采用最优集成学习的小样本电磁脉冲信号分类

闪电与核爆电磁脉冲分类是核检测系统中的关键问题,其主要难点便是其正负样本不均衡程度可达到104,因此我们提出了一种名为SMALLBAG的集成学习分类方法。针对小样本问题,通过对少数类样本进行数据增强和多数类样本重采样的方法重新构建新的训练数据集,分别提取时域、频域、小波域的特征以表征信号。针对样本不均衡问题,提出了基于新采样数据集的集成学习方案,减少样本不均衡影响同时提高分类准确率。该模型能够在保证准确率的同时保证实时性要求,试验结果显示识别准确率可达99.99%,测试速度为每个样本0.67 ms。

基于三维墙体补偿的快速重聚焦算法

超宽带穿墙雷达具备穿透墙体的能力,结合多输入多输出(MIMO)技术可以实现墙体后侧隐蔽目标的成像,为建筑物内人员检测和定位提供了丰富的信息。该文基于调频连续波(FMCW)体制下的多发多收超宽带穿墙雷达系统,提出了一种闭环干涉校准方法,校正了由系统内部误差产生的图像散焦。墙体的存在会导致目标成像位置偏离真实位置,该文推导了联合通道和像素点的三维墙体补偿算法,并基于其几何特性,提出快速重聚焦算法。首先去除墙体影响、确定目标存在区域;鉴于区域几何特性,选择适应区域形状的球坐标网格划分;分区域进行局部重聚焦,避免了因电磁波衰减导致成像结果中出现强目标掩盖弱目标的现象,并且球坐标形式的网格划分和局部成像大大缩减了算法耗时。通过仿真分析与实验验证,该文提出的系统校准方法能有效补偿系统误差,快速重聚焦算法可以实现墙后人体多目标三维定位,各维度定位精度优于10 cm,计算效率相对其余算法提升了5倍左右。从目标检测概率方面,所提算法相比其余算法不会出现弱目标的漏检。

基于自适应信号分解特征集成学习的电磁脉冲识别方法

为准确高效地识别核爆电磁脉冲(nuclear electromagnetic pulse,NEMP)和闪电电磁脉冲(lightning electromagnetic pulse,LEMP),提出一种基于自适应信号分解和集成学习的识别分类方法。首先,针对样本不均衡问题,利用数据扩增方法对数据集进行预处理;然后,采用希尔伯特-黄变换对NEMP和LEMP分别进行自适应信号分解;其次,对分解信号提取其在时域、频域和小波域的特征;最后,对提取特征采用集成学习算法进行识别分类。试验结果表明,该方法在实测数据上的准确率能够达到99.99%以上,LEMP信号的误报率低于万分之一。

车载多天线系统的电磁兼容问题分析

本文采用矩量法和微波网络理论相结合的方法分析了车载多天线系统的电磁兼容问题 .该方法先将天线系统等效为微波网络 ,然后采用矩量法求解该等效网络的导纳矩阵Y ,利用该导纳矩阵就可求得天线间的耦合度 .

加载螺旋天线的优化设计

采用螺旋式结构以及加载的方法可以使天线小型化和宽带化.研究了遗传算法和矩量法相结合的方法来快速优化设计宽带小型化加载法向模螺旋天线.采用基于曲线基函数和检验函数的矩量法来快速精确分析法向模螺旋天线,然后结合遗传算法对加载法向模螺旋天线上的加载集总元件的值、加载位置以及匹配网络参数进行一体化优化设计,并采用Sherman Morrison Woodbury公式来快速求解加载元件值和加载位置改变后的阻抗矩阵方程,提高了优化设计的效率.

架设在凹形接地面上倒L天线的研究

系统地研究了架设在凹形接地面上的倒L天线的电特性.采用矩量法分别求解了天线和凹形接地面上的静电荷分布密度和电流分布密度.计算了倒L天线与凹形接地面之间的静电容和天线的输入阻抗,与实验结果吻合良好.提出了采用多根倒L辐射线连在一起的结构来改善天线系统的电性能,使天线系统的静电容显著增加,同时降低了天线的谐振频率,并分析了该结构对天线的有效高度、辐射电阻和辐射方向图的影响.

加载法向模螺旋天线的研究

采用矩量法分析了法向模螺旋天线加载后的电特性 ,探讨用加载来实现法向模螺旋天线宽带化小型化的可行性。计算时采用螺旋线段对天线进行划分 ,然后采用三角形基函数脉冲基检验的矩量法来快速精确计算天线上的电流分布。计算了一些加载螺旋天线的实例 ,并与直线段划分的矩量法的结果进行比较。最后借助遗传算法优化设计了一付工作在 2 2 0～ 4 0

VHF宽带小型化套筒天线的优化设计

研究了VHF宽带小型化套筒天线的设计与制作。采用遗传算法与模拟退火法相结合的优化方法 ,对套筒天线的结构参数以及宽带匹配网络的元件值进行一体化设计。分别采用外插收敛法、[Z]矩阵插值法以及小波变换法来提高矩量法分析计算天线的速度。

基模螺旋天线的研究

本文提出了一种计算基模螺旋天线的新方法 .该方法采用螺旋线段对基模螺旋天线进行划分 ,只需少量分段就可用矩量法对其进行精确模拟分析 .文中求出了螺旋天线上的电流分布和远场方向图 ,与直线段模拟计算结果吻合良好 .求阻抗矩阵Z时 ,利用螺旋天线的对称性和周期性 ,只需求出一小部分元素就可得到Z矩阵的其它元素的值 .该方法分段数少 ,使得计算时间和计算所需存储量大大减小 。

混合遗传算法优化设计宽带加载螺旋天线

研究了遗传算法和模拟退火法相结合的方法来快速优化设计宽带加载螺旋天线。采用该算法对加载螺旋天线上的加载集总元件的值、加载位置以及匹配网络参数进行一体化优化设计。采用一种简单有效的方法来快速求解加载元件值和加载位置改变后的阻抗矩阵方程,提高了优化设计的效率。利用该方法成功地设计了两副宽带小型化加载螺旋天线。

在月球背面进行低频射电天文观测的关键技术研究

月球具有足够大的尺寸,能够有效地遮挡来自地球的低频电磁波干扰,因此月球背面是进行低频射电天文观测的最佳场所。本文论述了利用低频射电频谱仪在月球背面进行空间低频射电天文观测的意义,给出了低频射电频谱仪工作原理、科学探测目标和系统组成。研究了低频射电频谱仪的设计,并采用低频射电频谱仪对北京中关村地区空中低频电磁波辐射频谱进行了试验探测,结果表明:低频射电频谱仪能够清晰地探测到0.1~40 MHz频带内的广播电台及授时台等发射的低频电磁波信号。

VHF/UHF天线宽带匹配网络的优化设计与实验研究

本文系统地研究了VHF/UHF天线宽带匹配网络的设计与制作 .提出遗传算法与模拟退火法相结合的优化设计方法 ,解决VHF/UHF天线宽带匹配网络制作过程中元件值随频率较大变化引发的难题 .最后 ,利用该方法研制了 30～ 45 0MHz全向宽带小型化天线的宽带匹配网络 .实验表明 ,带内VSWR <3 0 ,且计算结果与测试结果十分吻合 .

车载多天线间的相互干扰特性

采用矩量法对车载多天线间的相互干扰特性进行了分析 ,将多天线系统等效为微波网络 ,然后采用矩量法求该网络的导纳矩阵 Y .利用该导纳矩阵对天线间互耦特性进行分析 ,同时计算天线的近场分布 .以实际工程中遇到的问题作为算例 ,其模型复杂 ,计算量大 .算例中主要考虑发射天线的谐波干扰 ,计算天线间的最大耦合度和实际耦合度 ,并给出了实际耦合度 .经计算分析证明 ,该方法理论正确 ,计算精度较高 ,对车载天线的安装。

渐变槽天线端射特性优化设计

该文在优化渐变槽天线结构基础上,采用栅形开槽和加载周期结构,设计了一款平面端射天线。通过数值模拟,分析了栅形开槽和周期结构对天线辐射特性的影响。该结构在1~3.5 GHz频带内,明显改善了渐变槽天线的端射特性。天线样机测试结果表明,该天线在1~3.5 GHz内,驻波系数小于2,增益约为7 d Bi。天线的群时延相对平坦,时域波形振铃较小,可以应用于脉冲体制雷达。

视频合成孔径雷达振动误差分析及补偿方案研究

视频合成孔径雷达(Video Synthetic Aperture Radar,Vi SAR)具有成像帧速快、分辨率高等优点,对近距运动目标的精细侦查和定位有迫切应用需求。相比微波段SAR成像系统,Vi SAR载波波长短,平台的微小振动会引起回波信号相位的显著变化,常常导致图像无法聚焦,使得Vi SAR在实际应用中受到限制,因此有必要开展Vi SAR运动误差分析及其补偿技术的研究。该文分析结果表明,载机平台在飞行方向的振动和在斜距方向的低频振动对成像结果影响较小,而在斜距方向的高频振动对成像结果影响较大,要求补偿精度较高。鉴于Vi SAR运动补偿的特殊性,该文提出一种运动补偿方案,可以满足Vi SAR成像中的补偿精度要求,最后,通过Vi SAR成像仿真实验,初步验证了理论分析的正确性和运动补偿方案的有效性。

线栅型圆锥单极天线

研制了一种由导线栅构成的圆锥单极子天线.采用矩量法来求电场积分方程,天线表面上的感应电流分布采用正弦插值基函数来展开,该基函数对于长线结构具有较快的收敛性.分析了天线的电压驻波比和增益随着线栅根数以及天线高度等参数变化的特性.设计了一副在6个倍频的频带内均可满足电压驻波比小于2 0,增益大于4 5dB的全向宽带小型化圆锥单极天线,理论计算结果与测量结果吻合良好.

一种新型探地雷达天线的设计分析

该文研究了一种近似椭圆结构的超宽带偶极子天线。通过设计沿着振子向末端方向渐变的导体臂,可以有效地减小天线末端电流的反射,改善天线的输入阻抗特性,拓宽天线的带宽。由于没有采用任何加载措施,此天线相比电阻加载宽带天线具有更高的效率。采用三维电磁仿真软件对天线进行了分析和设计,根据设计结果实际制作了一副天线样机,并对其电压驻波比和辐射特性进行了测试,测试结果与仿真设计结果吻合良好。仿真结果和实验测试结果表明,该天线在很宽的工作频带内具有良好的阻抗特性和辐射特性。

一种用于浅层探冰雷达的改进型宽带小型化TSA天线

该文介绍了一种用于高分辨率浅层探冰雷达(工作于500 MHz-2 GHz)的小型化TSA天线。该天线采用共面波导到槽线的转换结构实现馈电,天线的两侧边采用波纹结构,构成波纹结构的金属细条带的长度从馈点端到辐射孔径端逐渐减小。仿真结果表明,比之传统的TSA天线,该天线的工作频带可向低频扩展,同时低频段端射向增益能够提高3 dB。测试结果表明,除550 MHz附近的一个窄频带(S11<-8.2 dB)外,天线的阻抗带宽(S11<-10 dB)大于10:1。此外,在500 MHz-2 GHz内测量得到的端射向增益大于3.9 dBi,测量得到的辐射方向图与仿真值有较好的一致性。

改进型vivaldi天线

常规vivaldi天线存在后向辐射大，主辐射方向增益低的缺点。通过优化常规vivaldi天线贴片形式的方法，改变天线表面的电流分布，得到其改进形式-兔耳形vivaldi天线。对改进型vivaldi天线的电性能进行了分析，设计并制作了一付工作在6～18GHz的改进型vivaldi天线，与常规vivaldi天线相比，天线增益在整个频带内均有显著的提高。

测试土壤含水率和电导率的时域反射仪系统

研究了用于土壤参数测试的时域反射仪(TDR)系统原理与电路实现方法。根据系统设计要求设计出时域反射仪样机,该样机脉冲发生电路产生140 ps上升沿的时域脉冲,接收电路等效采样精度为8.69 ps,并设计了时域反射仪系统控制程序,给出了程序的系统控制和数据处理流程图。利用研制的TDR样机对两种土壤样本的相对介电常数进行了测试,反演了土壤样品的体积含水率,同时利用采集波形反演计算出不同湿度土壤样品的体积含水率和体积电导率,反演体积含水率与称量法测的结果接近,测试误差均小于4%。