光电跟踪设备中光纤通信系统设计

为实现高数据传输率、强抗干扰性和超低误码率的目标,采用光纤通信技术传输高帧频、高分辨力的数字图像数据。本设计针对Cameralink接口红外图像数据源,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)控制的自适应分辨率和帧频的光纤收发系统,采用了低成本SPARTAN6器件XC6SLX45、串并转换芯片组DS90UB903/904、小型化单模小封装可插拔(SFP)单纤双向收发光模块,实现了双路图像光纤收发功能。其中FPGA接收Cameralink接口图像数据,进行图像转换处理,再通过内部集成电路(I2 C)总线控制串并转芯片组实现自适应图像串行化和解串功能,并驱动光模块实现光电转换。本设计实现了分辨率640×512、帧频100 Hz红外图像数据的发送和接收功能,并通过了各项环境试验,已应用于实际型号项目中。

结合分类和语义分割的遥感影像洪涝灾害检测方法

基于遥感影像进行洪涝灾害检测是获取灾害时空分布信息的有效手段之一。但大部分方法采用用户定义或选择的浅层特征作为检测依据泛化性较差。笔者提出了一种结合分类和语义分割的遥感影像洪涝灾害检测方法。将遥感影像输入到HRNet网络中进行分类,判断影像是否受灾;基于输入影像和分类检测结果,设计的语义分割方法对洪涝灾害实现更深层次的检测。实验证明提出方法的有效性,可为灾害救援及重建提供及时和可靠的信息。

Attention U-Net在雷达信号图像化分选中的应用研究

针对海战场复杂电磁环境对雷达信号分选的挑战,采用改进的U-Net网络结合注意力机制提出新的分选方法。首先,将脉冲描述字转化为图像序列以适应深度学习处理。通过优化U-Net架构,融入注意力机制,有效提升模型对关键脉冲特征的识别与提取能力,实现像素级分类。通过此方法,系统能够精准搜索并归类所有雷达脉冲。实验证明,在海战场复杂电磁环境中,该方法显著提升了雷达信号分选准确率,提供了一种应对强干扰环境下的高效解决方案。这一研究成果证实了Attention U-Net在雷达信号智能分选中的优越性和实用性。

Inconel-52M焊丝高频脉冲TIG电弧及熔池流动行为研究

基于高速摄像机和图像处理技术,分析了脉冲频率(0~60 kHz)对焊接电弧和Inconel-52M镍合金焊丝熔池流动行为的影响及其作用规律.结果表明,在常规低频脉冲电流上复合高频脉冲电流会使电弧形态显著收缩,随着高频脉冲频率的增加,电弧弧根尺寸逐渐减小.与常规低频脉冲焊相比,高频脉冲电弧的整体面积减小,核心区面积及其占比增加,电弧能量集中度和温度(能量)得到提高.在高频脉电流的作用下,电弧轴向压强和径向电磁力增大,最大可分别提高18.0%和8.1%.电弧轴向电磁压强增大导致熔池流动性增强,使焊缝液态金属流动更充分,从而易形成大焊缝宽度和低润湿角的焊缝形貌.

基于互质极化敏感阵列的参数降维估计算法

针对互质极化敏感阵列波达方向角(DOA)和极化参数估计中存在的计算复杂度高以及多信源情况下DOA解模糊配对错误问题,本文提出了一种基于模值约束降维求根多重信号分类(MUSIC)的DOA和极化参数联合估计算法。首先通过重构三维谱函数,对DOA和极化参数进行解耦,实现三维MUSIC方法的降维,然后利用多项式求根求解出DOA,并利用波束形成方法解决了互质阵列中存在的解模糊角度错配问题,最后利用极化矢量的模值有界性构造代价函数,推导出极化参数的闭式解。数值仿真结果验证了所提算法的有效性,结果表明,所提算法参数估计精度高于旋转不变技术(ESPRIT),与一维全局谱峰搜索MUSIC(1D-TSS-MUSIC)算法基本相当,但本文算法显著降低了计算复杂度,且在多信源情况下依然可以获得可靠的参数估计。

基于OCDM的通信感知一体化信号PAPR抑制方法

5G技术的不断发展和普及,使得无线设备对频谱资源的需求越来越大,频谱资源紧张的问题日益突出。为了提高频谱利用率,有效解决频谱资源紧张的问题,通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)技术应运而生。在ISAC系统中,通信模块和感知模块共用同一波形和硬件平台,从而提高了频谱和设备利用率。其中,基于正交线性调频分频复用(Orthogonal Chirp-Division Multiplexing,OCDM)的ISAC系统对多普勒频移的抗干扰性能更好,性能优于传统系统。但是OCDM信号的平均峰值功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)较高,这是由于其需要利用离散菲涅尔逆变换(Inverse Discrete Fresnel Transform,IDFn T)进行从chirp域到时域的转换造成的,过高的PAPR容易造成非线性失真,从而对ISAC系统的表现造成影响。针对上述问题,提出了一种基于chirp保留方法的OCDM通感一体化信号PAPR抑制方法,通过将OCDM信号的全部chirp分为两部分,一部分用来传输降低总体PAPR的信号,另一部分则正常传输通信数据,分别称为优化子载波和通信子载波。将一体化信号的PAPR与其非周期自相关函数建立联系,并利用Gerchberge-Saxton算法对优化子载波上的所得信号进行优化,以降低信号整体的PAPR,同时所有子载波均用于雷达信号处理以保证感知性能。仿真结果表明,分别利用10%、25%的子载波用于优化信号PAPR,且互补累积分布函数值为10-2时,可以使一体化信号的PAPR分别降低2 dB、3 dB左右。

基于覆盖理论的高速强机动目标协同围捕策略

为了应对进攻性高超声速飞行器带来的威胁与挑战,基于覆盖理论提出了一种针对高速强机动目标的分布式协同围捕策略.首先,考虑飞行器与目标的机动特性,包括速度关系、最大过载比等参数,引入阿波罗尼奥斯圆的概念对围捕区域进行分析.然后,基于重叠角概念提出冗余覆盖策略,根据目标的逃逸边界给出初始飞行器最优数量,设计围捕队形使多飞行器的围捕区域能够对目标逃逸边界完全覆盖,在此基础上考虑多种约束设计围捕高速强机动目标的分布式协同制导律,使多飞行器能够完成所设计的围捕队形,达到目标被飞行器合围后无法逃脱的效果.最后,将上述覆盖策略分别在二维平面和三维空间进行数值仿真,验证了一致性协同制导律能够实现期望的围捕队形,所设计的围捕队形在目标作最大常值机动逃逸以及随机机动两种情况下均能捕获目标,证明了围捕队形和制导律的有效性和优越性.

基于深度展开ADMM网络的稳健自适应波束形成

阵列通道间的幅相误差导致导向矢量失配,会严重退化自适应波束形成的性能。现有稳健自适应波束形成(RAB)方法通过引入最差导向矢量失配误差约束或联合估计幅相误差和波束形成器权值矢量,以改善波束形成性能,但这些方法的计算复杂度高,且在有限快拍下性能有限。为此,文中在深度展开框架下提出一种基于交替方向乘子法(ADMM)的RAB网络,以快速实现幅相误差和干扰协方差矩阵的联合估计。首先,建立存在阵列通道幅相误差时的干扰信号稀疏表示模型;然后,根据基于ADMM的幅相误差和干扰稀疏表示系数联合估计算法,设计一种深度展开ADMM(DU-ADMM)网络,该网络的输入为接收到达的干扰信号,输出为幅相误差和干扰稀疏表示系数;最后,利用该网络的输出重构出干扰加噪声协方差矩阵,并生成稳健自适应波束形成器。仿真结果表明,DU-ADMM网络可在单快拍场景下实现RAB,且能够以较少的网络层数更精确地估计出幅相误差,有效降低了计算量,同时可获得更高的输出信干噪比。

冷热循环下铝基复合材料构件尺寸稳定性影响因素研究

目的研究高精度仪器结构件在冷热变化过程中的尺寸变化原理和关键影响因素。方法采用粉末冶金法制备25%(体积分数)SiC/2009Al复合材料锻件,并加工出典型零件。研究了退火工艺对材料组织和性能的影响规律以及−45~65℃的冷热循环过程对零件尺寸精度的影响,并采用代表性体积单元模型和有限元方法分析了复合材料微区应力演化行为及其对材料尺寸稳定性的影响。结果SiC颗粒与铝基体线膨胀系数的差异会导致复合材料在制备过程中产生大量热错配位错。退火过程会显著减少铝基体中的位错数量,有助于提升材料的尺寸稳定性,但对材料的力学性能没有明显的影响。在−45~65℃下冷热循环720次,零件典型平面的平面度没有明显变化。结论冷热循环过程会在一定程度上影响颗粒与基体之间的应力分配,多次循环后复合材料微区应力-应变没有明显改变,因此零件的平面度没有明显变化。

基于QT的多型号弹载记录仪回读系统设计

弹载记录仪在军事和航天领域发挥着重要作用。然而,不同的弹载记录仪在数据上传方式、编帧结构和回读指令等方面可能存在差异,这导致传统的回读系统无法满足其多样化的需求。为解决这一问题,设计了一种基于QT的多型号多功能数据回读系统。该系统支持多种接口传输方式,用于读取不同型号的弹载记录仪数据。同时,它可以根据不同型号的记录仪设置相应的读取指令,并实时绘制回读过程中的数据曲线。回读完成后,系统能够分离处理不同编帧方式的数据。试验验证表明,该系统能够有效实现针对不同型号记录仪的数据回读、数据绘制和数据分离等功能。该系统的设计显著提高了回读过程的效率和灵活性,具有较强的工程实用价值。

熔融石英陶瓷浆料流变性能与光固化成型精度研究

由于熔融石英的高透光性,陶瓷浆料光固化成型过程中存在严重的过固化现象。为了消除这种过固化现象,并提高成型精度与性能,需要制备出高吸光度、低黏度的熔融石英陶瓷浆料。通过对熔融石英粉末的改性以及分散剂BYK-9076的含量调控改善浆料黏度,并且添加了高强度、高紫外光吸收率以及能够抑制熔融石英高温结晶的B_(4)C颗粒,实现了熔融石英陶瓷浆料的综合优化。结果表明,添加4 wt.%分散剂的浆料黏度比未加分散剂的浆料降低了93%,并用其制备出了固含量57 vol.%的低黏度熔融石英陶瓷浆料。当B_(4)C含量为2.5 wt.%、曝光时间为5 s时,固化深度从1325μm降低至230μm,并且此时固化片在X、Y方向上拥有最优的精度,均为0.01 mm。

真空热轧连接技术及应用

许多异种金属焊接结构,由于材料本征属性差异大,无法直接熔焊连接。利用真空热轧制备异种金属复合结构是工程适应性最佳方案。文中介绍了真空制坯和真空无制坯两种热轧方法的技术原理及其研究现状,并分析了两种方法的技术差异。文中为异种金属结构连接提供了有效的途径。

热-力-电耦合下天线罩电性能仿真及分析

在实际飞行工况下,热力载荷会改变高速飞行器天线罩原有的电磁特性,从而影响制导性能。提出了一种基于六面体网格划分的热-力-电耦合模型及仿真方法,可准确表征高速飞行工况下天线罩介电温漂和结构变形对电性能的影响。基于天线罩热-力-电共享网格模型,首先通过瞬态热仿真得到天线罩响应温度场,通过静力分析得到天线罩结构变形场。然后,将天线罩介电温漂和结构变形准确传递到其电磁仿真模型中,并采用三维射线跟踪法计算其电性能。最后通过一个典型算例对高速飞行工况下天线罩电性能的变化进行仿真和分析,结果表明电性能变化非常明显,也进一步说明了所提方法的可行性和研究的必要性。

单参考阵元旋转电场矢量法校准相控阵天线

针对经典的旋转电场矢量法仅适用于校准小规模相控阵天线的不足,提出了一种适用于校准大规模相控阵天线的改进旋转电场矢量法。该方法选取单个阵元作参考通道并依次选取其他阵元作测试通道。通过测量这两种通道的合成电场幅度完成相控阵天线的幅度与相位校准。实测结果表明,该方法得到的校准数据具有较高的精度,可用于补偿大规模相控阵天线且能获得优良的远场方向图。

基于变分信号分解的脉冲多普勒雷达抗扫频式干扰方法

针对脉冲多普勒(Pulse Doppler,PD)雷达遭受扫频式干扰时,接收机被干扰信号饱和导致的雷达虚警或漏警问题,分析扫频式干扰作用下PD雷达中频信号特征,提出基于变分信号分解的PD雷达抗扫频式干扰方法。利用目标回波时域稀疏性及干扰信号的频域窄带特性,通过极大极小惩罚项和2阶变分惩罚项分别约束中频信号中的目标回波脉冲串分量和干扰分量,设计了基于交替方向乘子法的迭代算法求解优化问题各分量。保留目标回波脉冲串分量,滤除扫频中频分量,从而抑制干扰对雷达的影响,并通过仿真和实测数据验证方法的有效性。研究结果表明:所提抗干扰方法在信干比-20 dB扫频式干扰作用下能够有效抑制扫频式干扰对PD雷达的影响,显著提高PD雷达的抗干扰性能。

近距三维成像稀疏MIMO阵列设计

针对MIMO阵列雷达在近场条件下的成像应用,围绕稀疏阵列的设计方法展开研究。从雷达近距离成像模型开始,推导了基于后向投影(back projection,BP)成像算法的稀疏MIMO阵列设计数学模型,在此基础上给出了以点扩展函数(point spread function,PSF)为准则的阵列设计方法,同时分析了阵列的旁瓣抑制性能。最后,给出了两种稀疏MIMO阵列,同时进行多目标成像验证。从仿真结果可知,设计的稀疏MIMO阵列能够满足近距三维成像的需求,为下一步的实际应用奠定了基础。

改进YOLOv5的钢材表面缺陷检测网络轻量化研究

在YOLOv5模型的基础上设计了一种改进的轻量化网络,能够快速准确地实现钢材表面缺陷检测。首先,使用基于梯度路径设计的ELAN结构,通过提高网络的学习能力来提高检测精度;其次,引入深度可分离卷积和Ghostv2模块减少模型体积和参数量;最后,利用SIOU边界框损失函数训练模型,使模型能够快速收敛并且精确回归。在NEU-DET上的实验结果表明,改进后的模型mAP值提升到77.0%,相较于原模型提高了5.3%,模型体积减少了42.1%,参数量减少了43.4%,检测速度也快了0.4 ms,实现了模型轻量化效果和检测精度的平衡,为后续在硬件终端上部署提供了一种可行方案。

基于刚体模型的光电伺服系统最优控制方法

在现阶段的导弹武器系统中,控制系统大都采用经典PID控制器,但随着控制性能要求的不断提升,PID控制器在追求响应快速的同时难以兼得跟踪过程平稳;针对工程中遇到的以上问题,提出设计最优控制器,采用线性二次型调节器(LQR)求解最优控制律;通过仿真可以看到,最优控制器跟踪阶跃信号无静差,调节时间为0.034 s,上升过程平稳无超调;跟踪斜坡信号和正弦信号时,跟踪误差远小于,滞后时长仅为毫秒量级;最优控制器系统能够实现快速跟踪阶跃、斜坡和正弦输入信号,且具有较好的跟踪性能;与经典PID控制器相比,该方法具有更高的控制精度、更好的控制性能和稳定性,能够解决PID控制器在工程中遇到的快速性和平稳性难以兼得的难题。

W频段封装天线阵列集成技术研究

以W频段封装天线(AIP)为研究对象,针对集成制造中的倒装精度差、一致性与成品率低等问题,从吸嘴材质、结构设计、焊盘预处理以及工艺曲线优化等方面开展研究,结合金相切剖结果评判封装天线集成制造效果。结果表明通过选用基于氧化铝材质的十字结构吸嘴、对焊盘表面进行等离子与汽相清洗、合适工艺参数曲线完成集成制造的封装天线的焊接空洞率≤5%,层间对准精度优于20μm,剪切强度≥60 MPa,实现了封装天线高精度、高可靠的集成制造。

硅基芯片低空洞率底部填充工艺技术研究

以相控阵天线接收子阵硅基芯片为研究对象,从底部填充点胶针头选型、倒装芯片清洗、底部填充胶分配模式方面研究了硅基芯片底部填充工艺技术,测试了芯片底部填充外观、芯片底部填充空洞率以及接收子阵电性能。结果表明使用合适的点胶针头、选取适宜的清洗条件、采用适宜的底部填充胶分配模式完成底部填充的硅基芯片边缘胶层无开裂、无空洞,底部填充胶高度约为芯片厚度的2/3,底部填充区总空洞率<10%,单个空洞率<2%,底部填充后接收子阵增益下降≤2 dB,满足接收子阵性能指标要求。实现了接收子阵硅基芯片低空洞率底部填充工艺技术的应用。