2024年第3期文章目次

2024, 46(3):1-8.

[摘要](2271) [HTML](0) [PDF 8.43 M](320)

摘要:
雷达误差配准是多源信息融合关键技术之一,处于数据预处理环节,其性能直接影响着后续融合处理效果。文中从误差配准研究的任务需求出发,围绕雷达系统偏差空间分布模型和精细化误差配准技术,回顾和总结了误差配准的研究进展,梳理了主要研究算法。在此基础上,从系统偏差空间分布特性分析与模型构建、一般场景下系统偏差精细化配准技术、病态场景下误差配准技术研究三个方面展望了有待于解决的关键问题,提出相应的方法思路,旨在更好地满足多源信息融合需要,助力提升误差配准方法的稳健性、准确性和工程适用性。

2 幅度信息辅助的海面低空多目标多假设跟踪算法

马艳琴，陆耀宾，李向前，马永林

2024, 46(3):9-15.

[摘要](2003) [HTML](0) [PDF 6.29 M](312)

摘要:
在海面低空多目标跟踪场景下,由于受到海杂波的影响,多假设跟踪算法会生成大量虚假航迹并发生航迹中断。针对此问题,提出一种基于幅度信息辅助的海面低空多目标多假设跟踪算法。首先,算法采用先验的信杂比信息,通过设置幅度门限区分出目标回波量测与杂波量测;然后,利用回波量测的幅度信息修正多假设跟踪算法中的航迹得分,提高数据关联的准确度;最后,针对跟踪处理后出现的航迹中断问题,采用图模型方法实现航迹粘连。仿真实验结果表明,文中提出的算法能够有效降低海杂波的影响,减少虚假航迹与中断航迹的产生。

3 大口径窄波束天线前馈控制技术研究

操礼长，谢学东，王小旗，邓德鑫，韩　菁

2024, 46(3):16-20.

[摘要](2259) [HTML](0) [PDF 7.30 M](290)

摘要:
随着毫米波通信技术的逐步成熟,高频点高速率的卫星载荷数据传输需求越来越大。基于毫米波卫星信号的高动态窄波束的特点,地面伺服系统的高动态条件下稳定跟踪成为保证数据质量的关键。考虑到目前天线伺服控制系统动态特性无法满足窄波束信号的稳定跟踪,需对伺服控制模型进行适应性改进。针对大口径窄波束天线跟踪的特殊要求,分析复合控制的动态特性,并结合工程应用情况提出仿真模型,优化实用性复合控制方案,满足高动态窄波束天线的高精度稳定跟踪要求,为后续大口径窄波束天线地面高精度跟踪提供改进方案。

4 超材料天线罩温度升高快速分析

张　强，孙红兵，李　钊，周　浩，钱吉裕，唐守柱，李　洋

2024, 46(3):21-27.

[摘要](1986) [HTML](0) [PDF 7.64 M](252)

摘要:
随着电子系统的功率越来越高,必须考虑超材料天线罩中温度升高。由于超材料天线罩的复杂性,其温度升高分析难度更大。超材料天线罩的热分析涉及电磁场和温度场的多物理场的分析,对于电大尺寸的天线罩,模型复杂,计算时间很长。文中首先进行了系统的理论分析,然后给出了天线罩内部温度升高的快速方法,先后计算了单层超材料天线罩、夹层超材料天线罩的最大温度升高和温度升高分布,计算结果与实测及全波仿真符合较好,与全波分析相比计算时间大大缩短,速度提高数百倍。该方法物理概念清晰,快速简便,还能够迅速分析存在环境温度差情况下的超材料天线罩的温度升高分布,为大功率系统中的超材料天线罩设计提供有力的支撑。

5 COSPAS-SARSAT系统第二代示位标信号的软件无线电设计实现

赵来定，廉佳鹏，张更新

2024, 46(3):28-34.

[摘要](2107) [HTML](0) [PDF 13.36 M](241)

摘要:
遇险示位标是全球卫星搜救系统(COSPAS-SARSAT)的一个重要组成部分。目前遇险示位标大多是第一代窄带示位标,采用固定的调制变频架构,存在集成度低、功能单一、升级需要更换硬件电路等问题。针对这些问题,文中设计了一种基于ZYNQ7000+AD9361 软件定义无线电集成架构的第二代遇险信标示位标信号产生电路,其优点是信息内容、信号格式、发射参数可软件灵活定义。文中首先根据COSPAS-SARSAT 系统第二代遇险示位标信号的格式规范,设计了扩频、滤波、调制等信号处理流程,仿真验证了信号特性;然后,用ZYNQ7000+AD9361 软件定义无线电架构完成了PL 和PS 设计,实现了符合第二代COSPAS-SARSAT 示位标规范的发射信号;最后进行了测试,结果表明该设计方法符合设计要求,有效可行。该设计具有分立器件少、集成度很高、高度可编程性、可灵活实现示位标的在线维护升级和信号转换等优点。

6 相位编码波形在航天器黑障段应用研究

葛　页，汪润生，刘志栋，许　辉，张景东

2024, 46(3):35-39.

[摘要](2113) [HTML](0) [PDF 6.36 M](266)

摘要:
针对雷达常规线性调频(LFM)信号对强鞘套环境下再入航天器跟踪性能较差的问题,研究了相位编码波形对再入航天器的跟踪测量方法。相较LFM 信号,相位编码信号的模糊函数为图钉状,距离和多普勒分辨率高,不存在距离-多普勒耦合效应。利用鞘套与目标本体空间位置相同而速度不同的特点,当鞘套信号较弱、本体信号较强时,可以在目标本体多普勒滤波器中检测到目标,实现目标在空间和多普勒域的精确定位;当鞘套信号强于本体目标信号甚至淹没本体信号时,可以在鞘套的多普勒滤波器中选择信号较强的通道,借助鞘套实现目标本体的精确定位,从而完成对目标的跟踪测量。相位编码信号可为常规LFM 信号探测等离子鞘套目标提供有力补充,改善对高速再入航天器的跟踪测量效果。

7 基于箭载GNSS 数据的测控设备精度鉴定系统

赵　伟，李佶欣，万　政，潘胤圭

2024, 46(3):40-46.

[摘要](1971) [HTML](0) [PDF 7.51 M](248)

摘要:
测控设备的测量精度仍是当前测控领域重点关注的问题之一。常用的气球、卫星、飞机等校飞方式协同难度大、鉴定周期长,无法用真实环境达到试验鉴定的目的。全球导航卫星系统(GNSS)的定位精度已达分米甚至厘米量级,可以用于测控设备精度鉴定。为充分利用航天发射任务中的箭载GNSS 数据,首先设计了一种基于箭载GNSS 数据的测控设备精度鉴定系统,接着详细介绍了该系统的组成框架、工作原理、关键技术及应用场景。最后,利用某型测控设备遥测数据中的箭载GNSS 数据对其测量精度进行了精度鉴定,结果表明:该系统实现了测控弧段内测控设备的精度鉴定功能,极大地丰富了传统精度鉴定方法,具有较好的应用前景。

8 基于天基平台的空中高机动目标检测方法研究

李学仕，马　益，陈　英，陈　林，李　杨

2024, 46(3):47-53.

[摘要](2086) [HTML](0) [PDF 11.62 M](275)

摘要:
提出了一种基于天基合成孔径雷达平台实现空中高机动目标的检测方法,相比于逆合成孔径雷达系统实现空中运动目标检测具有极大的灵活性。同时,文中充分考虑了空中运动目标(如飞机、导弹等)的机动性,区别于现有合成孔径雷达地面动目标显示方法对空中机动目标进行匀速直线运动的假设,因此文中方法更具有实际应用的价值。文中方法先采用相邻互相关方法对运动目标进行降阶处理,通过keystone 方法对动目标进行统一的走动校正,然后对动目标信号进行变尺度的维格纳威尔分布变换,最后通过傅里叶变换能够充分实现对机动目标的有效相干积累,因而适用于低信噪比下对空中机动目标的检测。

9 基于深度学习的DRFM信号识别

房津辉，宋宝军，朱明哲

2024, 46(3):54-58.

[摘要](2060) [HTML](0) [PDF 9.73 M](255)

摘要:
针对数字射频存储器(DRFM)产生信号与源信号之间无法有效区分的问题,运用基于小波变换的同步压缩变换将时域的雷达信号转换为时频图,运用深度学习强大的图像识别能力,实现了基于深度学习的源信号与DRFM 信号识别,从而解决了在雷达信号处理中无法有效区分回波信号和DRFM 欺骗信号以及在雷达干扰识别中基于DRFM 的欺骗干扰难以识别的问题。为了验证深度学习过程的可靠性,通过神经网络可解释性算法对训练结果进行了验证和分析。实验结果表明,相比于识别原始信号,识别DRFM 信号神经网络需要用到更多的特征,神经网络判断准确率达到了96. 33??,识别精度良好。

10 基于CNN-Swin Transformer Network的LPI雷达信号识别

苏琮智，杨承志，邴雨晨，吴宏超，邓力洪

2024, 46(3):59-65.

[摘要](2142) [HTML](0) [PDF 11.33 M](291)

摘要:
针对在低信噪比(SNR)条件下,低截获概率雷达信号调制方式识别准确率低的问题,提出一种基于Transformer 和卷积神经网络(CNN)的雷达信号识别方法。首先,引入Swin Transformer 模型并在模型前端设计CNN 特征提取层构建了CNN+Swin Transformer 网络(CSTN),然后利用时频分析获取雷达信号的时频特征,对图像进行预处理后输入CSTN 模型进行训练,由网络的底部到顶部不断提取图像更丰富的语义信息,最后通过Softmax 分类器对六类不同调制方式信号进行分类识别。仿真实验表明:在SNR 为-18 dB 时,该方法对六类典型雷达信号的平均识别率达到了94.26%,证明了所提方法的可行性。

11 河流表面散射截面与侧扫雷达距离方程

林思夏，尹　光，李　忱

2024, 46(3):66-71.

[摘要](2307) [HTML](0) [PDF 8.12 M](259)

摘要:
侧扫雷达安装在河岸上测量河流表面流速,是近年来出现的雷达新应用方向。雷达的探测距离与入射角、河流表面的波浪高度等有关。文中推导了P 波段侧扫雷达距离方程,分别采用经验模型和实际电磁计算的方式,采用分形理论构建水面散射特征实体模型,利用物理光学法与物理绕射理论相结合的方法,计算归一化散射系数。基于布设于宜昌某水文站内的侧扫雷达,文中将实测数据的回波信号转换成与入射角相对应的散射特征趋势描述性数据。通过实测数据与理论电磁计算结果相比较可知,采用水面散射特征计算方法得到的实际结果,与实测数据在趋势上能够吻合,具有较高的相似度和参考价值。

12 一种改进的基于惯导运动补偿的实时成像方法

王　涛，雷万明，郑　昱

2024, 46(3):72-76.

[摘要](2094) [HTML](0) [PDF 9.75 M](262)

摘要:
合成孔径雷达(SAR)作为一种主动式的对地微波遥感技术,具有全天候、全天时和远距离的特点。通过发射大带宽信号,获得距离向的高分辨。通过平台相对静止场景的运动形成合成孔径,获得方位向的高分辨,SAR 平台的运动是成像的基本条件。对于机载SAR,由于载机在大气中飞行时受到大气湍流等因素的影响,不可能保持理想的运动状态,必然会产生运动误差,运动误差会导致相位误差和包络移动,从而导致图像散焦等问题。如何对SAR 进行运动补偿是实现成像的关键。基于惯导数据的运动补偿是实现高分辨成像的重要手段之一。根据惯导数据的特点,结合卡尔曼滤波原理和SAR 成像的几何模型,提出了一种基于卡尔曼滤波的惯导数据滤波和重采样方法。该方法可以有效剔除运动参数野值,精确地获得雷达平台的运动参数。文中所提出的运动补偿方法能和SAR 成像算法很好的结合,实测数据的成像结果验证了该方法的准确性和有效性。

13 某雷达大功率固态发射机的结构与散热设计

石永安，王　猛，刘卫刚，李世宗

2024, 46(3):77-81.

[摘要](2038) [HTML](0) [PDF 10.03 M](268)

摘要:
介绍了某雷达大功率固态发射机的结构布局及散热设计,并给出了关键部件的焊接及加工工艺方法。根据功放组件、供电电源及微波合成波导的热耗大小及分布形式,确定了整机液冷散热的热控方式,并进行了散热仿真分析。首先,基于热平衡方程计算得到单独模块散热所需的冷却液流量,并据此对冷板结构进行优化设计;然后,将各自冷板等效为独立的二端口流阻器件,在Flomaster 中建立整个热控系统的一维流体分配模型,得到分流板的关键结构设计变量;最后,通过FloEFD 软件并结合工程实际对整机进行散热仿真分析,得到发射机各器件及组合的表面温度分布云图。结果表明,功放组件芯片的最高温度及温度一致性均满足使用要求,从而验证了整机结构和散热方案的可行性。

14 功率MOSFET在永磁同步电机控制中的影响和分析

田朝阳，朱德明，王兴理，佟月伟

2024, 46(3):82-86.

[摘要](2135) [HTML](0) [PDF 5.42 M](256)

摘要:
在现代雷达控制系统中,伺服系统的转速稳定性和定点精度,直接影响到最终成像品质。文中针对伺服系统常用的永磁同步电机控制器中的功率器件金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)展开研究,主要分析了MOSFET 的米勒效应,介绍了MOSFET 的电路模型和开通过程,分析了米勒平台电压的振荡原因和米勒效应对驱动电路的危害,并设计两种优化电路来抑制米勒效应。理论分析和实验结果表明,经过改进的驱动电路有效抑制了米勒效应产生的栅源脉冲电压尖峰。所设计电路已应用于20 kHz/1 kW 永磁同步电机驱动器,有效提升了雷达伺服系统的环境适应性和稳定性。

15 一种基于脊间隙波导的宽频带馈电线源设计

韩旭晨，何应然，刘　磊，张文静，杜　彪

2024, 46(3):87-95.

[摘要](2031) [HTML](0) [PDF 30.58 M](233)

摘要:
设计了以脊间隙波导(RGW)功分网络为基本结构的宽频带馈电线源,该线源可用以激励平行板波导中的准TEM 模式波,并用作宽带连续横向枝节(CTS)天线的馈电结构。首先对RGW 阻带和单模带宽特性进行分析,以确定RGW 的结构参数;进一步研究了宽带1 分2 功分器的设计方法、RGW 模式到平行板波导模式的过渡结构方案;借助多级阻抗匹配和感性金属柱加载技术,实现了低反射等功率分配,以及输出端口到平行板波导的宽带匹配;最后将各分级结构级联得到1 分8 RGW 网络线源。对宽频带馈电线源进行了样机加工、装配和测试,在12 GHz~22 GHz频率范围内,其反射系数低于-15 dB,实测方向图与等幅同相均匀线源方向图吻合度很高,证明该馈电线源幅相一致性优异,是一种高效率的CTS 天线馈电线源。

16 融合SARIMA与BiLSTM的水利设施形变预测

唐　帅，杨　涛，皮　明，张　良，袁自祥

2024, 46(3):96-103.

[摘要](2062) [HTML](0) [PDF 8.26 M](249)

摘要:
水利设施形变预测可以有效地判断水利设施的运行状态。水利设施安全监测数据是时间序列数据,既有趋势性又有季节性。为了获得更准确的预测结果,文中提出一种基于季节自回归差分移动平均(SARIMA)模型和双向长短时记忆(BiLSTM)网络的预测模型,以解决无法充分挖掘数据中正向与反向的关联进行预测的问题。该模型采用SARIMA 模型预测变形数据中的线性分量,采用BiLSTM 模型预测变形数据中的非线性分量,使得模型能够更好地提取历史数据中的非线性关系以及正向与反向关系从而提高预测准确度。结合某水电站4#引水涵洞监测数据,使用SARIMA-BiLSTM 模型对裂缝计开合度时间序列进行了预测,并与反向传播神经网络模型、SARIMA 模型和SARIMA-LSTM 模型的预测结果进行对比,比对结果证明所提方法有效地提高了预测精度。

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