2023年第45卷第11期文章目次

2023, 45(11):1-6.

[摘要](6350) [HTML](0) [PDF 15.28 M](213)

摘要:
相干激光雷达采用激光本振相干探测并通过平衡探测器实现混频和共模抑制,具有探测灵敏度高、抗干扰能力强的优点。文中阐述了相干探测体制激光雷达的优势和技术特点,介绍了基于单元探测器/面阵探测器开展的合成孔径激光雷达(SAL)、逆合成孔径激光雷达(ISAL)研究进展,讨论了相干激光雷达波形选择、偏振选择、信号处理方法、扩束下的作用距离方程和探测性能、探测器形式和系统灵敏度等问题,在此基础上进一步分析了基于衍射光学系统的激光雷达的特点和激光/ 红外复合成像探测的需求,并展望了相干激光雷达的应用前景。

2 MBSE应用于系统研发的效能分析

姚　元，周传睿，梁　浩

2023, 45(11):7-12.

[摘要](6400) [HTML](0) [PDF 3.82 M](152)

摘要:
基于模型的系统工程 (MBSE) 是当前系统工程发展的热点方向。然而,将MBSE应用于系统研发的实际效果有时不及预期,文中针对该问题展开分析。首先,建立了一种MBSE的效能分析模型。基于该模型,在得益方面辨析了应用MBSE的期望得益与实际得益的概念和区别,分析了影响实际得益的系统复杂度和瓶颈问题等因素;在代价方面分析了应用MBSE的建模成本、学习成本、试错成本、过度应用成本。随后,基于效能分析模型解释了应用MBSE未达到预期效能的几种典型情况。最后,基于得益最大化和代价最小化原则,提出了MBSE应用于系统研发的优化建议,并对MBSE的试点和推广提供参考意见。

3 极化通道编码数字阵列雷达系统设计

王立兵，童　俊

2023, 45(11):13-19.

[摘要](6500) [HTML](0) [PDF 22.32 M](373)

摘要:
文中设计了一种利用通道编码进行全极化信息获取的雷达系统。该系统突破了传统极化雷达不同极化信号需通过各自对应的数字接收通道进行模数变换的思路,使用通道编码技术将来自不同天线单元的不同极化信号进行编码调制,使之能够使用单一数字通道采样,并在数字域对不同极化信号进行高保真恢复,从而合成任意极化、任意指向的雷达接收波束。分析结果表明:该系统解决了多极化雷达数字接收通道数量多、设计制造成本高的问题,促进了极化信息在雷达中的普遍应用,在不增加成本和系统规模的基础上,提升了雷达在极化域的灵活性,具有广泛的应用前景。

4 雷达工业设计研究与探索

张梁娟，胡长明，江　帅，李　阳

2023, 45(11):20-26.

[摘要](6372) [HTML](0) [PDF 21.88 M](306)

摘要:
随着雷达装备技术水平的不断提升,雷达设计逐渐从功能至上开始向围绕性能要求、用户体验等多方面综合性能的考量转变,在以技术创新为主导的装备研制过程中,以工业设计为依托的设计创新正逐渐展示出不可替代的作用。文中简要总结了国内外雷达工业设计的发展现状,分析了雷达工业设计技术主导性、系统复杂性、稳定延续性、人机协同性和环境多样性的技术特点,并从产品形象、人机工程、颜色材料及工艺(CMF)三个方面对雷达工业设计方法进行论述,为雷达工业设计研究提供一定的参考。

5 基于二维阈值SL0范数算法的压缩感知ISAR 成像

史润佳，黄一飞，蒋忠进

2023, 45(11):27-34.

[摘要](6075) [HTML](0) [PDF 16.42 M](142)

摘要:
在对非合作目标的逆合成孔径雷达(ISAR)成像中,快速成像甚至实时成像具有非同寻常的意义。平滑l0范数(SL0)算法是一种计算快速的压缩感知类参数重构算法,在ISAR成像中得到关注和应用。常规SL0算法在迭代过程中, 无论参数重构的收敛效果如何,每轮内循环的迭代次数都是固定的预设次数,导致多次内循环无效进行。文中针对常规SL0算法迭代收敛机制僵化的问题,提出一种二维阈值平滑l0范数(2D T-SL0)快速算法,用于ISAR成像中的强散射点提取。该算法引入迭代效率指标来评定内循环的有效性。在内循环的迭代过程中,若其迭代效率指标高于设定阈值,说明参数估计值能得到优化,该轮内循环继续进行;反之说明参数估计值已接近收敛,则终止该轮内循环,进入下一轮内循环。 ISAR成像实验结果表明,相比常规SL0算法,2D T-SL0算法能减少很多无效迭代,明显降低运算量。在成像效果方面,2D T-SL0算法与常规SL0算法相当,明显好于传统的距离-多普勒(R-D)算法和旋转不变参数估计(ESPRIT)算法。

6 基于单快拍MUSIC与改进UTJDL的海杂波抑制算法

韩文强，李庆忠，牛　炯

2023, 45(11):35-42.

[摘要](6012) [HTML](0) [PDF 17.12 M](167)

摘要:
要实现船载高频地波雷达对海面目标的快速准确检测,必须对非均匀分布的海杂波进行有效抑制。为此,提出一种单快拍多重信号分类(MUSIC)与改进无迹变换局域联合处理(UTJDL)相结合的非均匀海杂波抑制算法。首先通过单快拍MUSIC算法,将阵列信号转换至角度多普勒域并进行局域联合处理(JDL),以有效降低运算量和提高目标分辨率。然后,利用改进的基于奇异值分解(SVD)的无迹变换(UT)对每个距离元的JDL 数据进行预处理以获得更多的一致性数据并进行每个距离元的协方差矩阵估计。最后,根据不同距离单元与待检测距离单元的相关系数估计待测距离单元的协方差矩阵,并由此实现对海杂波的快速有效抑制。仿真实验结果表明,文中提出的算法可以有效提升信杂噪比,有利于目标的快速准确检测。

7 基于恒模复值神经网络的正交相位编码集设计

邱明劼，王建明，伍光新，张　鹏

2023, 45(11):43-51.

[摘要](6194) [HTML](0) [PDF 6.57 M](117)

摘要:
文中研究了广泛应用于多输入多输出雷达系统中的正交相位编码集的设计问题,提出了一种基于复值神经网络的正交相位编码集设计方法。该方法将编码集设计视为非线性系统构建问题,通过最小化反映了编码集自相关和互相关性质的损失函数,在常模约束条件下对网络误差进行后向传播,从而通过网络训练获得具有良好相关性的正交相位编码集。通过与现有先进算法进行不同条件下的仿真对比,文中方法设计得到的正交相位编码集具有更好的相关特性,充分验证了本文所提方法的先进性。

8 基于截获因子评价的双基地面动目标指示LPI探测设计

刘　通，曹兰英，邓晓波

2023, 45(11):52-59.

[摘要](6124) [HTML](0) [PDF 8.31 M](120)

摘要:
电子战装备的无源探测对作战飞机的生存构成严重威胁。地面动目标指示作为机载雷达的重要功能,亟需提升其抗截获能力。结合双基雷达低截获特征,提出了基于截获因子评价的双基机载雷达地面动目标指示低截获探测设计方法。针对双基机载雷达地面动目标指示,简要分析了距离分辨率、最小可检测速度,推导了截获因子表达式,在满足探测性能前提下,设计了基于截获因子评价的低截获探测方法。仿真结果表明,所提出的方法能明显提升机载火控雷达地面动目标指示功能的抗截获性能。

9 基于原子范数的无网格动目标参数估计

孙　刚，张　威，来　燃，章　涛

2023, 45(11):60-66.

[摘要](6220) [HTML](0) [PDF 7.24 M](117)

摘要:
针对现有参数稀疏恢复空时自适应处理中动目标参数估计方法在字典失配条件下性能下降的问题,提出一种基于原子范数无网格稀疏恢复技术的动目标参数估计方法,该方法利用目标回波在角度-多普勒域的稀疏特性,根据连续压缩感知和低秩矩阵恢复理论实现了运动目标方位角和速度的高精度估计,避免了基于固定离散字典模型进行参数稀疏恢复时遇到的字典失配问题,有效提高了动目标参数的估计性能。仿真结果证实了所提方法参数估计性能优于已有基于字典网格的稀疏恢复参数估计方法。

10 基于PDW快速跟踪的雷达侦察信息敏捷处理技术

邬　诚，董春曦，伍光新，李　归

2023, 45(11):67-73.

[摘要](6436) [HTML](0) [PDF 7.33 M](145)

摘要:
面对样式捷变雷达信号,传统雷达侦察信息处理技术在干扰保障过程中存在实时性、快速性等适应能力不足的问题。文中提出了一种基于脉冲描述字(PDW)快速跟踪的雷达侦察信息敏捷处理技术,通过建立PDW快速跟踪处理通道和处理模型,基于少量脉冲PDW实现对辐射源参数变化的快速跟踪和干扰信息引导,提升对脉组频率捷变、自适应抗干扰跳频等雷达参数捷变的敏捷感知和跟踪能力。通过数字仿真验证了所提方法的技术有效性。

11 基于VSSAP算法的自适应干扰对消技术研究

赵忠凯，毛　蓓，鲁人杰

2023, 45(11):74-79.

[摘要](6075) [HTML](0) [PDF 5.41 M](122)

摘要:
针对雷达干扰机收发天线之间存在的同频干扰问题,文中研究了基于变步长仿射投影(VSSAP)算法的自适应干扰对消技术。该算法针对仿射投影(AP)算法的定步长因子进行改进,建立了以高斯分布函数为基础改进的步长函数,同时利用误差信号的自相关作为步长函数的自变量,得到步长因子随误差信号变化的函数表达式,从而在加快算法收敛速度的同时改善稳态误差。最终的实验结果证明:该算法的收敛速度和稳态误差明显优于最小均方误差(LMS)及其改进算法,且与参考算法相比,收敛速度大大加快,对消比提高了10dB左右。在转发式雷达干扰机中,欺骗干扰与压制干扰得到有效抑制,使得目标信号得以较好还原。

12 极化切换相控阵雷达主瓣抗干扰优化方法

陈斯文，马鹏宇，吕梦琴

2023, 45(11):80-83.

[摘要](6130) [HTML](0) [PDF 2.45 M](144)

摘要:
文中介绍一种应用于极化切换相控阵雷达的抗主瓣干扰优化方法。极化切换雷达可以通过极化对消技术实现主瓣抗干扰能力。相较于传统双极化雷达,极化切换雷达电路系统设计更简单,成本更低。文中讨论了具有正交极化切换雷达的主瓣抗干扰优化方法,比如垂直极化和水平极化切换。根据干扰信号的极化特征,调整阵面不同极化区域比例,实现最佳的极化抗干扰能力。文中对三种不同比例的极化切换方法进行讨论,并对比了优缺点。均分方法最简单,成本较低,但抗干扰性能最差;最优化方法成本可控,但需要对干扰信号极化进行测量;部分双极化方法成本较高。

13 基于激光雷达局部地图构建的机器人避障路径规划

郝世宇，王　昆

2023, 45(11):84-89.

[摘要](6261) [HTML](0) [PDF 7.07 M](132)

摘要:
机器人周围环境的光照、阴影及物体遮挡等条件易导致环境信息采集出现误差,影响机器人建图精度。为优化障碍物的探测准确度和机器人的避障速度,提出基于激光雷达及模糊比例积分微分(PID)的机器人避障路径规划方法。利用Kinect 传感器采集机器人环境深度信息,并将其转化为3D 信息,构建全局地图。利用激光雷达,通过坐标转换、线段分割,构建局部地图,补充全局地图的不足。结合Cartographer 算法优化机器人控制参数,利用模糊PID控制器完成机器人避障路径的规划。实验结果表明:该方法在普通避障环境和复杂避障环境下,均能够成功躲避障碍物,且避障路径均较短。

14 基于BSMTE的四旋翼飞行器的鲁棒容错抗扰控制

石　川

2023, 45(11):90-97.

[摘要](6053) [HTML](0) [PDF 12.81 M](147)

摘要:
针对强耦合和欠驱动的四旋翼飞行器系统,结合跟踪微分器和扩张状态观测器设计了一种鲁棒容错抗扰动的反步滑模控制方法,应用于四旋翼飞行器期望轨迹的跟踪。整个控制系统采用双闭环回路结构,内回路为姿态控制回路,外回路为位置控制回路。数值仿真实验和低算力真机验证实验均表明,相比传统的控制算法,文中提出的控制算法具备良好的鲁棒性、容错性和抗扰性,应用在四旋翼飞行器上能够使其更为精确地完成轨迹跟踪任务。

15 基于加载寄生带的双频天线设计

豆明瑛，王诗音，樊　荣，荀艳丽，杨　斌

2023, 45(11):98-101.

[摘要](6190) [HTML](0) [PDF 4.22 M](113)

摘要:
文中提出了一种双频印刷天线设计方法,覆盖2.4GHz 和5.2GHz频段。该天线通过在偶极子天线振臂旁平行放置寄生单元,降低天线在高频段的输入阻抗(通常输入阻抗远大于50Ω),从而实现良好的阻抗匹配,在主谐振频段外产生新的寄生谐振频点,达到双频段工作的目的。为了验证所提出的天线设计方案,建立了仿真模型,并加工了天线实物。通过仿真分析和实测发现,改变寄生金属单元的位置和尺寸只影响高频段谐振频点,几乎不影响低频段谐振频点,而偶极子天线尺寸的改变只影响低频段谐振频点,不影响高频段谐振频点。文中设计的天线具有双频段相互独立特性,因此天线的两个谐振频段可根据需求独立设计。

16 大功率射频组件的负载点电源设计

马　惠，冯　锟

2023, 45(11):102-107.

[摘要](6541) [HTML](0) [PDF 10.92 M](135)

摘要:
为了满足大功率射频组件的大电流窄脉冲用电需求,文中提出了一种高效率、高密度和高可靠的负载点电源设计方案,给出了负载点电源的电路组成、核心元器件、关键电路参数计算方法,并提出了完善的过流、过压和过脉宽的保护电路设计方法。根据设计方案,研制了一台高电压、高频率、高密度和高效率的实验样机。通过样机的实验波形和测试数据,证明了负载点电源设计方法的正确性和有效性。

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