电磁点源辐射线法用于复杂二维干涉仪测向研究

战斗机综合电子战系统采用二维干涉仪实现方位和俯仰同时测向,用于实现高精度无源定位或引导火控雷达等快速截获目标等。方位干涉仪天线通常安装在机翼前缘等位置,由于受重力或在飞行中颤动等影响,天线出现下倾而不在飞机机体水平面内,现有基于电磁辐射源远场近似平行投射原理进行测向建模过程方法非常复杂且困难。针对非正交二维干涉仪测向难题,提出了一种简洁高效的测向模型,将投射电磁波假设为空间中的辐射点源,由辐射点源到二维干涉仪天线距离差与相位差的关系,再利用辐射点源对应的空间方向线上超过一定距离时的任意点到干涉仪天线相位差近似相等的前提,得到辐射点源空间三维位置的三个方程,求解得到空间三维位置进一步得到电磁波方位俯仰的二维测向公式。对算法模型及其误差进行理论、仿真分析和实际工程验证,结果证明了该方法的有效性。

基于信号相位匹配原理的二维方位估计方法

提出一种基于信号相位匹配原理的二维方位估计奇异值分解算法。通过对空间虚参考点选择的说明,推导出远场条件下的时延计算公式以及基于信号相位匹配原理的奇异值分解算法公式。通过分析基元间距、信号频率以及信噪比对定向精度的影响,证实了该算法在保持尖锐指向性的前提下,可以突破压差式矢量传感器对阵元间距的严格要求,加宽工作频带,并实现低信噪比条件下的高精度二维测向。仿真结果表明:在0.8λ的基元间距下,信噪比为0dB,FFT点数大于2560时,方位角、俯仰角估计的均方根误差小于1°。

应用二维稀疏阵列的三维前视声呐方位估计

针对现有三维前视声呐存在二维方位估计性能差、系统复杂度高的问题,本文提出一种一维和Vernier联合方位估计算法。基于二维稀疏声呐基阵模型,由3个阵元间距互质的均匀线阵构成,因而相比二维面阵,阵元数大大降低;通过引入一维方位估计方法完成空间角预估计以替代直接二维方位估计方案,保证了前视声呐系统具备三维探测及较低计算复杂度的需求;依据子阵间的互质特性,采用Vernier法消除相位模糊;根据三维空间几何关系和最小角定理,完成目标二维方位估计。仿真实验表明:所提出的算法具有较低的计算复杂度,且二维方位估计性能稍优于2D波束形成算法;水池和外场实测数据表明:所提出方法能够准确估计目标在三维空间中的方位,工程实用性强。

基于CLEAN算法的毫米波全息二维像研究

针对近程毫米波全息成像算法过程中的点函数扩散以及旁瓣过宽问题,提出了基于加窗的二维自适应CLEAN算法。该算法提取所得＂脏图＂的最亮像素点,减去该像素点以及周围小目标的部分能量,之后在清洁图像上重建目标处的精准信息,有效抑制点函数扩散与旁瓣展宽。区别于传统CLEAN算法,二维自适应CLEAN算法根据当前图像的能量均值实时更新减去因子,具有很强的自适应性,此外,依据图像最暗目标像素点动态获取全局噪声门限,提高了目标提取速度。通过对多个单目标进行一维与二维方位像的仿真实验,证明了算法的有效性。

二维激光告警光学系统设计

由于现有单激光告警系统只能实现来袭激光一维的方位和波长等信息,提出了一种单激光告警系统同时测得二维方位信息和波长信息的新方法,该方法的光学系统主要由遮光罩、光栅、透镜组和面阵CCD组成,通过对来袭激光经过光栅后的一级和零级衍射光斑位置的判决,得到来袭激光二维方位和波长信息。通过理论分析说明了该方法的原理,并推导得出二维方位角和波长的测量公式,根据要求推导确定了光学元件参数,并通过实验验证了其可行性。实验结果显示波长分辨率小于10 nm,角度分辨率小于1°,x方向视场角为30°,y方向视场角为15°。

一种二维金属光栅的制备及其光学应用

基于飞秒激光双光子技术在载玻片上制备了两个方向相互正交且相邻分布的光刻胶线栅阵列样品,然后通过真空镀膜技术将该样品镀上一层50 nm厚的银膜,再将光刻胶清除制成二维的金属光栅.提出了一种基于该二维金属光栅的探测激光二维方位角及波长的方法,并用波长为632.8 nm的氦氖激光器测试了所设计的激光报警系统.实验结果表明:其方位角的定位精度以及波长测量能适应很多领域的要求.最后提出了一种可以直观地通过衍射图案来大致估算激光入射角的新方法,并测试了该样品的衍射特性.

基于空间锥角的RBF神经网络二维DoA估计

提出一种有效的RBF神经网络二维DoA降维训练方法.利用空间锥角分别对L阵列的两条直线阵进行RBF神经网络模型训练,通过已构建的两个模型对未知来波的空间锥角进行估计,两个空间锥角对应的两个空间半锥面形成的相交线就是来波入射路径.仿真实验结果表明所提方法能有效缩减训练样本集,并能极大降低模型构建的复杂度,而且具备很高的二维来波估计精度,具有广阔的工程应用前景.

基于涡旋电磁波体制的三维SAR成像方法

涡旋电磁波得名于其传播时围绕行进轴的旋转现象,该电磁属性被称为轨道角动量。基于其在方位角上的目标分辨能力,该文将涡旋电磁波引入传统的合成孔径成像中,提出了一种新的三维成像方案。在结合轨道角动量模态域之后,将合成孔径雷达二维回波扩展到三维。首先,基于波形分集理论,获取同时多模态回波数据,并利用傅里叶变换(FT)变换到方位角维,形成距离-合成孔径方位-方位角三维数据。然后,基于Radon-FT,提出了一种联合二维方位压缩算法来生成三维目标成像。仿真结果验证了系统和算法的性能,证明了涡旋电磁三维合成孔径成像雷达系统的优越性。

基于轮廓特征的空间目标识别算法

高分辨力单脉冲雷达通过对三个通道回波成像可以获取各个散射中心的方位角和俯仰角,结合距离信息就可以得到各个散射中心在垂直于雷达天线轴的平面上的投影,形成方位-俯仰二维像。由于卫星的尺寸通常大于碎片的尺寸,因此卫星的方位-俯仰二维像的轮廓面积较大。提出了基于轮廓特征的空间目标识别算法,首先通过高分辨力单脉冲雷达对目标进行方位-俯仰二维像成像,然后从方位-俯仰二维像中提取目标轮廓,最后根据轮廓面积特征对卫星和碎片进行识别。经过计算机仿真实验,该算法取得了比较好的识别效果。

水下无人航行器自主检测方法研究

自主检测技术是实现水下无人航行器(Underwater Unmanned Vehicle,UUV)智能化的关键技术,是无人航行器能够自主执行水下预警、目标跟踪等任务的前提。针对当前基于均值类和有序统计类恒虚惊(Constant False Alarm Rate,CFAR)技术的自主检测方法在背景起伏严重、多目标情况下,背景噪声统计特性估计不准确、自主检测性能下降的问题,文章提出了一种基于方位-时间二维参考窗联合有序截断平均算法的自主检测方法。首先,该方法设计了一种方位-时间二维参考窗,解决了一维参考窗检测参考样本过少、噪声统计量估计不准的问题;其次,采用有序截断平均算法估计背景噪声统计量,对起伏背景进行均衡;最后,利用背景噪声均值和方差构造恒虚警检测器,采用检测前跟踪技术,实现起伏背景下、多目标自动检测与跟踪。湖上试验结果表明,在水下无人航行器的自噪声干扰下,该方法对多目标依然具有较好的自主检测效果。