2022年第5期文章目次

2022, 44(5):1-5.

[摘要](4987) [HTML](0) [PDF 3.31 M](166)

摘要:
针对双基地嵌套多输入多输出雷达现有算法复杂度较高的问题,文中提出了一种基于泰勒展开离散傅里叶变换(DFT)的快速角度估计算法。该算法首先将匹配滤波输出转化为等效虚拟阵列接收信号的DFT空间谱,随后通过谱峰搜索得到波离方向(DOD)和波达方向(DOA)的初始角度估计,然后通过相位旋转技术在角度初始估计值附近搜索得到DOD和DOA的二次角度估计,最后根据虚拟阵列等效方向矩阵的一阶泰勒级数展开式对角度二次估计值进行误差修正,计算得到修正后的DOD和DOA的精确角度估计。与子空间算法相比,该算法避免了协方差矩阵计算和特征值分解,不仅提高了估计性能,而且显著降低了计算复杂度。仿真结果验证了所提算法的有效性和优越性。

2 基于三维成像处理的稀疏阵列天基雷达运动目标探测方法

潘　洁，李道京，姜　文

2022, 44(5):6-11.

[摘要](4931) [HTML](0) [PDF 6.22 M](144)

摘要:
利用阵列天线合成孔径雷达技术能够实现目标三维成像。对于天基雷达,通过对天线进行稀疏化,在空间分辨率要求高、设备体积质量约束条件多的工作环境中具有显著优势。在此基础上,文中进一步开展稀疏阵列天基雷达运动目标探测方法的研究,基于在交轨向应用大型稀疏线阵、顺轨向采用合成孔径技术、距离向发射线性调频信号的工作机制,提出对获取的回波信号分别进行修正均匀冗余阵列正反编码空间调制和干涉处理来实现运动目标探测。仿真表明:相比于直接三维成像结果,应用文中方法得到的三维图像分辨率虽然有所降低,但是能够有效地实现运动目标的探测。

3 基于自调整映射法则的矩形稀布阵列优化方法

陈政宇，刘正平，谢菊兰，程子扬，李会勇

2022, 44(5):12-18.

[摘要](4962) [HTML](0) [PDF 8.49 M](124)

摘要:
针对多约束条件下的矩形稀布阵列优化问题,提出了一种基于自调整映射法则的矩形稀布阵列优化方法。该方法首先提出一种新的最优化问题用于确定阵元坐标矩阵维数以平衡放置阵元数的自由度和阵列孔径可调整空间,并引入用于稀疏阵元的阵元状态矩阵;其次,构建自调整映射法则,对矩形阵列不同方向进行相应的映射,并对阵列短轴方向进行自调整,使得阵元位置满足最小阵元间距,避免出现不可行解;然后,通过粒子群优化算法优化阵元位置得到最优阵元坐标;最后,考虑适应度函数为单波束指向和多波束指向,对算法进行仿真验证。仿真结果发现该算法可以满足多约束条件并有效降低阵列的峰值旁瓣电平,从而提高矩形稀布阵列的性能。

4 双基地ISAR高分辨距离像联合稀疏反演方法

孙　麟，刘　波，游屈波，谭瑞捷，温卓漫，徐　旺

2022, 44(5):19-36.

[摘要](4861) [HTML](0) [PDF 16.59 M](418)

摘要:
双基地雷达是分布式雷达系统的基本构成单元,文中推导了双基地逆合成孔径雷达构型下的回波信号模型,从理论上证明了目标的高分辨距离像具有联合稀疏特性。为了解决双基地夹角使距离分辨率恶化的问题,文中提出一种基于双曲正切混合范数的联合稀疏反演算法,通过合理的参数设置可促进高分辨距离像的联合稀疏,能较好地消除双基地夹角对距离分辨率的影响,在较低信噪比的条件下获得比传统稀疏反演算法更好的反演性能。仿真结果验证了文中方法的有效性。

5 基于艇载稀疏阵列雷达的空中运动目标成像探测

田　鹤，陈汪翔，任红梅，李道京

2022, 44(5):27-32.

[摘要](4840) [HTML](0) [PDF 10.53 M](367)

摘要:
基于艇载平台的空中运动目标探测在低空侦察、预警识别等军事领域的应用价值广泛。文中基于频分信号和孔径综合方式设计了一种艇载共形稀疏阵列布设方式。为降低阵列系统复杂度、提高数据利用率,采用主动冗余线列阵作为稀疏布设准则。提出了一种干涉处理的频域运动目标稀疏成像算法,利用飞艇悬浮的特点,对飞艇平台前后不同孔径综合下的实孔径雷达图像进行干涉操作,去除复图像分辨单元内的随机初相位,使雷达复图像在频域具备稀疏性质。在频域开展低通滤波等重构处理,可得到运动目标的稀疏重建结果,实现运动目标的准确探测。给出了艇载稀疏阵列在成像分辨率0.5 m的点阵目标成像仿真结果,验证了方法的有效性。

6 一种复块稀疏贝叶斯探地雷达成像算法

杜文静，刘庆华，欧阳缮

2022, 44(5):33-39.

[摘要](4974) [HTML](0) [PDF 9.83 M](127)

摘要:
块稀疏贝叶斯算法因其良好的重建性能被广泛用于探地雷达研究中,但是传统块稀疏贝叶斯算法的提出针对于实数信号,它不能直接用于复数信号的重构。因此,提出一种复块稀疏贝叶斯压缩感知成像算法。此算法通过建立稀疏贝叶斯模型和应用复高斯尺度混合模型完成对目标反射系数的重构,将块稀疏贝叶斯学习模型从实数领域拓展至复数领域,并且使用GPRMAX仿真软件建立探地雷达的情景,获得时域数据,重构出地下目标的位置信息。实验结果表明:相比于其他算法,所提算法在低信噪比下成像效果更好。

7 阵元位置激励联合优化的低旁瓣自适应波束形成

蒲敏刚，李立春，江　横，张海龙

2022, 44(5):40-44.

[摘要](4879) [HTML](0) [PDF 5.34 M](139)

摘要:
传统波束形成仅通过优化阵元激励权值达到设计目标,忽略了阵元位置对波束形成性能的影响。为进一步提高波束形成性能,文中综合考虑阵元位置和激励对波束目标的影响,提出了一种新的低旁瓣自适应波束形成设计方法。该方法分为两步:第一步,在一定阵元孔径和阵元个数下,以低旁瓣波束图的设计目标,采用正交匹配追踪的方法求解阵元位置及激励;第二步,在保留低旁瓣波束图特征的基础上将静态波束激励权值转化为自适应波束激励权值,抑制了强干扰,提高了输出信干噪比。仿真实验证明:在相同的设计目标下,该方法所设计的阵列相比均匀线阵需要更少的阵元个数,节约了硬件开销,同时文中算法综合了低旁瓣静态波束形成与自适应波束形成的优点,提高了阵列增益,增强了算法稳健性。

8 基于阵列内插的双基地互质MIMO雷达角度联合估计方法

游致远，胡国平，周　豪，郑桂妹

2022, 44(5):45-50.

[摘要](4910) [HTML](0) [PDF 4.79 M](117)

摘要:
针对互质阵列形成的差分共阵(DCA)存在空洞导致虚拟阵列不连续的问题,提出了一种基于阵列内插形成无孔互质阵的双基地多输入多输出雷达测向方法。首先,推导阵列内插的位置与形成的DCA填补空洞的位置,并推导出自由度闭合式;其次,分别在发射阵列和接收阵列将子阵列内插,形成连续的虚拟发射阵列和虚拟接收阵列;然后,利用选择矩阵使等效虚拟信号向量在虚拟发射阵列和虚拟接收阵列中平滑移动得到空间平滑矩阵;最后,利用空间平滑矩阵进行空间谱估计,并通过多重信号分类算法实现角度自动匹配。

9 面向非圆信号的高自由度和低阵元互耦的稀疏阵型设计

江　横，李立春，蒲敏刚，李　雪，雷顺天

2022, 44(5):51-56.

[摘要](4886) [HTML](0) [PDF 3.82 M](84)

摘要:
文中利用和差集数组(SDCA)的概念,设计了一种面向非圆信号的改进嵌套阵来实现波达方向(DOA)估计。根据SDCA中正负半轴对称位置的等价性,将传统的二级嵌套阵的密集子阵部分转化为一个更为稀疏的结构,并对稀疏子阵的阵元间距进行适当扩展。仿真实验和对比分析的结果验证了所提阵型在增强阵列自由度、降低互耦效应以及提高DOA估计算法性能等方面的优越性。

10 互质阵列DOA估计性能综合分析

王鸿帧，郑桂妹，宋玉伟

2022, 44(5):57-63.

[摘要](5014) [HTML](0) [PDF 9.34 M](104)

摘要:
互质阵列是近年来兴起的新型阵列,能显著提高阵列自由度,处理信源数大于阵元数时的波达方向(DOA)估计,且能提高角度分辨率和测角精度。文中根据互质阵物理阵元和虚拟阵元特点,结合多重信号分类(MUSIC)算法提出适用于互质阵基于物理阵列和虚拟阵列的DOA估计方法。该方法以非相干信号源为研究对象,利用互质阵列建立信号接收模型,基于物理阵列的DOA估计方法根据互质阵物理阵元位置特点推导其导向矢量,然后根据导向矢量计算回波信号数据和信号协方差矩阵,最后利用MUSIC算法进行DOA估计。基于虚拟阵列的DOA估计方法根据其虚拟阵元数据特点在向量化协方差矩阵并去冗余后选取连续虚拟阵元接收数据,然后对新协方差矩阵进行一维Toeplitz平滑重构,最后利用MUSIC算法或求根MUSIC算法进行DOA估计。与等阵元数的均匀线阵进行对比,仿真实验验证了互质阵列DOA估计性能的优越性。

11 基于复值卷积网络的阵列DOA估计

刘阿飞，师俊朋，张双辉，刁玉加，丁　一

2022, 44(5):64-71.

[摘要](4935) [HTML](0) [PDF 6.89 M](123)

摘要:
针对现有深度学习方法难以有效利用阵列回波信号的复值相位信息这一问题,文中提出了一种基于复值卷积网络的均匀线阵波达方向(DOA)估计方法,旨在提高DOA估计精度并增强低信噪比条件下对多信源参数估计的适应能力。该方法利用实际阵列输出信号协方差矩阵的Hermitian特性,以其上三角数据作为复值网络的输入,以对应的理想数据作为标签,学习得到信号理想协方差矩阵的第一行,再结合其Hermitian和Toeplitz特性,重构该理想矩阵;最后采用子空间类算法进行DOA估计。仿真结果表明:相比传统子空间类和实值卷积网络算法,该算法在低信噪比下具有更高的估计精度。

12 强干扰及非平稳噪声复合背景下相干信源的DOA估计方法

林　斌，胡国平，周　豪，郑桂妹，宋玉伟

2022, 44(5):72-78.

[摘要](4711) [HTML](0) [PDF 5.72 M](124)

摘要:
针对传统算法在强干扰及非平稳噪声复合背景下相干信源波达方向(DOA)估计精度低、鲁棒性不强等问题,文中提出了基于修正投影阻塞算法和Toeplitz矩阵重构的相干弱目标DOA估计。首先,通过接收信号的协方差矩阵进行特征值分解,构造与干扰导向矢量正交的修正投影矩阵作为干扰阻塞矩阵;然后,对接收阵列信号做预处理重新形成协方差矩阵,并对此矩阵进行Toeplitz重构解相干;最后,使用传播算子算法对重构后的协方差矩阵进行DOA估计,降低复杂度。仿真证明:该算法在复合背景下对相干信号的DOA估计比传统算法有着更高的精度和鲁棒性。

13 海上异常传输下复杂环境的雷达回波建模与仿真

邢文革，周　程，巫书航

2022, 44(5):79-84.

[摘要](4857) [HTML](0) [PDF 10.91 M](335)

摘要:
海上异常传输(AP)下复杂环境建模与仿真是开展海用雷达探测效能研究的基础工作。现有研究一般只涉及标准大气条件下的海面雷达散射回波,忽略了海岸、岛屿、油井、商船、航道等各类复杂要素的影响,且较少涉及大气波导引起的电磁波海上传输的环境互作用影响,使回波模型较为简单而无法充分模拟实际雷达探测情况。文中针对已有研究的不足,对海上AP下复杂目标环境进行了分析建模,综合考虑海上复杂大气环境、雷达时空频特性与目标的耦合作用,实现了在宏观层面上对海用雷达海上探测回波更为真实的仿真模拟。本研究对海用雷达回波模拟及雷达探测效能研究分析有较大参考价值。

14 无人飞行器电源系统研究

徐国林，孙　勇，陈善华

2022, 44(5):85-91.

[摘要](4778) [HTML](0) [PDF 4.68 M](99)

摘要:
针对无人飞行器电源系统质量及功率波动问题,文中首先提出在无人飞行器电源系统中采用三端口拓扑,简化电路,实现无人飞行器轻质高效;其次,对太阳能电池阵与储能电池组成三端口供电系统的工作方式及控制策略进行了分析,通过采用功率支路复用及不同控制策略,实现太阳电池阵调节和储能电池组充放电控制,并保持飞行器母线电压稳定;然后,针对无人飞行器脉冲载荷问题,提出功率波动抑制设计方法,通过计算功率波动抑制控制器增益和储能电容容量,实现了功率波动抑制的目的;最后,通过仿真结果验证了在长脉宽工作模式下无人机脉冲载荷供电系统设计方法的有效性,具有工程应用价值。

15 GaN固态功放功率均衡技术研究

李树人，江少祥，马美铭

2022, 44(5):92-96.

[摘要](4924) [HTML](0) [PDF 2.84 M](116)

摘要:
氮化镓(GaN)固态功放已在现代雷达中广泛应用。为了保证某S波段GaN固态功放的全频带、全温度范围技术指标,文中采用频带功率均衡、端口功率均衡、温度功率均衡等功率均衡技术,优化了频带、端口、工作温度范围内的功率起伏特性,使功放组件的可靠性得以提升,指标达到一流水平,对提高固态雷达发射机的技术水平具有重要意义。

16 一种截止激励缓冲器结构设计及性能研究

王　超，唐宝富，芮　棽，姚冬磊

2022, 44(5):97-105.

[摘要](4771) [HTML](0) [PDF 27.78 M](364)

摘要:
为保证雷达的指向精度,舰载雷达多通过螺接的方式固定在舰壁上。随着雷达轻薄化和集成度的不断提高,这种连接方式将使雷达在水下爆炸环境中受到剧烈冲击,严重影响雷达设备安全。为此,提出了一种由截止激励缓冲器组成的阵面缓冲系统,该缓冲系统具有低冲击下保持刚性和强冲击下呈现柔性的特点,有效解决了雷达在低冲击下保精度和强冲击下保强度的矛盾。文中通过实验与仿真相结合的方式详细介绍了缓冲器弹性元件的选择和设计及阵面缓冲系统的布置优化方法。通过原理样机的试验分析证实了阵面缓冲系统的有效性。

17 基于HWD32F103微控制器的程序在线加载技术

陈振东，周　康，韩　尧

2022, 44(5):106-110.

[摘要](5004) [HTML](0) [PDF 5.58 M](123)

摘要:
在大型智能系统中,国产化微控制器被广泛应用于各控制设备终端。各设备终端一般分布环境复杂,结构拆装非常不便,因此传统编程器烧写程序方式难以做到快速简便的系统维护,如何利用设备终端既有现场总线解决设备程序更新维护,是智能系统升级维护的研究热点。文中基于国产化微控制器HWD32F103,运用编程实现对芯片内部闪存存储器的读写控制。借助于设备CAN现场总线,配合上位机实现程序在线加载更新。文中重点介绍在线加载的原理和需要注意的问题。该方法稳定可靠,具有很高的工程应用价值。

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