一种临近空间高动态飞行器等离子鞘套自动判别方法

临近空间高动态飞行器在高速飞行过程中与大气强烈作用,形成十分复杂的高温等离子鞘套,改变了目标的散射回波特性,给目标探测带来不确定性,需要及时判别当前目标是否处于等离子鞘套状态。本文提出一种基于波形熵判别和变带宽确认的等离子鞘套自动判别方法,首先提取目标回波波形熵、包络长度等特征信息,利用模糊分类器进行基于波形熵的群目标判别,其次根据鞘套与目标和目标之间的距离与信号带宽的关系差异,通过检测不同带宽回波的包络长度变化,对鞘套和目标进行判别。仿真结果验证了本文所提方法的有效性。

基于检测前聚焦的临近空间高动态飞行器雷达探测研究

最近涌现的临近空间高动态飞行器存在超高速、高机动、超远程、低RCS、等离子鞘套、电离层污染、宇宙射线干扰等显著区别于常规目标的特性。基于空天地不同平台雷达临近空间高动态飞行器通用信号建模,该文提出了分布式组网、多维度、变模型、多目标、微运动、非参数化等应用的检测前聚焦雷达信号处理新方法,通过多维参数空间相参积累和能量聚焦,克服尺度伸缩、任意运动、孔径渡越、稀疏子带、跨距离、跨多普勒和跨波束等效应,有效抑制电离层污染和有源干扰,显著提高临近空间高动态飞行器的目标检测、参数测量、聚焦成像、机动跟踪、特征提取和属性识别等环节性能。该文方法适用于临近空间高动态目标也适用于探测常规雷达目标,适用于新体制雷达也适用于常规体制雷达,具备重要的学术理论价值和广阔的应用前景。

高动态飞行器姿态解算及三维视景仿真研究

建立了高动态飞行器姿态解算的数学模型,探讨了利用等效旋转矢量法解算姿态角的方法,并与四元数法进行了比较。建立了飞行器、地形、地物的三维模型,利用计算出来的数据进行飞行器的实时三维视景仿真模拟。三维视景仿真对直接观察、验证高动态飞行器的运动变化规律提供了极大的便利。

近空间高动态飞行器测控系统发展趋势分析

近空间(又称临近空间)高动态飞行器是跨大气层飞行的高超声速武器/运载器,具有重要的军事应用价值。测控与信息传输系统(简称测控系统)是其信息保障的核心,如何适应近空间高动态平台的应用是飞行器测控技术发展的重要课题。在介绍近空间及近空间飞行器概念的基础上,分析了高动态近空间平台的特点及应用前景,据此提出对测控与信息传输系统的要求。构建了系统总体框架,提炼出关键技术并给出初步解决方案。

基于移动预测的高动态飞行器路由算法

临近空间自组网中一类特殊的飞行器——高动态飞行器,由于具有很高的移动速度,造成网络拓扑变化频繁,传统自组网路由算法难以满足要求.在研究临近空间自组网节点运行特点的基础上,提出了一种基于移动预测的高动态飞行器路由算法,采用按需路由策略,在高动态飞行器的飞行轨迹上设置"路标",通过"路标"指示的路由进行数据传输.利用网络仿真软件NS2进行仿真实验,结果表明,该路由算法具有良好的网络性能,适合应用于高动态飞行器.

临近空间高动态飞行器通信设计与仿真

针对临近空间高动态飞行器容易受到空间干扰影响,导致通信质量下降甚至中断的问题,详细分析了临近空间高动态传输信道所受的三种主要干扰:雨衰、多径、黑障,并进行综合建模,重点研究了黑障的衰减特性和建模方法。同时,针对该信道特征提出了一种临近空间高动态飞行器上下行通信系统模型,仿真结果表明,该通信系统模型满足临近空间高动态飞行器通信传输要求,验证了模型方案的有效性,为未来临近空间高动态飞行器通信技术提供了一个全新的理论参考。

高动态飞行器平台终端通信中的频率精确估计技术研究

本文根据高动态飞行器平台终端的特点,研究了高动态飞行器平台终端通信中的频率精确估计技术,提出了一种频率精确估计分解算法.首先,基于分段搜索,确定导频帧的大致位置,并估计出频偏的粗略值;其次,通过移频搜索法,确定各数据帧的准确位置,以及更高的频偏估计精度,对数据帧解扩;最后,利用数据帧中的PN字段进一步提高频偏估计精度,并利用频偏方程将各历史数据联立起来构成方程组,得到并跟踪频偏的变化规律.通过仿真试验,验证了利用本文提出的算法,能够准确地估计高动态飞行器平台终端通信中的频偏,满足时频同步的要求.

定向天线高动态飞行自组网建链的研究

为了解决高空飞行器远距离通信相关问题,本文提出基于定向天线宽窄波束切换的移动自组网方案,在高空高动态远距离飞行器通信中具有广泛的应用前景,证明了节点间的通信建链具有重要的工程意义。从工程需求出发,通过计算、仿真和工程设计,研究和验证了定向天线宽窄波束的方法,在高动态飞行器自组网中具有现实指导意义。

高动态制导飞行器系统对抗虚拟仿真实验

体系化作战是未来军事发展的重要方向,具有强系统对抗的特点。国家迫切需要掌握相关专业知识且对实际项目有深入了解的高水平复合型人才。而高动态制导飞行器系统飞行实验存在高成本、高危险、任务单一等缺点,更不利于在高校开展相关专业实验教学。为解决上述问题,开发了高动态制导飞行器系统对抗虚拟仿真实验教学平台,将传统的武器系统外场飞行实验及核心要素、知识点带到课堂。该平台重点模拟激光制导飞行器攻击多类目标的全流程实验,帮助学生在线进行理论学习、流程演练、创新扩展等多层次学习,有效提升了航空航天专业复合型人才的自主创新和综合实践能力。

低轨宽带卫星互联网支持高动态空间飞行器应用研究

针对高动态空间飞行器大航程、高动态等飞行运动特征和高速通信应用需求,提出基于低轨宽带卫星互联网支持高动态空间飞行器应用的设计方案,包括系统体系架构、卫星载荷波束、高动态接入、空间链路预算、平台终端架构等,重点分析和验证动态适应性、卫星切换和连续通信服务等关键问题,为进一步的终端研制和飞行试验打下基础,对基于低轨宽带卫星互联网的高动态空间飞行器管控和通信应用的工程实现具有重要参考意义。

高动态临近空间飞行器海上组网测控方案设计

为解决高动态临近空间飞行器海上测控对测量船数量需求较多、现有船队规模无法满足的难题,在分析测控需求特点的基础上,提出了一种基于测量船与临近空间飞艇组网测控的新模式。结合近中程、远程飞行试验分别进行了测控总体方案设计,并讨论了海上组网测控需要研究的关键技术。相关研究对我国后续开展高动态临近空间飞行器海上测控系统建设具有一定的参考价值。

一种高动态终端通信中的频率跟踪算法

根据高动态飞行器平台终端的特点,研究了高动态飞行器平台终端通信中的时频同步技术,将高动态场景下的残余频偏问题转化为时变信道的快速均衡,提出了一种高动态飞行器平台终端通信中残余频偏精确跟踪算法。该算法通过对信道均衡方案的改进,可做到1 Hz级的准确跟踪。仿真试验验证了利用提出的算法能够准确地估计高动态飞行器平台终端通信中的残余频偏,满足终端解调的要求。

基于PCT的飞行体转速提取方法研究

针对现有转速提取算法结果精度不够准确的问题,提出了基于多项式调频小波变换(polynomial chirplet transform,PCT)的转速提取算法。利用高动态飞行体的地磁信号,采用多项式调频小波变换提取高动态飞行体的转速数据。仿真实验表明,采用PCT得到的添加噪声模拟信号的时频特性曲线在全部时间频段能量集中度高,提取添加噪声模拟信号的瞬时频率与不含噪声的瞬时频率误差最大为0.08 Hz,瞬时频率估计精度高,具有一定的抗干扰能力。采用PCT处理实测的地磁数据,结果表明PCT分析高动态飞行体的地磁信号在全部时间频段聚集性好,证明其可以应用于高动态飞行载体飞行阶段的转速提取。

基于CPU+FPGA的实时临空信道模拟器设计

信道建模是研究临近空间通信技术、评估系统传输特性的基础和重要方法;临空飞行器从低速向高速发展,信道变化频次随飞行器速度增大而愈加频繁;为实现对临空通信过程中信道衰落的实时仿真,研制基于CPU+FPGA架构、参数1 ms更新一次的临空信道模拟器;该模拟器内置气象性损耗模型和无线信道衰落模型,CPU端通过设计状态机控制模块、优化参数计算逻辑、优化操作系统来压缩信道参数的计算时间;FPGA部分设计关键信息同步方案、基于状态机的双保障更新机制保证参数的可靠稳定传输、并行加速处理实现信息交互和增强信号处理速度;实测结果表明,上述方案有效提升了临空信道模拟器的参数计算速度和信号处理速度,可实现信道参数随收发机运动1 ms更新一次。

Ka频段馈源多波束引导概率分析

针对临近空间高动态飞行器的角度捕获引导问题,从馈源多波束引导与传统引导存在的差异入手,引入一次检测概率与持续检测概率的概念,并结合分组切换影响,设计给出馈源多波束系统引导概率分析方法。分析得出馈源多波束系统的四次引导概率能够超过99.5%,满足任务要求。该分析方法及给出的结论为Ka频段馈源多波束引导自跟踪的工程建设提供技术支持。

基于角加速度反馈的自抗扰过载控制系统设计

随着高动态飞行器速度和机动性的不断提高,控制系统面临着高非线性、强耦合、快时变、不确定等难题。为提升高动态飞行器过载控制系统的控制精度和稳定性,提出了基于角加速度反馈的自动驾驶仪设计方案,并设计了自抗扰控制系统及其稳定性分析方法。首先,设计了基于角速度和角加速度反馈的PI两回路控制系统方案。然后,基于角加速度反馈设计了自抗扰过载控制方法,并对系统稳定性进行了频域分析。最后,开展了仿真实验研究,结果表明:对于传统的PI过载控制,采用角加速度反馈控制系统的性能明显优于角速度反馈;基于角加速度反馈的自抗扰过载控制系统相比于传统的PI过载控制系统具有更优良的控制效果,显著提升了系统的稳定性和鲁棒性。