一种稳健的机载面阵雷达非均匀杂波抑制方法

在非均匀杂波和密集目标环境下,由于没有足够的独立同分布(IID)训练样本,传统空时自适应处理(STAP)方法的杂波抑制性能严重下降。针对以上问题,该文提出一种对阵元误差稳健的机载面阵雷达非均匀杂波抑制方法。该方法首先根据雷达系统参数先验知识构造杂波表示基矩阵。然后在考虑阵元误差的情况下,基于最小二乘准则迭代地估计杂波表示系数和阵元误差,最后利用估计得到的最优杂波表示系数和阵元误差直接在阵元脉冲域进行杂波对消。该方法无须估计待检测单元统计特性;没有孔径损失;不需要训练样本;即使在距离模糊情况下也能有效地抑制密集目标环境下机载面阵雷达回波数据中的非均匀杂波。仿真结果验证了该文方法的有效性。

一种迭代可分离的机载面阵雷达杂波抑制方法

为了解决传统空时自适应处理方法由于独立同分布训练样本不足无法有效抑制机载面阵雷达非均匀杂波的问题,提出了一种迭代可分离的机载面阵雷达杂波抑制方法。该方法首先通过雷达系统和载机平台运动参数先验知识构造杂波表示基矩阵,然后基于协方差矩阵匹配估计准则分别估计待检测单元的杂波空域和时域功率谱,接着按照线性约束最小方差准则计算待检测单元的空域和时域部分权向量,最后再结合杂波参数化模型和得到的空域和时域部分权向量计算空时滤波权向量用于处理待检测单元回波数据。该方法不需要训练样本,不需人为设置超参数,具有全局收敛性,即使存在距离模糊也可以有效地抑制机载面阵雷达回波数据中的非均匀杂波。仿真实验说明了本文方法的有效性。

一种基于FPGA的多面阵雷达时序控制器设计

多面阵雷达是一种利用多个两维相扫阵面协同工作的相控阵雷达,具有复杂的时序控制需求。针对该需求,提出了一种时序控制器设计方案。该方案利用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,,FPGA)的灵活性和时序准确性,结合参数化设计,实现了Peripheral Component Interconnect express(PCIe)总线接口、通用异步收发器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,UART)接口、时序产生等功能,很好地保证了复杂时序的统一调度。实际工程应用表明,该时序控制器设计合理,具有良好的稳定性和可测试性。

基于四面体特征的面阵激光雷达与相机标定方法

为了提高面阵激光雷达与相机标定精度,提出了一种基于四面体结构的面阵激光雷达与相机标定方法。利用图像中角点的反投影射线和点云中直线特征建立“点-三线”的对应关系,提高了约束强度,根据异面直线间的距离和投影直线间的夹角建立约束方程,通过非线性优化求解相机和雷达坐标系间的变换向量并最终得到变换矩阵。构建三角板和地面组成的四面体结构并进行实验验证,实验结果表明:该方法的平均投影误差在0.6像素以内,优于其他两种标定方法,为后续激光雷达数据与图像数据融合提供了研究基础。

舰用雷达阵面在不同冲击环境下的响应分析

通过理论计算和有限元仿真,研究舰用雷达阵面在不同冲击环境下的响应。文中将冲击载荷作用下舰用雷达阵面的受力模型简化为基础激励的多自由度系统,通过对受力模型的边界模态进行虚拟约束的方法计算了不同冲击环境下的响应。结果表明:舰用雷达阵面响应基本不受冲击谱参数中谱加速度变化的影响,而谱位移和谱速度对舰用雷达阵面响应影响较大。分析结果可为冲击环境下舰用雷达阵面的响应分析和影响评估提供参考。

某相控阵雷达分布式液冷系统设计研究

天线阵面是有源相控阵雷达的核心,液冷机组作为一种为电子设备提供特定温度冷却液的装置,目前在雷达天线阵面电子设备的冷却方面得到了广泛的应用。基于机动式雷达的高热耗、高重量指标要求、高可靠性及苛刻的环境适应要求,研制了风冷型100kW液冷机组。采用液冷机组与天线阵面协同设计技术,将液冷机组分5个单元布置在有源阵面的中块骨架上,实现了液冷机组与天线阵的集成设计,使液冷机组重量减少54%、体积减小65%、成本降低30%。同时该液冷机组在防风沙及防盐雾环境适应性设计、管路穿舱密封设计等方面进行了关键技术攻关,对后续高集成液冷机组设计提供了借鉴。

面阵固态激光雷达在排水管道检测中应用研究

激光雷达扫描是排水管道完整性检测的一种重要方法。针对目前激光扫描设备无法快速绘制出排水管道内壁三维轮廓图像的问题,文中设计一种基于面阵固态激光雷达传感器的管道内壁信息采集传输系统,给出激光雷达传感器的硬件采集电路原理图,详细阐述系统软件设计方案和实现过程。模拟场地测试时,采集面阵固态激光雷达三维点云数据和深度数据,详细对比检测量和实测量,以验证检测数据的可靠性。结果表明,面阵固态激光雷达测量精度为1.8 cm,检测范围可达5 m。现场实测时,绘制排水管道内壁面阵固态激光雷达三维深度图,三维图中管道底部泥沙和管道顶部污垢清晰可见,能快速检测出排水管道内壁的完整信息。所设计系统实用性高、检测速度快,具有良好的稳定性。

基于Flowmaster的雷达阵面管网1D-3D流动传热联合仿真

为研究某雷达阵面管网系统的流量分配,采用1D-3D联合仿真方法对阵面进行流动与传热仿真。首先采用一维系统级仿真软件Flowmaster对阵面进行一维建模,并通过三维仿真软件FloEFD对水接头以及冷板组件进行详细的流动仿真,获得其流量-流阻变化关系,并将结果带入Flowmaster软件中得到拟合曲线,定义一维模型各元件参数进行阵面流动与传热仿真计算,实现1D-3D联合仿真。结果表明,经优化后的阵面各支路流量差异低于1.5%,且阵面温度分布均匀。文中还研究了插拔组件对阵面流量分配的影响,各支路流量差异低于2%。通过1D-3D联合仿真研究,可以实现高精度流量分配并获得直观的阵面详细仿真结果,并且大大节省了计算时间与研发成本,对今后雷达阵面流量分配设计具有重要的参考价值。

基于固态面阵激光雷达的人体行为识别研究

计算机视觉技术的发展,涌现出很多目标检测和行为识别研究的方法,使得人体行为识别研究的相关成果应用于智慧教育环境、虚拟现实和人机交互等方面成为常态。该文针对复杂多变的环境下基于固态面阵激光雷达的基础且在深度学习算法模型优化下的人体行为进行识别研究。具有2个显著特点,一方面,数据经处理后重构能反映目标几何外形的三维图形,获取目标表面反射特性、运动速度等丰富的特征信息,为目标探测、识别和跟踪等数据处理提供信息支持、降低算法难度;另一方面,固态面阵激光雷达的应用,使得其具有测量分辨率高、抗干扰能力强等特征。解决传统算法依赖人工提取特征,复杂耗时且泛化性差等不易操作的问题,使得人体行为识别更加信息化与智能化。

基于面阵式激光雷达的弹目交会参数解算仿真研究

论文通过分析面阵式激光雷达扫描成像机理,建立飞行目标运动数学模型,采用双切片法对目标模型进行可见点提取,实现面阵式激光雷达对飞行目标的模拟观测扫描。受限于面阵激光雷达分辨率,仅可采集到目标表面部分点云,文中利用凸包算法、灰度图和深度像融合算法对目标点云进行图像增强和滤波处理,以利用缺失点云重构飞行目标轮廓。仿真实验表明,图像增强处理能使导弹弹体和轨迹更加清晰可辨,解决目标飞行速度较快造成的运动模糊和拖尾现象,为后续弹目交会参数解算提供技术支持。

面阵激光雷达多通道时间间隔测量系统研制

为解决APD面阵激光雷达多路激光飞行时间测量这一关键技术,研制了多通道高精度并行时间间隔测量系统。系统硬件由研制的4个基本测量单元和1个数据打包单元组成,系统软件采用事件驱动模式编程,利用循环FIFO和中断技术实现与上位机数据通信。被研发的测时系统应用于5×5光纤阵列耦合APD面阵激光雷达试验后,面阵激光雷达所有25个通道最大的距离标准偏差为4.22 cm,测距偏差为-6.41 cm^10.58 cm,达到面阵激光雷达测距精度要求。

相控阵雷达阵面供电系统功率波动机理研究

相控阵雷达阵面供电系统的功率波动对雷达系统具有重要影响。通过分析供电系统架构和负载特性,建立了发射单元的等效电路和数学模型。根据平均功率供电模式的特点,采用状态空间分段的方法,推导了供电系统的电压和电流变化规律,并推导了脉冲负载条件下供电系统的输出功率波动函数。基于功率波动函数和电流特性,提出了供电系统输出功率在空载与满载之间波动的充要条件,并提出了功率波动比指标,衡量功率波动程度。最后通过实例工程计算和仿真分析,验证了本文的主要结论。提出的功率波动机理分析方法,为大型相控阵雷达电源系统设计奠定了理论基础,具有良好的工程应用价值。

舰载雷达天线阵面的动态分析和优化设计

使用ＳｕｐｅｒＳＡＰ９１有限元软件作为有限元分析工具，并利用导重法优化准则，通过优化模型的合理选取，实现了大规模组合结构舰载雷达天线阵面的动态分析和优化设计。

轻型雷达阵面精度控制与保形技术研究

大型相控阵雷达已成为国防、天文、深空探测等领域亟需的大国重器,具有天线口径大、重达数百吨、高精度等技术特征。因大口径、大负载而导致的精度难以控制问题以及全生命周期保形问题成为大型相控阵雷达研制过程中需要首要解决的重大技术问题。本文介绍了大口径天线轻薄设计评估、全流程精度分配与控制、以及大口径天线测量标定与变形补偿等关键技术,为大型相控阵雷达精度控制与保形提供了解决方案,支撑我国系列重大战略装备成功研制。

数字孪生在雷达天线阵面装配中的应用

针对数字孪生与雷达天线阵面装配调控需求,开展雷达天线阵面数字化测量场构建、天线阵面数字孪生模型构建、机电耦合机理及算法实现、天线阵面变形仿真与电性能仿真预测等研究,搭建测量数据库和数字孪生模型库,开发基于数字孪生的天线阵面装配调控系统。在雷达天线阵面装配调控过程中,实现天线阵面精度测量、变形仿真与电性能仿真可视化、天线阵面变形精度以及电性能指标调控策略,达到对天线阵面装配精度进行全方位的测量、跟踪、分析、预测和控制的目的。

有源相控阵雷达天线阵面可靠性设计分析

本文对有源相控阵雷达天线阵面的可靠性设计进行了分析，并提出了对天线阵面采用集中馈电的方法可有效提高天线阵面的可靠性。

基于响应面代理模型的雷达天线阵面风载分析

基于多项式响应面代理模型,提出一种准确构建雷达阵面风载响应面模型的方法。首先,采用拉丁超立方试验设计方法构造了样本设计矩阵;其次,通过对商业软件的二次开发实现了数据流和工作流的定制及自动化,并将整个流程在i SIGHT平台下集成;最后,通过留一交叉验证方法检查了代理模型的拟合精度。结果表明,提出的基于响应面代理模型的风载分析方法计算速度快、收敛性好、能够满足工程精度需求,方便多人协同工作,具有较高的工程应用价值。

数字雷达阵面T/R组件故障定位方法研究

数字T/R组件是新型数字雷达阵面的关键组成部件,其符合性判别与故障定位是数字雷达阵面批产集成联试的重要环节。结合数字雷达阵面集成联试实际情况,开展了集成手段与方法的研究,分析了T/R组件在阵面联试中的故障模式,确定了判断准则,实现了组件判故的自动化处理,形成了典型数据异常故障的排故流程与方法,完善了组件调试平台控制措施,为新型数字雷达阵面工程量产提供了实用参考。

相控阵雷达阵面通信设备电磁兼容设计

通信设备作为雷达阵面和电子方舱之间的信号传输通道,其电磁兼容设计尤为重要。文章采用电磁兼容预测方法,对相控阵雷达阵面通信设备电磁兼容进行了详细设计,全面分析了电磁干扰源,并针对性地采取对应措施。根据实验验证,文章的设计有效降低和减少了各类干扰,确保了通信设备稳定、可靠工作。

某雷达天线阵面T/R组件的共因失效模型

在计算一些大型复杂系统可靠度时,传统的可靠性模型往往默认系统中的各部件、组件是相互独立的,忽略了系统的相关性,导致对可靠性进行定性分析和定量计算时,产生了较大的误差。文中基于雷达天线阵面T/R组件的可靠性模型,充分考虑了系统中组件的相关性,引入了共因失效的概念;并以并联系统为基础,分析计算了并联系统在独立失效和共因失效两种状态下的系统可靠度。借助Mat-lab软件,建立了某雷达天线阵面T/R组件共因失效模型,并分别在独立失效与共因失效条件下,对天线阵面T/R组件的可靠性模型做出仿真,仿真结果表明,相对于传统模型,本文建立的共因失效模型与实际情况更吻合。