDS-MIMO-OFDM雷达通信一体化波形设计

针对正交频分复用(OFDM)雷达通信一体化波形存在的通信速率较低、自相关旁瓣较高的问题,提出了一种基于Gold码扩频的多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)雷达通信一体化波形。将MIMO-OFDM与扩频序列相结合,利用相关性较好的Gold码对通信信息进行扩频,再与OFDM脉冲符号进行调制,进而设计出一种既能提高通信速率又能改善雷达性能的一体化波形。仿真实验证明,较相同仿真条件下的Gold-OFDM、脉冲压缩-正交频分复用(PC-OFDM)一体化波形而言,所设计的一体化波形的通信速率能够倍数提高且可以在不影响通信性能的前提下降低信号模糊函数的旁瓣,从而改善一体化系统的雷达性能。

Attention U-Net在雷达信号图像化分选中的应用研究

针对海战场复杂电磁环境对雷达信号分选的挑战,采用改进的U-Net网络结合注意力机制提出新的分选方法。首先,将脉冲描述字转化为图像序列以适应深度学习处理。通过优化U-Net架构,融入注意力机制,有效提升模型对关键脉冲特征的识别与提取能力,实现像素级分类。通过此方法,系统能够精准搜索并归类所有雷达脉冲。实验证明,在海战场复杂电磁环境中,该方法显著提升了雷达信号分选准确率,提供了一种应对强干扰环境下的高效解决方案。这一研究成果证实了Attention U-Net在雷达信号智能分选中的优越性和实用性。

大功率超宽带高平坦度定向耦合器设计

宽带大功率射频发射系统中的保护电路需要实时采集准确的射频信号。宽带大功率耦合器作为保护电路的关键器件,其耦合度的平坦度、方向度指标对保护电路采集射频信号的准确性起到关键影响。采用同轴结构的定向耦合器具备极小的插入损耗,在接入射频通路后对通过功率影响极小。通过在拟合网络中采用传输线变压器谐振回路实现宽带高平坦度定向耦合。实测结果表明在80 MHz~1000 MHz频段的5000 W以上量级的大功率定向耦合器中,其耦合度为50 dB时,平坦度≤±0.3 dB,方向度>20 dB,耦合端口电压驻波比(VSWR)≤1.25,主通路插入损耗≤0.1 dB,主通路VSWR≤1.10。

对海雷达区域集成系统抗干扰效能评估研究

区域集成系统作为一种新形式对海雷达组网系统,其抗干扰效能是衡量该系统的重要指标之一。首先介绍区域集成系统的构建,然后基于单部雷达受干扰条件下的探测距离公式以及对海雷达视距方程,提出区域集成组网抗干扰系数模型。利用熵权法分析各站对区域集成组网抗干扰效能贡献度,对不同性能雷达通过系统组网后进行仿真分析和评估。通过与以往文献模型仿真数据对比,提出区域集成组网系统抗干扰能力评估指标,并验证其合理性。

基于TOPSIS的防空预警装备体系作战效能评估方法

为了检验预警装备体系在特定条件下完成作战任务的效果和优选作战方案,对防空预警装备体系作战效能评估方法进行了研究。通过分析区域防空预警作战流程,构建了基于侦察预警能力、战场生存能力、指挥控制能力和综合保障能力的作战效能评估指标体系。针对单一赋权方法权值偏颇的不足,运用序关系分析法(G1法)和改进的标准间冲突性相关性(CRITIC)法确定指标综合权重,利用改进的逼近理想解排方法(TOPSIS)对防空预警装备体系作战效能进行定量评估。通过装备部署方案仿真试验,验证了该方法的可行性和科学性,对防空预警装备体系作战方案的设计和优化具有指导意义。

从俄乌冲突看自杀式无人机的作战运用与发展

自杀式无人机作为一种新兴攻击手段,在俄乌冲突中大放异彩,对俄乌冲突进程产生了深远影响。首先详细介绍了俄乌双方参战的主要自杀式无人机系统参数及特点,然后结合俄乌冲突中自杀式无人机的应用案例总结其作战运用特点,最后围绕增强战力,分析了自杀式无人机系统的发展方向,为加强自杀式无人机作战能力,牵引无人装备体系化发展提供了思路和参考。

基于多维特征融合的海面目标检测

为提高海面目标的检测概率,提出一种多维特征融合的目标检测方法。首先,在时域的基础上,提取赫斯特(Hurst)指数和信息熵(IE)2种特征。其次,在频域的基础上,提取频域方差与均值比(FVAR)作为特征。然后,在时频域的基础上,提取短时傅里叶变换(STFT)后的时频图作为特征。最后,使用2支改进的卷积神经网络(CNN)分别训练一维特征和二维特征,之后联合2支网络,得到最终的目标检测结果。进一步与传统卷积神经网络作对比,结果显示在相同训练条件下,所提方法的计算时间缩短40%以上。

短波多音信号并行干扰消除解调算法

为了对抗严重的多径效应,短波通信系统经常采用多音并行方式进行信息传输,结合快速傅里叶(FFT)算法对信号进行调制和解调。部分通信系统的帧周期不满足载波间正交的条件,传统算法采用截断每帧信号的方式恢复载波正交条件后使用FFT算法进行解调,削弱了信号的空间分集增益。针对以上问题提出一种基于并行干扰消除策略的多音信号并行解调算法,通过构建干扰消除矩阵,在不牺牲信号帧长度的前提下实现解调,仿真实验证明了所提算法的有效性。

基于圆循环恒虚警的多雷达信号被动检测方法

低截获概率(LPI)雷达由于具有发射功率较低的特点,使得雷达侦察接收机接收到的雷达信号信噪比较低,现有的被动检测方法无法有效检测微弱信号。针对此问题,在高斯白噪声背景下,提出了一种基于圆循环恒虚警率(CFAR)的多雷达信号被动检测方法,并分别对基于圆循环的单元平均恒虚警率(CA-CFAR)、最大选择恒虚警率(GO-CFAR)、最小选择恒虚警率(SO-CFAR)、有序统计恒虚警率(OS-CFAR)4种检测器的虚警概率与检测概率进行了推导。仿真结果表明,在高斯白噪声背景下,存在一个信号时,基于圆循环的CA-CFAR检测性能最优;存在多个信号时,基于圆循环的CA-CFAR检测性能较差,OS-CFAR检测性能更佳。此外,采用多帧检测可以进一步提高检测性能。所提方法复杂度较低且实时性较高,可满足工程实际需求。

欠驱动无人船全局轨迹规划方法研究

针对大范围水域内传统全局轨迹规划算法收敛速度慢的问题,提出了基于高效收敛随机树与样条插值的欠驱动无人船全局轨迹规划方法。首先,引入目标区域偏置采样、动态步长扩展以及双向搜索策略,显著缩短渐近最优航路点的规划时间。其次,采用B样条插值技术拟合以上航路点,生成一条参数化路径,再利用期望速度与参数导数得到平滑轨迹,便于无人船跟踪。最后,开展综合的仿真研究,结果表明该方法在收敛速度上明显优于传统轨迹规划方法,且在规划轨迹的引导下,无人船能够安全、稳定地航行。

基于国产ZYNQ的裸机双核设计

当ZYNQ芯片裸机读写嵌入式多媒体存储卡(eMMC)时,CPU会被大量占用,从而导致CPU性能严重消耗,某些对CPU性能要求较高的场景无法正常使用。通过对ZYNQ芯片处理系统(PS)端内部的组成架构进行研究,并结合其运行模式特点,提出了一种基于国产ZYNQ架构的裸机双核运行方式,在没有操作系统参与的条件下,可同时对PS端的双核进行资源调度并实现eMMC的读写等功能,并可在此基础上扩展到四核,极大提高了国产ZYNQ芯片在无操作系统参与的情况下对资源的利用率,并在实际项目中得到了实践验证。

基于改进粒子群优化算法的多无人机协同欺骗干扰技术

多无人机协同对组网雷达系统进行航迹欺骗干扰属于大规模优化问题,通常需要利用群体智能算法优化无人机的飞行任务。针对采用标准粒子群算法优化时出现的求解效率低下的问题,提出了一种基于改进粒子群优化算法的多无人机协同欺骗干扰技术。首先建立了多无人机协同欺骗干扰组网雷达的数学模型以及对应的优化函数。其次阐述了利用改进粒子群优化算法求解多机协同干扰模型的步骤。最后通过仿真实验对比了改进粒子群优化算法和标准粒子群优化算法在优化求解多机协同干扰模型的差异性。

一种基于射频特征的雷达干扰抑制方法

由于数字射频存储器(DRFM)的发展,针对雷达主瓣的有源干扰已成为电子战的主流。现有的干扰抑制方法较多针对单一的干扰,泛化性较弱。提出先用基于卷积神经网络(CNN)的堆栈式卷积自编码器(SCAE)提取雷达信号的射频特征,再将射频特征应用于基于深度神经网络(DNN)的堆栈式自编码器(SAE),从而实现干扰抑制。最后,通过实际采集的数据验证了所提方法的有效性,并确定了理论分析的准确性。

一种面向高集成有源阵面的相控阵雷达波控系统设计

面向大规模相控阵雷达天线子阵设计的高集成、多通道和低成本需求,设计了一种波控系统。该波控系统以分级架构的途径,通过单个波控单元对上千个天线单元收发通道参数的单独控制,实现大规模相控阵雷达系统的波控。设计中,波控单元单板集成了数字波控和射频功分功能,使用单片K7系列现场可编程门阵列(FPGA)实现数据解码、分发和时序控制。通过三维立体叠层装配方式,选择超小型推式(SSMP)盲配互联和小型混装弹性互联的方式,以及光纤实现控制参数的接收和回传,提高了有源阵面的系统集成度,优化了阵面体积和重量。