全空域多面阵天线性能分析与遮挡判决

为适应全空域多目标测控对天线的需求,提出一种基于多面阵拼接的全空域覆盖天线。与球面阵天线相比,多面阵天线在工程实现和波束控制方面具有明显优势。分析了不同阵面数对天线波束性能的影响。考虑到实际应用中遮挡效应对天线方向图的影响,介绍了一种有效的遮挡判决算法。该算法首先将处于亮区的阵面投影到来波投影面中,而后采用线段相交原理确定投影面是否相交,最后根据相交投影面景深大小判断它们的遮挡关系。理论分析与仿真结果表明,多面阵天线全空域增益相对稳定,遮挡判决算法可行有效。

期望主瓣响应下任意阵方向图综合方法

为实现任意阵列天线的方向图综合,特别是考虑到不同空间指向对阵列方向图的影响,提出自适应原理与凸优化理论相结合的方向图综合法。该方法首先利用自适应原理综合法得到所需阵列方向图的旁瓣特性;而后,选择零度角的方向图主瓣作为期望主瓣;最后,在该期望主瓣响应下,将阵列方向图综合问题转化为二阶锥规划问题。采用凸优化循环迭代算法,完成对非凸优化问题的求解,从而保证方向图在满足期望主瓣响应的同时,使旁瓣特性与自适应方向图综合方法得到的结果最接近。理论分析与仿真结果表明,综合后阵列方向图在不同空间指向上具有与期望主瓣一致的主瓣特性,且其旁瓣也能够很好地保持对动态干扰的抑制特性。

平面阵子阵级自适应波束形成方法研究

利用遗传算法(GA)将大型阵列划分为非均匀邻接子阵,以主旁瓣比作为适应度函数,并对遗传操作增加约束条件,得到具有栅瓣抑制能力的子阵结构。为进一步抑制平面阵俯仰和方位上的高旁瓣,对平面阵进行两级子阵划分,使平面阵方向图在俯仰和方位上均具有良好的主旁瓣电平比;为消除非均匀子阵结构各子阵通道噪声功率不同对子阵级自适应波束形成算法的影响,通过对阵列协方差矩阵进行奇异值分解、重构特征子空间,提出了基于特征空间重构的子阵级自适应波束形成方法。仿真结果表明了该方法的可行性与有效性。

基于特征空间重构的子阵级ADBF方法

为实现大型阵列天线子阵级自适应数字波束形成,提出了一种基于阵列特征空间重构的方法。对子阵协方差矩阵进行奇异值分解,分离出信号、干扰与噪声子空间对应的特征值以及特征向量,并对特征子空间重新分配,重构阵列特征空间,完成子阵级ADBF。与常规方法相比,该方法能够消除子阵级输出噪声功率不一致造成的阵列方向图畸变,减小协方差矩阵估计误差的影响。理论分析与仿真结果表明,该方法在子阵级波束形成以及抗干扰接收等方面具有优良性能。

氢气传感器在电解制氧系统中的应用研究

针对电解制氧系统中氢气浓度测量受环境因素影响大、测量准确性低等问题,选取了半导体型、催化燃烧型、热导型三类不同原理的氢气传感器,对其在电解制氧系统中的应用进行了试验验证,并对试验结果进行了讨论,分析了各类氢气传感器的使用局限性。

大型阵列天线子阵划分及栅瓣抑制方法

利用遗传算法(genetic algorithm,GA)将大型阵列划分为非均匀邻接子阵,以主旁瓣比作为适应度函数,并对遗传操作增加约束条件,得到具有栅瓣抑制能力的子阵结构。提出了基于子阵级的波束扫描方法,在每个扫描分区内无需改变阵元权值,仅通过子阵级数字波束形成即可完成阵列的波束扫描,并分析了不同扫描角对阵列方向图的影响。为了抑制大扫描角带来的高旁瓣,运用自适应原理使子阵级方向图在高旁瓣位置形成凹陷。分析与仿真结果表明,该方法能够进一步提高阵列方向图的主旁瓣比,增加扫描分区的范围。

基于自适应单脉冲的卫星角度测量方法

针对干扰对卫星角度测量的影响,提出自适应单脉冲角度测量方法。该方法将数字单脉冲与自适应数字波束形成方法有效结合,通过增加约束矩阵,使其在有效抑制干扰对测角影响的同时,保持单脉冲比曲线不发生畸变。理论分析与仿真结果表明,该方法具有更好的抗干扰性能,且测角测量的精度与准确度更高。

基于数字波束形成的多目标测控

针对单站多目标同时测控中存在的问题,提出将数字波束形成技术应用于单站测控系统天线中,以更好实现对多目标的同时测控。针对多目标测控对天线系统的特殊要求,并结合数字波束形成技术自身的特点,分析了数字波束形成技术在实现全空域波束扫描、大型阵列波束形成和多目标跟踪时存在的3方面突出问题,并提出了解决的初步思路和方向。分析表明,采用数字波束形成技术的天线具有诸多优势,其在对多目标测控中具有广阔的发展前景。

一种基于时间序列的环控生保系统遥测数据预测方法

为实现环控生保系统在轨故障预测与健康管理,研究系统遥测数据的时间序列信息。通过预测关键遥测数据的变化趋势,实现在故障出现之前对其识别、预判。结合环控生保系统遥测数据的特点,通过AIC与BIC相结合的方法确定预测模型。运用该模型对实际工程中遥测数据进行预测验证,结果表明采用该方法对氧分压数据进行前向6点预测,预测精度可达98.2%,可为后续系统在轨故障预测与健康管理提供基础。

DS/FH测控系统抗干扰性能分析与测试

为全面、有效衡量用于应急测控的直扩/跳扩(DS/FH)系统的综合抗干扰性能,采用最低性能指标约束法,对系统抗干扰性能进行综合分析.以音调干扰、脉冲干扰以及高动态环境为例,探讨了不同干扰条件对系统最低性能指标的影响.为解决最低性能指标约束下系统抗干扰性能测试步骤繁多、效率低、代价高的不足,采用蚁群算法,将指标测试次序建模为最佳路径选择问题.通过实例仿真验证了测试模型的正确性与有效性.该方法对DS/FH测试方案的选择具有指导意义.

DS/FH测控系统综合性能评估方法研究

针对传统方法对DS/FH(直接序列扩频/跳频扩频)系统的综合性能测试不够全面有效的问题,提出通过最低性能指标约束法对系统抗干扰性能进行综合分析。以音调干扰、窄带噪声和脉冲干扰3种典型干扰为例,探讨了这3种干扰在不同参数条件下对最低性能指标的影响。并且进一步分析了动态条件下多普勒频偏对DS/FH系统捕获性能的影响。为便于对系统的综合性能进行定量分析,给出最低性能指标约束下的系统综合性能评价指标。最后通过实例分析说明了系统综合性能评估方法的正确性与有效性,该方法对DS/FH这一复杂系统的测试具有指导意义。

跳/扩频测控信号自适应波束形成方法

为解决跳/扩频测控中阵列天线设计所面临的信号频带宽、空域范围广、干扰强度大等问题,将线性约束法与二阶锥规划方法相结合,得到能够同时满足频率不变、方向不变的波束形成算法.利用二阶锥规划将波束形成器的设计转化为给定频率响应的FIR滤波器设计,针对用于宽带波束形成的FIR滤波器的非线性相位特点,采用最小均方误差准则,使所设计FIR滤波器的频率响应逼近于期望滤波器.通过增加约束条件,使不同空间指向的主瓣宽度基本保持不变,并在干扰方向形成宽零陷来有效抑制宽带干扰.仿真计算表明,在跳/扩频信号的工作频带内,波束方向图能够保持很好的频率不变特性,且在±60°范围内波束方向图的主瓣束宽、增益、零陷与参考波束基本保持一致,能够更好地满足航天测控任务对阵列天线的需求.

密闭舱内氧传感器自动标定方法研究

鉴于氧浓度传感器、氧化锆传感器本身的特性,处于寿命末期的传感器在测量时,会出现精度误差及漂移特性。为减小传感器漂移影响,基于多传感器数据融合技术,选择稳定性及一致性较好的传感器测量值作为自动标定基准值,并在这一基础上,改单点k值标定方法为多点k值标定方法。验证结果显示:当电压值漂移量达到0.1 V时,常规标定方法氧分压漂移量将超过2 kPa,漂移量不超过0.5 kPa。因此,该标定方法增加了氧传感器漂移的适应范围,降低了测量误差,减少了标定的频次。

低SNR下宽带信号的DOA估计

针对如何提高低信噪比下宽带信号波达方向估计性能的问题,在相干子空间法的基础上,通过重构聚焦矩阵,在不需要预先估计信号方位的同时,有效提高了低信噪比下空间谱的角度分辨率。由于采用空间谱峰值搜索法确定信源的来波方向具有较大误差,根据文中所提出的插值公式,利用空间谱峰值左右谱线的幅度进行修正,可得到较为精确的估计值。仿真结果显示了所述方法的有效性。

基于改进遗传算法的最佳阈值分割方法及其性能评价

针对常规二维最佳熵法计算复杂,运行时间长,收敛性差等不足,提出基于改进遗传算法的二维最佳熵阈值分割方法。通过对选择、交叉、变异等因子的优化设计,使阈值搜索的鲁棒性与收敛性有了很大改善,并对图像的分割效果进行评价。分析与仿真结果表明,改进算法在大大减少阈值搜索时间的同时,保持了良好的分割性能。

DS/FH测控系统中的自适应波束形成算法研究

为了有效解决直扩/跳扩(DS/FH)测控系统中频率跳变对自适应波束形成器的影响,提出基于二阶锥规划的频率不变宽带自适应波束形成算法。利用二阶锥规划将波束形成器的设计转化为给定频率响应的FIR滤波器设计问题。针对用于宽带波束形成的FIR滤波器的非线性相位特点,采用最小均方误差准则,使设计出的FIR滤波器频率响应逼近期望滤波器的频率响应。仿真计算表明,该算法在DS/FH信号的工作频带内,波束方向图能够保持很好的频率不变特性,且实现了在干扰方向的自适应零陷控制。

基于三线法的高动态载波同步方案

针对在高动态下实现载波同步的问题,提出了一种基于快速傅里叶变换(FFT)三线谱法和锁相环(PLL)相结合的载波同步方案:首先在利用周期图峰值进行粗估的基础上,根据提出的新的插值公式,利用峰值左右2条谱线的幅度进行细估;再将得到的载波参数作为跟踪环路的引导频率,控制数控振荡器(NCO)的输出频率;最后通过PLL环路的自适应算法实现载波相位的动态跟踪。该方法一方面可使载波参数的实时精确估计能够适应高动态低信噪比的要求,减小了跟踪时间;另一方面在跟踪环路中由高精度的PLL进行相位补偿,二者结合可以满足动态性能和跟踪精度的要求。