2023年第7期文章目次

2023, 45(7):1-8.

[摘要](5100) [HTML](0) [PDF 13.15 M](168)

摘要:
针阵列雷达矩阵运算中的两种最具有代表性的矩阵求逆与线性方程组求解进行详细分析与方法实现。针对复杂的大数据量的矩阵运算,采用传统中央处理器(CPU)串行计算方式会大量引起的消耗大量CPU资源与时间的问题,提出了一种采用CPU+现场可编程门阵列(FPGA)硬件加速实现异构计算的方法。该方法为算法移植到FPGA芯片实现,针对循环迭代的串行计算,利用FPGA丰富的逻辑资源实现并行执行,利用FPGA内置的寄存器与随机存取存储器(RAM)资源实现大量的中间变量的缓存,利用FPGA内置的硬核数字信号处理器(DSP)资源实现数学计算加速,从而达到节约计算时间,节省CPU资源消耗的目的。开展基于FPGA硬件实现的高性能矩阵并行计算技术的研究,以满足高性能矩阵计算的高维、实时性和高精度等技术指标。实验结果表明采用基于CPU+FPGA硬件芯片的异构计算的时间小于原本单纯采用CPU计算的时间,且随着矩阵维度的增加即计算的复杂性与计算量的增加差异越明显。

2 天波雷达RD图干扰检测器的图库设计与纹理特征研究

郑园园，罗忠涛，张安安，王　涛，马　超

2023, 45(7):9-14.

[摘要](5104) [HTML](0) [PDF 7.45 M](110)

摘要:
讨论天波雷达基于距离-多普勒(RD)图像的射频干扰与瞬态干扰检测新方法,研究其关键技术即RD图库设计和纹理特征,以支撑图像分类器的有效设计。首先提出RD图分类器的设计思路,介绍图库建设方法;然后甄选3种纹理特征算子,提出双纹理特征融合方法,强化弱干扰检测能力;最后,基于K邻算法设计分类器,以实测数据作测试图库,结果表明对强干扰检测准确率达到98%以上,对弱瞬态和弱射频干扰的检测准确率达到75%和85%。因此,本文图库设计和纹理特征可以有效支撑RD图干扰检测。

3 基于二值化条件随机场卷积网络的极化SAR海陆分割

林　锋，章　瑞

2023, 45(7):15-20.

[摘要](4895) [HTML](0) [PDF 10.67 M](109)

摘要:
针对现有SAR海陆分割预测精度较低,采用的分割网络模型普遍较大、难以星上部署等难点,提出了一种基于二值化条件随机场卷积网络的极化SAR海陆分割方法(BiCSNet)。该模型的轻量化主要通过所设计的适用于海陆分割二元任务的二值化卷积模块实现,为了提高轻量化网络的分割精度,BiCSNet还融入了卷积条件随机场实现端到端的网络预测功能。基于我国沿海区域的全极化SAR 图像构建的数据集,验证了所提出网络在精度和轻量化两方面的良好性能。

4 基于动态波门和DLSTM网络的机动多目标智能跟踪算法

毛若昕，张永权，时贞云

2023, 45(7):21-27.

[摘要](4886) [HTML](0) [PDF 6.05 M](92)

摘要:
针对模型驱动方法表达能力有限而难以及时应对目标机动的问题,提出一种基于动态关联波门和深度长短时记忆(DLSTM)网络的机动多目标智能跟踪(MTIT)算法,简记为MTIT-DLSTM-M算法。该算法在MTIT-DLSTM 算法的基础上,首先利用新息定义关联波门以提取有效量测,再采用全局最近邻算法实现数据关联。然后,利用卡方分布理论设计出动态关联波门和机动检测策略,当判定目标出现机动后,清除累积的历史状态和历史量测,重启该目标的跟踪算法流程。仿真实验证明,与现有常规机动目标跟踪算法相比,所提MTIT-DLSTM-M算法运行效率高,且具有更好的鲁棒性,应用前景良好。

5 超视距空战战术控制距离解算研究

张　洁，高伟男

2023, 45(7):28-32.

[摘要](5004) [HTML](0) [PDF 5.51 M](97)

摘要:
现代空战信息复杂度日益提升,传统空战行为量化指标仅能单一地从进攻角度为飞行员提供信息支撑,难以满足现代空战的决策要求。针对这一问题,文中结合空战行为过程与常见战术策略的分析,提出了战术控制距离(TCR)的新概念,建立了相应离线解算模型构建样本库。然后引入深度神经网络理论,设计了一种基于稀疏自编码网络(SAE)的深度拟合方法。仿真实验表明:SAE模型提高了解算精确性与时效性,其平方根均方误差控制在150 m以内, 满足超视距空战火控计算误差要求;TCR有效弥补了超视距空战节点信息的缺失,为飞行员提供了更加明确、直观的决策依据,具有较强的工程实用性与有效性。

6 雷达天空背景噪声分析

金　翔，赵盛至，夏凌昊，刘明罡

2023, 45(7):33-37.

[摘要](5152) [HTML](0) [PDF 5.90 M](129)

摘要:
雷达探测是信号与噪声的对抗过程,探测系统的性能集中体现在信噪比(SNR)的大小上。探测系统中噪声的大小直接决定了雷达系统的探测灵敏度,进而影响雷达的探测威力,其中,天空背景噪声是雷达噪声的一级输入,其大小对系统总噪声会产生极大的影响。在前人的研究基础上,文中从天空背景噪声产生的原理出发,通过第一性原理计算,分析在不同大气条件下天空背景噪声的大小及其影响因素,进一步结合雷达的天线方向图,计算不同副瓣大小的雷达天线接收的天空背景噪声,为雷达天线的设计和雷达威力的估算分析提供参考。

7 一种融合局部像素信息和改进NLFCM的SAR图像分割方法

陈维健，朱正为，吴小飞，阳华芮

2023, 45(7):38-44.

[摘要](5003) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)

摘要:
针对传统局部信息模糊C均值聚类算法权重系数仅由像素间欧式距离决定,无法准确衡量和充分利用像素间的相似性,对SAR图像分割不准确的问题,提出了一种全新的局部信息相似性描述方法,并结合图像的非局部信息,对像素到聚类中心的距离和像素隶属度计算方法进行改进,并提出了一种同时包含图像局部和非局部信息的改进SAR图像分割方法。实验表明,与其他模糊聚类方法相比,该方法在抑制SAR图像相干斑噪声的同时,能较好地保护SAR图像目标的边缘和细节,具有很好的SAR图像分割效果。

8 带通采样时间交织ADC的一种时间失配校正算法

叶星炜，翟计全，董　屾，杨予昊

2023, 45(7):45-50.

[摘要](5053) [HTML](0) [PDF 7.24 M](83)

摘要:
令多个模拟-数字转换器(ADC)通过时间交织的方式进行轮流采样是成倍提升ADC系统采样率的重要途径。然而,多个采样通道间存在的误差和失配将在采样结果中引入杂散。文中针对通道间的时间失配,提出一种适用于射频带通直采的ADC校正算法。该方法利用频域上信号分量和杂散分量间由时间失配量决定的定量关系导出校正参数,进而实现对插零后各通道采样结果的修正。仿真结果表明:文中提出的算法可在准确测量的基础上对大范围内的时间失配实现较为理想的校正,且能够适应包括低通采样、带通采样和偶数、奇数通道数等在内的多种场景。

9 基于协方差矩阵加权截断核范数的DOA估计

贺　顺，张一沫，杨志伟，张旭阳

2023, 45(7):51-55.

[摘要](4995) [HTML](0) [PDF 4.27 M](106)

摘要:
针对互质阵列通过差联合处理得到具有高自由度的虚拟阵列存在空洞位置,导致子空间类算法不适用、阵元利用率不足等问题,文中提出了一种基于加权截断核范数的协方差矩阵重构的波达方向(DOA)估计算法。该算法首先根据虚拟域信号表达式和空洞位置构建待填充矩阵;然后,利用最小化加权截断核范数实现阵列插值;最后,迭代重构接收信号协方差矩阵得到角度功率谱估计。仿真结果表明:所提算法可快速准确地实现DOA参数估计,相比基于最小化核范数和截断核函数正则化的DOA估计算法,该算法具有良好的鲁棒性,在快拍数小和信噪比低的情况下均具有较高的估计精度。

10 基于动态加权的雷达数据融合算法

王　楠，刘增文，鲍中凯

2023, 45(7):56-59.

[摘要](4971) [HTML](0) [PDF 2.87 M](90)

摘要:
传统数据融合算法在处理雷达数据时,采用“平均”的思想,融合时不对数据加以区分。文中针对这一缺陷,提出了一种基于动态加权的雷达数据融合算法。新算法首先根据每部雷达的滤波误差动态计算量测数据的融合权值,然后根据融合权值获得融合量测数据,最后对融合数据进行滤波。仿真实验验证,相比传统数据融合算法,新算法能够提高目标的航迹跟踪精度。

11 一种输入中频信号的预处理研究

王文军，薛卫东，孙冲霄，焦　艳，李百社

2023, 45(7):60-64.

[摘要](5003) [HTML](0) [PDF 3.16 M](80)

摘要:
随着信息技术的飞速发展,固态收发组件性能的优劣直接影响后续信号处理和终端显示效果。经过固态收发组件下变频,模拟中频信号变为多路数字差分信号,随后导入仿真软件处理,下变频为基带信号,这样就在不提供雷达信号处理系统的条件下,对固态收发组件性能进行预处理,并为雷达信号处理系统的性能优化提供了充足的时间。文中通过采集雷达真实中频回波信号,分别对模拟算法处理结果和不同收发组件的处理结果进行对比分析,得到脉压处理仿真图,验证了该方法的可行性。试验表明:该方法对固态收发组件的性能具有一定的检测作用。可为后续的工作提供一种新的方法。

12 面向无线突发通信的定时同步算法改进

孙　健，张　辉，张　坤

2023, 45(7):65-69.

[摘要](5001) [HTML](0) [PDF 4.83 M](102)

摘要:
针对定时同步(Q&M)算法突发通信中的定时误差跟踪精度在存在定时频偏时会下降的问题,文中在该算法基础上增加滑窗处理环节,有效降低同步采样点数,提升了定时误差跟踪精度。仿真结果表明,在存在定时频偏时的情况下,改进算法的定时跟踪均方误差显著降低,且适用于二进制相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)、正交幅度调制(QAM)等调制方式,能够满足无线突发通信的应用需求。

13 基于激光雷达的隧道轮廓拟合方法研究

贺小琼，肖世德，赖焕杰，田怀文，熊　鹰

2023, 45(7):70-74.

[摘要](4934) [HTML](0) [PDF 4.62 M](84)

摘要:
针对电气化铁路隧道轮廓顶部打孔和安装吊柱的作业需求,提出了一种基于激光雷达的铁路隧道轮廓拟合方法。采用激光雷达实时扫描隧道顶部轮廓,获得轮廓的点云数据,设计了以正交函数作基函数的最小二乘拟合算法与点云滤波算法,完成了隧道轮廓点云数据的拟合,得到了隧道轮廓的拟合曲线方程,对拟合误差进行了初步分析,并将拟合轮廓与真实轮廓进行对比。实验结果表明:该方法能较好地拟合出隧道轮廓,为电气化铁路隧道自动化施工作业提供一种新的方法。

14 基于SystemVerilog的浮点数约束生成器的研究与实现

吴沁文，王珊珊

2023, 45(7):75-82.

[摘要](5020) [HTML](0) [PDF 10.91 M](96)

摘要:
SystemVerilog是专用于FPGA 验证的语言,它的约束随机机制是支持FPGA随机测试的关键。然而,SystemVerilog语言仅提供了对整数类型的约束随机机制,这大大限制了需要使用浮点数随机激励的验证。文中设计了一种基于SystemVerilog的浮点数约束生成器,它通过转换机制,实现对浮点数的约束随机生成,从而将SystemVerilog的约束随机机制扩大到浮点数据类型,有效扩大了SystemVerilog约束随机验证的支持范围。

15 W波段十二通道直接检波式辐射计前端设计

顾希雅，姚常飞，崔　灿

2023, 45(7):83-88.

[摘要](5103) [HTML](0) [PDF 8.83 M](105)

摘要:
文中研制了一种W波段十二通道直接检波式辐射计前端,该辐射计前端将矩形喇叭天线、低噪声放大器、检波器以及积分放大电路集成在一个模块,整个模块体积为66 mm×67 mm×49 mm,具有高集成度和小型化的特点。该辐射计前端在积分放大部分通过调整各支路的放大倍数,使得每个通道最终输出电压相对稳定和一致,输出电压范围为4. 11 V~4. 36 V。同时,各通道检波器灵敏度在75 GHz~100 GHz 范围内最高达1 200 mV/ mW, 辐射计温度灵敏度达0. 39 K。该多通道辐射计具有宽带高灵敏度、高集成度、低功耗等特点。

16 一种新型的宽输入高功率密度电源变换拓扑

吴志辉，华　明，朱永亮

2023, 45(7):89-93.

[摘要](5033) [HTML](0) [PDF 6.88 M](102)

摘要:
针对航空电子设备供电系统输入母线范围宽,需求功率大,尺寸受限的需求,文中提出一种两级式直流-直流(DCDC)变换拓扑,该拓扑采用谐振变换器(LLC)+交错降压式变换器(Buck)两级变换拓扑,为保证电路处于最优转换效率状态,LLC为定频开环控制,工作频率略低于电路的谐振频率。两路Buck工作于闭环调压模式,采用相同占空比,相位差180°交错控制方式。主功率变压器采用原边串联副边并联的工作方式。针对用电单元存在脉冲取电的工况,设计电压环和电流环串联的控制方式,实现同时对输出电压和电流的有效控制。针对该拓扑的工作方式、控制模式、参数设计进行了分析。最后,采用Saber 仿真验证拓扑、搭建实物验证方案的可行性

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