一种星载数模混合阵列结构及波束形成算法

6G星地融合网络对卫星通信系统提出了高速率低时延低能耗的要求,由于星地链路信道环境复杂多变且容易受到干扰,需要研究干扰场景下的低成本可实现阵列架构及算法。针对这一问题,设计了一种数模混合阵列结构,子阵采用50%稀疏馈电以及最小二乘波束形成算法,超阵采用最小二乘与线性约束最小方差波束形成算法,并理论分析了阵列结构的可行性,证明子阵的零点能够抑制超阵的栅瓣。仿真结果表明,该结构以更低的复杂度实现了大规模阵列的效果,波束方向图指向明确且零陷深度足够,对干扰的抑制明显,获得了接近理想阵列增益的BER性能。

一种海洋磁异常检测噪声抑制算法

海洋磁异常检测是海洋科学观测、海底资源勘探、国防安全等领域的重要手段之一,但复杂环境磁场噪声增加了目标磁探测的难度,研究各种磁场噪声机理及抑制方法对于测量精度的提升具有重要意义。该文提出一种磁异常检测噪声抑制算法,利用通用型和无限水深条件下的海浪磁场模型分别对海浪感生磁场噪声进行估算,通过谱减法和小波去噪相结合的方法对磁异常信号中的海浪和地磁场噪声进行滤除。该文利用2015年8月我国南海某海域的海洋磁场观测数据对该算法进行了验证。结果表明,该方法可以滤除大部分的海浪和地磁场噪声,在频段0.4～0.8 Hz范围内海浪的分布明显减少,较大幅度地改善了时域波形,突出了目标产生的磁异常信号,信噪比可提升近11 d B。该方法计算复杂度低,实时性强且易于实现,可为海洋磁异常检测的噪声抑制提供一种有效手段。

一种改进型的基于Stokes一阶波的海浪磁场模型

海洋磁场测量是海洋科学观测、海底资源勘探、国防安全等领域的基本手段之一。研究海浪等海水运动的磁场噪声机理、预测模型及抑制方法对于提高海洋磁测精度具有重要的意义。该文在分析一阶Stokes波浪运动方程的基础上,提出一种改进型的海浪磁场模型,并推导出深海和浅海条件下的简化公式。为了验证模型的有效性,在2015年第15号台风"天鹅"过境期间,对我国南海某海域的海洋环境磁场进行了观测,并将该文模型和经典的Weaver模型分别与测试结果进行了对比。结果表明,该文提出的改进型模型能够更加准确地预测海浪磁场大小,预测精度比Weaver模型提高了近一个量级,可为海洋磁场测量的噪声抑制提供一种更加有效的工具。

基于功率谱估计的航磁补偿优化处理方法

航空磁法勘探中飞机的干扰磁场显著降低光泵磁力仪的探测能力。有效地补偿飞机干扰磁场具有重要意义。提出采用功率谱估计的方法对飞机机动飞行信号进行处理,从而获得航磁补偿系数的最优求解频带,并结合航磁补偿模型实现数据的最优补偿。设计高空标定飞行实验,对该方法进行验证。实验结果表明,该预处理方法在航磁补偿中使补偿系数的求解更加准确,从而获得更高的补偿提升比。

宽带宽方位波束对高分辨率SAR辐射定标的影响分析

无源角反射器和有源定标器是SAR辐射定标的常用人造参考点目标,随着大量新体制、新模式高分辨率SAR系统的涌现,大距离带宽和宽方位波束都对传统观念中参考目标雷达截面积(RCS)近似恒定的假设提出挑战。该文借助FEKO电磁仿真软件获取目标RCS随频带和方位角的变化关系,结合高分辨率SAR点目标仿真,通过点目标能量提取,定量地分析参考目标RCS的频带或方位角相关性对辐射定标的影响。仿真结果表明在Ku波段相对带宽超过10%或方位波束宽度超过20°时,上述因素带来的影响超过0.2 d B,必须在实际数据处理中加以校正。

高分辨率SAR定标参考目标辐射特性的校正方法

定标参考目标雷达截面积(RCS)的频率、入射角相关性是一个固有性质,对于常规SAR系统,在小带宽/窄方位波束条件下通常近似认为目标具有恒定的后向散射特性,即RCS为一常数;然而,对于高分辨率SAR系统,继续用中心频点、方位角处的RCS表示大信号带宽/宽方位波束条件下的RCS,将会直接影响辐射定标的准确性。鉴于此,该文提出基于标准数据或参考定标体的目标辐射特性校正方法,暗室地基SAR系统仿真结果表明,在目标辐射特性校正前后,点目标积分能量相差1.2 d B;实测数据处理结果显示,经过参考目标辐射特性校正,SAR图像中点目标旁瓣更加对称,且方位向主瓣宽度变窄,在时域更接近理想点目标冲激响应,从而验证了校正算法的有效性。

地磁背景环境中基于分形特征的磁异常信号检测算法

磁异常检测(MAD)是一种应用广泛的被动式目标检测方法,其应用包括水面舰船目标监测、水下移动目标及陆地目标的检测与识别等领域。基于地磁背景下弱磁异常信号的可靠性检测方法研究具有重要的意义,该文在研究地磁背景与磁异常信号分形特征差异的基础上,提出一种基于目标磁异常信号分形特征的单传感器检测方法,并进行实际外场试验验证。试验结果表明:该方法能准确分辨出地磁背景干扰与磁异常信号,并可以在地磁背景噪声中实现弱磁异常信号的检测。

Ka频段双极化低剖面卫通相控阵天线

当前国内外低轨通信互联网星座发展迅猛,面向卫通天线跨星跨波束快速切换、低剖面应用需求,提出了一种Ka频段层叠式缝隙耦合双圆极化发射相控阵天线。基于多层PCB叠层瓦式架构,将天线层、电源与控制层、功分网络层和芯片层一体化集成。基于“双线极化天线+移相控制”设计实现左右旋圆极化及其极化切换,采用子阵相位旋转排布实现天线整阵二次圆极化。测试结果表明:天线工作频段为27.5~31 GHz,29.2 GHz处法向等效各向同性辐射功率值为16.5 dBW,可实现±60°扫描,法向轴比<2 dB,左右旋圆极化可切换,天线子阵厚度3 mm。相比传统砖式相控阵天线,大幅降低了剖面和重量,对卫通天线低剖面、波束快速切换等具有重要应用意义。

加速迭代硬阈值ISAR稀疏成像

加速迭代硬阈值(AIHT)作为一种压缩感知(CS)算法,具有计算复杂度低、内存占用小的特点,在较小数目的观测下,经过有限次迭代便能获得较好的重建效果。因此,本文将该算法应用到逆合成孔径雷达(ISAR)稀疏成像,对该方法的具体特征和适用性进行了详细分析。仿真结果表明,在相同信噪比和回波脉冲数条件下,基于AIHT的ISAR成像方法,相比于稀疏贝叶斯算法(SBL),在重建时间上缩短了至少2个量级;相比于迭代加权最小二乘法(IRLS)和平滑l0范数算法,在重建质量上提高了约3倍。经实测数据处理结果验证,在1/4原始脉冲数条件下,该方法仍具有良好的聚焦性能和压低旁瓣效果。