VHF定向天线参数设计及其在桥梁主动防船撞领域的应用

VHF无线通信是船只水上安全通航时通信体系的重要组成部分,其设备是桥梁主动防船撞系统中重要的响应装置。若采用全向VHF天线方案时,水域内一旦发生船只误闯警戒线时,所有通信范围内的船只都会接收到警戒广播,在船只密集的水域易造成公共频道拥塞,严重影响通行效率。针对全向VHF天线存在的上述问题,设计了一种用于主动防船撞领域的VHF设备定向天线,仅对危险来源水域进行定向选呼告警,尽可能减少对其他水域船只的通信干扰,在实现告警信息及时传达的同时,降低公共频道的占用,保障其他安全航行船只的通信与通行效率。采用仿真和现场实测相结合的方式,研究和验证VHF定向天线在桥梁主动防船撞领域可行性。结果表明:1) VHF定向技术可作为防船撞系统重要的通信手段;2)八木天线具有良好的信号增益;3)八木天线具有理想的方向特性。

基于GNSS单天线的船姿测量算法研究

为研究GNSS单天线船姿测量的性能,在分析航速、航迹对船载GNSS单天线测姿精度影响的基础上,提出了基于载波相位历元间差分(TDCP)测速的船姿测量方案。首先利用TDCP求取历元间高精度位移增量,然后计算历元间平均速度,最后基于测船速度反演测船姿态。海试结果表明:基于TDCP方案的测姿性能与船速正相关、与船艏向变化率负相关,测姿估算精度略优于PPP方案、明显优于Doppler方案,为船载GNSS单天线测姿方法的研究与工程应用提供了参考。

RHS技术在舰载天线优化布局中的应用

针对舰载通信天线布置特性,综合应用典型启发式随机搜索技术(RHS)和数值仿真技术,对传统天线布局方法进行改进.以遗传算法为例,建立其与舰载天线优化布局的两类对应关系:天线优化布置参数与遗传算法特征值的关系;天线优化布置操作与遗传算子的关系.通过矩量法、多目标优化算法和权重系数变化法,对天线优化布局问题进行量化分析,解决了多参数协调控制复杂平台天线优化布局问题.在此基础上构造了一个具有理想导电面的舰船平台,以具体实例验证了理论模型的正确性.最终数值计算结果和试验结果符合较好,表明采用RHS技术获取的天线布局方案优于传统的天线布局方法,且可兼顾精度和效率.

船摇对组阵天线信号合成效率的影响

为了将天线组阵技术应用于测量船动平台,必须分析船摇的影响。建立了测量船多测控天线指向同一目标时距离差值随船摇变化的数学模型,在此基础上得到距离差值变化率与天线方位角、俯仰角的关系曲线,对测量船各频段天线组阵信号合成效率与积分时间进行了分析,表明距离差值变化率直接影响信号合成时间,进而影响合成效率,频率越高合成效率越低。

CCD技术在测控天线标校望远镜中的应用

通过对传统标校望远镜的原理和结构分析,阐述了传统标校望远镜的缺点和不足之处。创新的提出运用电荷耦合元件(CCD)和自动调焦技术在测控天线标校望远镜中的应用,进一步对CCD和自动调焦技术进行分析论证;改造完成后,反复进行试验验证其可行性。最后,对改造后的新式望远镜与传统标校望远镜坞内标定方法和数据进行比较分析。试验分析表明,改进后的新式标校望远镜具有标定精度高、操作便捷的特点,实现了远程控制望远镜的高精度调焦控制功能。

船舶定线制水域AIS基站的等离子体八木天线

针对目前广泛使用的AIS基站发射天线的不足,提出将等离子体八木天线应用到海事智能通信领域,作为船舶定线制水域AIS基站的发射天线.该方法根据等离子体介电常数与电子密度的关系,利用HFSS构建AIS基站等离子体八木天线模型.通过改变该模型等离子体参数、无源振子个数等,对其进行方向图仿真.仿真结果表明:当关闭无源振子时,天线可作为全向天线;当增加无源振子个数和电子密度时,该天线定向性增强,方向图主瓣变窄.用该方法建立的天线可快速实现全向与定向之间的转换,显示出良好的可重构性.仿真结果证明了船舶定线制水域AIS基站使用等离子体八木天线的可行性.该方法可改善定线制水域的通信效果和海事监管能力.

数字阵列实时信号处理在船舶通信中的应用研究

近年来,数字阵列信号处理技术发展迅速,被广泛用于通信、雷达以及医学成像等方面。本文以船舶通信为应用背景,对数字阵列信号处理在船舶通信中的应用进行研究,给出一种舰载超短波相控天线阵列的通信方法。实验结果表明,本文给出的超短波相控阵天线能够有效抑制干扰信号,提高通信系统的辐射功率。

S/X/Ka三频段天线电轴不一致性对天线性能的影响

为满足测量船未来深空探测测控任务的需求,设计了三频段合用的波束波导天线。通过计算各频段在4种情况下的波束不一致及增益损失,分析了多频同时工作时电轴不一致对天线性能的影响,提出了天线尽量跟踪在高频段的使用建议,对实际应用具有极大意义。

舰载雷达天线安装非理想引入的测向误差分析

建立了天线安装非理想情况下的坐标变换模型 ,详细分析了由此而引入的系统测向误差 ,文末提出了一种补偿方法 ,它可以使天线安装的要求大大降低。

采用混合算法分析舰船雷达间电磁干扰耦合

为解决传统数值算法分析舰载雷达电磁兼容带来的计算机资源占用大、运算时间长和收敛性问题,对复杂环境下雷达电磁计算方法提出了改进思路,论述了舰上典型形状金属障碍物对舰载雷达波传播的影响,研究了矩量法和几何绕射理论混合算法在电磁干扰耦合分析中的应用方法,并在舰船电磁仿真模型上进行了计算,分析结果表明,相对于精确数值算法,该混合算法大幅提高了计算速度,计算误差优于3dB,具有良好的工程适用性。

基于两台双天线GPS测向单元的靶船测姿方法

介绍了GPS侧向单元Crescent Vector Module性能,给出了一种利用两台GPS侧向单元测量靶船姿态的硬件与软件实现方法,给出了标校方法和测量精度。根据测试方案实现的测姿平台在海上试验的实际应用中取得了很好的效果。

基于天线选择的准正交空时码的自适应设计

为充分利用信道信息(Channel State Information,CSI)来改善准正交空时码(Quasi Orthogonal Space-TimeBlock Code,QSTBC)系统的性能,提出基于天线选择的QSTBC系统自适应设计方案,对QSTBC的编码结构添加自适应系数,使信道矩阵正交化,消除码间串扰。推导了系统的瞬时输出信噪比,以此作为天线选择准则。仿真结果表明,相对于未经过自适应编码设计的天线选择QSTBC系统,新系统的误码率性能有明显改善。

姿态测量单元在船载卫星天线上的应用

提出了在船载卫星天线系统中,一种以姿态测量单元为核心的控制系统方案,详细叙述了该系统的三轴空间转动关系,推导出了如何由姿态测量单元输出的三维方向角进行天线反射面姿态修正的一系列数学表达式,介绍了进行前馈补偿的系统稳定方法;对系统进行摇摆试验测得方位角误差小于1.3°,俯仰角和横摇角误差小于0.5°;福州海关应用证明该系统能满足卫星通信稳定系统的技术要求。

船载卫星通信地球站三轴稳定天线坐标计算方法改进

利用船载惯性导航系统提供的姿态信息,建立了船载A-E-C三轴稳定卫星通信天线的坐标计算模型,利用该模型推导了横倾角和纵倾角的计算公式,以及海上动态条件下极化角实时修正公式,控制船载卫星通信天线隔离船摇。经过MATLAB仿真运算和数值分析验证,并应用于实际系统中,提高了船载卫星通信地球站天线的性能。该模型还为优化船载卫星通信天线的控制提供了数学分析工具。

抗舰载卫星天线指向损耗方法研究

针对舰载卫星天线指向损耗问题,将接收分集和空-时编码技术应用于舰艇卫星通信中。构建了舰船卫星通信信道模型,分析了舰载天线随机指向损耗特点,研究了接收分集和空-时编码技术,进行了舰船卫星MIMO通信性能仿真。结果表明,将MIMO技术应用于舰艇卫星通信可以有效改善舰载卫星天线指向损耗的不良影响。

基于电磁兼容分析的舰载雷达优化部署方法

针对舰载雷达频谱拥挤,频率相近或相同雷达之间存在电磁兼容的问题,提出了一种基于电磁兼容分析的雷达优化部署方法。针对由定向天线和全向天线雷达组成的雷达系统,建立了电磁兼容模型,将其作为适应度函数,运用粒子群算法对雷达进行优化部署。仿真结果表明,应用粒子群算法结合电磁兼容模型,可以很好地解决雷达的优化部署问题。

自动船用天线匹配调节器设计关键技术

根据船用自动天线匹配调节器的功能要求,提出了国产化自动天线匹配调节器硬件设计方案。采用了测载波半周期计数值、求4次平均值计算误差累加和、快速的匹配算法、合理设定分频系数和存储容量等方法,解决了提高测频精确性、Π型电容电感匹配网络的自动调整算法、提高自动调整速度、网络参数存储等关键技术。该技术已被运用到国产自动天线匹配调节器产品中,其实际匹配效果、调整时间等性能指标均不低于同类进口机型。

舰载天线座少齿差行星减速器的优化设计

结合工程实际,从建立数学模型、确定算法、编制计算程序等方面,对舰载天线座少齿差行星减速器的优化设计进行研究和总结,并通过工程应用实例验证了研究结果的正确性。

一种高精度罗兰C信号数字移相算法

多路信号的数字化采样必然存在采样通道差异,从而导致合成信号相位的差异,进而影响罗兰C合成信号的信噪比及定位解算的精度。为了克服传统数字移相方法受采样率限制、移相精度不高的不足,提出了一种不受采样率限制、计算简单、容易利用复杂可编程逻辑器件/现场可编程门阵列(CPLD/FPGA)等高性能可编程逻辑器件实现的高精度数字移相方法,即使用传统数字移相方法对信号进行移点,达到两路通道信号的粗对准;在此基础上,利用基于快速傅里叶变换-逆变换(FFT-IFFT)的高精度数字移相算法,对信号进行移相,达到两路通道信号的精对准。采用该方法移相后的数据在信号合成中可以获得更高的信噪比,并在设计的罗兰C全向磁天线中获得了应用。

船用太阳能电池板天线效应对VHF通信频段的影响

基于CST微波工作室分析船用太阳能电池天线对船舶VHF通信频段的影响,结论表明在船用太阳能光伏系统设计时分析船用太阳能电磁电池兼容问题是必要的。