基于遗传算法的不等间距阵优化方法

阵元数一定情况下,针对不等间距拖线阵高频信号处理存在的空间增益和无栅瓣兼容问题,提出一种基于遗传算法的不等间距拖线阵阵型优化方法。该方法以频带交互下最大旁瓣级最小作为约束因子,通过模拟生物自然进化过程搜索全局最优解,得到优化后的阵元位置。优化后阵型在保证低频信号处理空间增益不变情况下,实现对高频信号高空间增益、无栅瓣处理。计算机仿真结果表明:相比未优化阵型,在高频信号处理方面,优化后阵型在无栅瓣情况下,空间增益提升值近似理论值提升值;在低频信号处理方面,优化后阵型具有相同的空间增益。为实际不等间距拖线阵阵型优化和应用提供了一种思路。

天线阵形变实时感知与调控方法研究

针对共形天线采用天线与平台结构功能一体化设计后,平台变形产生的天线阵精确感知问题,开展天线形变实时感知与调控方法研究。提出一种天线阵实时形变监测与补偿(或控制)系统的设计方法,包括搭建传感器网络以实现天线形变实时精确测量、天线阵形变重构、天线阵形变控制与性能补偿等一系列相关技术途径。

嵌套阵的疏密子阵融合波达方向估计方法

为有效利用嵌套阵包含疏密子阵的几何结构以提高估计性能,本文提出一种在2子阵上分别测向再融合的波达方向估计方法。通过理论分析和实际案例阐明融合嵌套阵的两子阵测向结果可以消除信源角度估计模糊,且不会出现互质阵解模糊时伴随的匹配错误。利用无需谱峰搜索的求根多重信号分类方法在嵌套阵2子阵上求解测向结果,若稀疏子阵间距为N倍半波长,推导出对其复根开N次方可获含模糊角的高精度估计,再结合最小方差准则与精度较低但无模糊的密集子阵测向结果进行融合,最终得到高精度的波达方向估计。与嵌套阵已有算法相比,该算法提高了波达方向估计精度和分辨率,由于无需2子阵协方差降低了计算量,且能够支持嵌套阵的分布式配置。仿真结果验证了所提算法的有效性。

考虑光强分布的光通信光栅列阵光束整形方法

光栅单元阵列由大量的单元组成,每个单元的大小和形状都需要精确控制,以确保光束的整形效果。然而,在光通信过程中,光强分布的变化会导致光栅列阵中每个单元的响应度不一致,从而引起每个单元接收到的光信号出现差异,进而影响光束的整形效果。因此,提出一种考虑光强分布的光通信光栅列阵光束整形方法。以光通信光栅列阵中的最常用的列阵波导光栅为例,通过阵列波导结构中的阵列波导的芯区宽度、芯区折射率、包层折射率、波导周期宽度等参数,结合波导中的传播常数受到光束波长和折射率影响,得到阵列波导的归一化本征方程,将其结果结合匀化洛伦兹函数得到入射光和出射光的光强分布,通过计算得到光通信光栅列阵光束入射光及出射光的映射函数,利用函数调整光学参数,实现光通信光栅列阵光束整形。实验结果表明:该方法对光通信光栅列阵光束的整形效果好,整形光束的能量利用率高,光束不均匀性小。

阵元失效下稀疏阵列的二维DOA估计算法

本文针对二维稀疏阵列在阵元失效条件下,因数据缺失导致虚拟阵列连续性被破坏及自由度下降的问题,提出了一种二维DOA估计算法。首先基于二维差分共阵构建虚拟阵列,然后利用解耦原子范数最小化理论,以矩阵填充的形式恢复协方差矩阵数据,实现对虚拟阵列中丢失虚拟阵元的内插,最后采用SS-MUSIC算法进行多信源的二维DOA估计。所提方法弥补了物理阵元失效所造成的影响,恢复了原始虚拟阵列的完整孔径特性,保持了虚拟阵列的自由度,从而确保了较高精度的二维DOA估计性能。仿真实验结果表明,在相同阵元数量及阵元失效情况下,本文提出的算法相比已有方法能有效地估计更多信源,并在小快拍数和低信噪比条件下表现出更高的稳健性,最大限度地保留并利用了稀疏阵列在二维DOA估计中的自由度优势。

最大SNR准则的共形阵列波束合成方法

相控阵波束合成的最终目的是提高接收信号的信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR),但是由于共形阵阵面是弯曲的,各个阵元具有不同的接收SNR,把所有阵元移相后直接进行波束合成并不能保证获得最大SNR。在考虑单元方向图影响情况下,通过对共形相控阵天线接收SNR解析表示,采用迭代方式对阵元是否接入波束合成进行判断,确保了天线具有最大SNR输出。计算机仿真证实了阵元选择方法的正确性。

低轨倾斜轨道卫星太阳电池阵防遮挡设计与分析

低轨倾斜轨道卫星轨道面光照角周期变化,太阳电池阵受照情况复杂,其输出电流呈现波动。为此,文章分析卫星各种工况下的本体遮挡面积,结合太阳电池阵遮挡工作特性分析及阴影遮挡试验结果,开展太阳电池阵防阴影遮挡设计,并采用投影法进行卫星本体遮挡影响分析。结果表明:卫星本体遮挡时,电流损失预计值与在轨遥测电流损失值基本一致,分析误差小于2%。上述分析结果可为卫星复杂遮挡工况下电源系统能量平衡设计提供参考。

脉冲宽度对高功率微波阵列天线辐射特性的影响

为了研究馈入脉冲波形的脉冲宽度(脉冲半高宽)对高功率微波阵列天线辐射特性的影响,以L波段(1.575 GHz)高功率微波波导缝隙阵列天线为例,首先从理论分析、数值仿真方面研究不同馈入脉冲波形脉宽对阵列天线辐射增益和辐射脉冲脉宽的影响,然后根据仿真模型加工制作了一款由4根波导组成的宽边纵缝阵列天线,并将波导缝隙阵列天线结合功分网络与吉瓦级微波源(高功率微波磁控管)连试,开展了高功率微波辐射实验。数值仿真结果表明,当馈入的L波段微波脉冲脉宽约为10 ns时,阵列天线辐射增益比连续波馈入时的增益减小2.2 dB,脉宽展宽2.6 ns;当馈入脉冲波形脉宽约为15 ns时,阵列天线时域增益比连续波馈入时的时域增益减小1.5 dB,脉宽展宽1.9 ns。高功率微波实验结果表明,与辐射场脉宽为9.6 ns的高功率微波相比,辐射场脉冲脉宽为15.65 ns的高功率微波功率密度提升了3.1 dB。

基于Barker码脉冲压缩技术的钢板多阵元Lamb波电磁超声换能器设计与优化

为了解决传统Barker码脉冲压缩技术受脉冲功率放大器额定参数(占空比,最大脉冲宽度等)限制而导致的脉冲压缩效果下降、检测速度降低等问题,提出一种基于Barker码脉冲压缩技术的多阵元Lamb波电磁超声换能器(EMAT)。建立了基于tone-burst信号激励-Barker码脉冲压缩技术的多阵元Lamb波EMAT检测过程的有限元模型,分析了永磁体的配置形式、阵元序列长度、激励信号周期数、曲折线圈匝数等因素对脉冲压缩后的主旁瓣比和主瓣宽度的影响,并进行了实验验证。结果表明:曲折线圈匝数为4和Barker码序列长度为13位的多阵元EMAT在配置3对外置永磁体后,其信噪比(SNR)可提高9.8 dB。综合考虑检测回波的空间分辨率和SNR,多阵元Lamb波EMAT最佳参数为:曲折线圈匝数为10、激励信号周期数为11、Barker序列为13位,并配置3对外置永磁体。

基于均匀圆阵的压制式相干干扰DOA估计算法

针对导航抗干扰中一般干扰信号波达方向(direction-of-arrival, DOA)算法无法在均匀圆阵上有效地估计含有相干干扰的信号来向问题,提出了一种基于虚拟线阵的协方差矩阵重构的MUSIC算法。该算法通过对均匀圆阵进行模式空间变换,形成虚拟线阵,将模式空间变换后的数据协方差矩阵的所有行进行Toeplitz重构,并将所有Toeplitz矩阵构造成一个新的等效的满秩数据协方差矩阵,以此来达到解相干的目的。结合在虚拟线阵上的MUSIC算法,并通过多谱峰搜索算法直接得到空间谱的谱峰位置,从而完成对干扰来向的DOA估计。经仿真验证,该算法在存在相干信号且信号角度相隔30°左右的条件下,依旧能够对信号的波达方向进行有效估计。

全麻外科手术地佐辛与芬太尼预处理对依托咪酯致肌阵挛的预防效果

目的评价全麻外科手术地佐辛和芬太尼预处理对依托咪酯诱导引发肌阵挛的预防效果。方法择期行全麻外科手术患者120例,年龄18~60岁,体质量21~28 kg/m^(2),ASA分级I级或Ⅱ级。采用随机表法分为3组,每组40例。F组给予芬太尼100μg,D组给予地佐辛10 mg,S组给予5 mL生理盐水行预处理。给药5 min后,3组患者均静脉注射依托咪酯0.3 mg/kg麻醉诱导。比较3组患者依托咪酯诱导所致肌阵挛的发生率和严重程度。结果3组患者于依托咪酯诱导后均发生肌阵挛。依托咪酯诱导后F组和D组肌阵挛发生率和严重程度均显著低于S组,其中D组肌阵挛发生率低于F组。差异均有统计学意义(P<0.05)。预处理前、后3组患者的SBP、DBP、HR差异均无统计学意义(P>0.05)。结论地佐辛与芬太尼均可降低依托咪酯诱导所致的肌阵挛发生率和程度,其中地佐辛效果更佳,且没有显著副作用。

基于多载波阵的定域调制技术

基于多载波阵,可以进行定位调制,实现信息的定向和定距传输,误码率仅在指定位置处出现零陷,从而提高物理层通信的安全性.但当指定位置与接收位置存在失配时,信号接收性能会明显下降。在定位调制技术的基础上,提出一种对位置误差不甚敏感的定域调制技术,其信息传输误码率的零陷宽度可在一定范围内进行调整,从而可在通信安全性和鲁棒性之间进行适当的折衷.将一维伍德沃德-劳森综合法推广为二维,以实现角度-距离二维平顶方向图的综合,将发射信号能量聚焦在预先设定的角度和距离区域内;构造伍德沃德-劳森综合法中所选角度和距离所对应的多载波阵流形矢量;在上述多载波阵流形矢量所张成空间的正交补空间中随机选择一个矢量,进行非信号能量聚焦区域的加密.仿真结果表明,所提定域调制方法可保证在整个预先设定的角度和距离区域内都具有较好的信号接收性能.

空间柔性阵列天线薄膜阵面制造技术研究

简要阐述了空间柔性天线的进展,分析了空间柔性天线薄膜阵面制造关键技术。研究了薄膜阵面电磁波传输金属薄膜制备技术、薄膜阵面图形化制造技术、薄膜阵面拼接用材料评价、薄膜阵面的裁切技术等。采用磁控溅射技术,通过溅射功率、走带张力、走带速度的调节,在有机柔性薄膜基材上镀制了不同厚度的金属铜膜,实现了有机柔性薄膜基材的表面金属化;利用飞秒激光刻蚀精度高,不损伤柔性薄膜基材的特点,获得了图形化的金属薄膜阵面单元;对3M92号胶带与改性聚酰亚胺胶接材料的拼接强度与耐高低温性能进行了试验对比,发现改性聚酰亚胺胶接材料的强度与耐高低温性能更好,更适合薄膜阵面的拼接;对比了用纳秒激光和飞秒激光裁切的薄膜微观形貌,结果表明,用飞秒激光裁切的切面光滑,无烧蚀与毛刺,适合于高精度薄膜阵面的制造。研究为空间柔性阵列薄膜天线的制造提供了大量的基础数据。

大幅宽面阵相机多片探测器影像拼接方法

大幅宽面阵相机通常采用多片探测器拼幅成像的方式来增大幅宽。为了提高数据的使用效率,用户要求提供几何无损和视觉无缝的拼接产品。由于分片探测器间重叠区域小甚至无重叠区,拼接后影像畸变增大等原因,传统像方拼接方法难以适用。针对此问题,文章提出一种基于传感器校正的大幅宽面阵相机多片探测器影像高精度几何拼接方法。该方法首先根据卫星相机分片探测器的物理结构及其成像几何特性,虚拟一个完全理想的无畸变面阵影像,影像覆盖范围与原始分片探测器影像覆盖范围相同;在严格标定分片探测器像元指向的基础上,建立虚拟影像与原始分片影像的像点坐标换算关系,并将原始分片影像的像点灰度值赋给虚拟影像对应像点,进而实现对分片影像的无缝拼接和畸变校正。经对仿真数据和在轨数据的试验验证,结果表明:对于不同探测器拼接方式和搭接区重叠情况,文章中所提方法可获得视觉无缝和几何无损的拼接影像,影像的片间拼接精度和影像内部几何畸变均优于1个像素。

雷火灸摆阵配合电刺激治疗盆腔肌筋膜痛的临床护理效果

目的观察雷火灸摆阵疗法配合电刺激治疗盆腔肌筋膜疼痛的临床护理措施。方法选取贵港市中西医结合骨科医院于2019年1月—2020年6月收治的盆腔肌筋膜疼痛患者58例,依据随机单盲方法将患者分为2组,各29例。所有患者均应用雷火灸摆阵疗法配合电刺激治疗,在治疗的同时,对照组采取常规护理,观察组实施针对性护理。对2组疼痛评分、满意度等进行综合分析,评估不同方案对患者的影响。结果观察组护理1、2周,疼痛评分分别为(4.2±1.0)分、(3.5±0.9)分,明显低于对照组的(4.8±1.2)分、(4.2±1.1)分(P<0.05)。观察组并发症发生率为3.45%,低于对照组的20.69%(P<0.05)。护理满意度为93.10%,高于对照组的72.41%(P<0.05)。护理3周后盆腔功能障碍评分为(9.2±1.4)分,低于对照组(15.6±1.6)分,差异有统计学意义(P<0.05)。结论雷火灸摆阵联合电刺激是治疗盆腔肌筋膜疼痛的有效方案,在治疗中配合针对性护理方案,能减轻患者的痛苦,提升护理满意度,改善盆腔的功能。

基于低秩块Hankel矩阵正则化的阵元故障MIMO雷达DOA估计

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达在阵元故障时虚拟阵列输出数据矩阵会出现大量的整行数据丢失,由于阵列接收数据矩阵的不完整而导致对波达方向(Direction of Arrival,DOA)的估计性能恶化。大多数低秩矩阵填充算法要求缺失数据随机分布于不完整的矩阵中,无法适用于整行缺失数据的恢复问题。为此,提出了一种基于低秩块Hankel矩阵正则化的阵元故障MIMO雷达DOA估计方法。首先,通过奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)降低虚拟阵列输出矩阵的维度,以减少计算复杂度。然后,对降维数据矩阵建立基于块Hankel矩阵正则化的低秩矩阵填充模型,在该模型中将MIMO雷达降维数据矩阵排列成块Hankel矩阵并施加Schatten-p范数作为正则项。最后,结合交替方向乘子法(Alternate Direction Multiplier Method,ADMM)求解该模型,获得完整的MIMO雷达降维数据矩阵。仿真结果表明,所提方法能够有效恢复降维数据矩阵中的整行数据缺失,具有较高的DOA估计精度和实时性,在阵元故障率低于50.0%时DOA估计精度优于现有方法。

基于D3AR的半球共形阵低空风切变风速估计方法

针对半球共形阵体制下进行低空风切变检测时会受到强地杂波信号的干扰,导致风切变信号难以检测的问题,提出了一种基于空时自回归的直接数据域算法(Space-Time Autoregressive Direct Data Domain,D3AR)的低空风切变风速估计方法。该方法首先将待检测距离单元的数据从空域、时域以及空时域进行信号对消处理;然后将处理后的数据矩阵描述为空时自回归(Autoregression,AR)模型并估计模型参数;再通过构造与杂波子空间正交的空间来实现对杂波的抑制,最后通过提取待检测单元的最大多普勒频率来估计风场速度。根据仿真结果显示,该方法有效地实现了地杂波抑制,并且能够精确估计风速。

基于对抗自编码填补网络的MIMO雷达故障阵元缺失数据重构

多输入多输出(Multiple In Multiple Out,MIMO)雷达的阵元故障会导致其协方差矩阵出现整行整列数据缺失,从而降低其角度估计性能。为此,提出一种对抗自编码填补网络(Adversarial Autoencoder Imputation Network,AAEIN)来重构故障阵元的缺失数据。该网络由负责重构缺失数据的自动编码(Autoencoder,AE)网络和负责分辨数据来源的鉴别器组成。在二者的对抗训练中,AE网络的重构能力和鉴别器的分辨能力不断得到提升,直至两者收敛。为避免网络训练过程中参数量大和计算复杂度高的问题,文中结合MIMO雷达协方差矩阵的Hermitian特性,使用协方差矩阵上三角部分构建数据集用于网络训练。仿真结果表明,文中方法可以有效地重构故障阵元的缺失数据且具有较高的重构精度。

重叠阵元时分复用MIMO雷达多目标参数估计方法研究

针对多普勒-角度耦合和速度模糊问题,该文提出一种基于重叠阵元MIMO阵列的多目标参数估计方法。该方法基于虚拟孔径原理,在传统MIMO天线阵列中引入重叠阵元,构建重叠阵元MIMO天线阵列。通过在角度快速傅里叶变换(FFT)算法中引入循环迭代的方法估计阵列位置参数,利用重叠阵元回波信号的相位差值进行频率估计。同时,引入频谱搬移方法对速度区间进行转换,实现多目标的距离和速度估计。通过蒙特卡罗仿真实验,信噪比15 dB的条件下,解模糊正确率为100%,速度误差为0.1 m/s,角度误差为0.1°。基于城市交通场景采集的车辆数据集进行测试,测试结果表明,该方法能够实现对车辆目标的速度和角度精确估计,可满足交通雷达对车辆信息监测的实时性和准确性需求。

基于密集台阵的近场与远场地震动迟滞相干函数模型分析

迟滞相干性是表征地震动空间变化特性的一个重要指标,为研究近场与远场地震动的迟滞相干性的空间变化特性及其差异,基于美国UPSAR台阵记录的2004年Parkfield M_(w)6.0地震的近场记录,以及中国自贡台阵记录的2008年汶川M_(s)8.0地震的远场记录,分别分析了两个密集台阵近场和远场地震动的水平向和竖向相干函数随距离、频率的变化规律,对比了近场和远场地震动迟滞相干性的差异;将基于实际数据的迟滞相干性值与常用的三种相干模型进行拟合分析,揭示了不同相干模型的优势和局限性。结果表明:近场与远场地震动的相干性衰减速度有明显差异,在低频和近距离时,远场记录的相干性要明显大于近场记录;相干性随着距离和频率的衰减速度不同,相干函数模型需要对频率和距离项使用不同的参数描述;现有模型对近场和远场地震动的拟合效果差异较大,对远场记录的拟合效果要优于近场记录;三种模型对同一事件的拟合效果不同,多参数模型效果最好,双参数模型其次,单参数模型适用性较差。研究结果可为近场和远场区相干性模型的选用提供依据。