2024年第7期文章目次

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  • 1  基于半波相消的旋转叶片微动回波时频分析
    张 炜,易建新,万显荣,李 佳
    2024, 46(7):1-15.
    [摘要](115) [HTML](0) [PDF 30.21 M](777)
    摘要:
    在雷达探测场景中常见旋转引起的微多普勒效应,产生的微动特征与目标的几何和运动参数相关。文中从微动回波的线积分模型出发,基于半波相消的角度对旋转叶片微动回波时频特征形成机理进行了全面分析。首先在远场条件下,基于半波相消分析了旋转微动瞬时频率的形成机理,解释了其旋转微动时频特征的双端效应。进一步地,将半波相消分析扩展至近场条件,解释了近场条件下时频图双端区和镜面散射区凸显的效应。对于远场和近场条件,该文均给出了时频结果的定量解析计算方法。从图像形状和能量变化的角度对近、远场的时频特征进行分析,讨论了不同条件和参数对时频特征形状和细节的影响,基于半波相消分析将近场和远场分析统一起来,同时将线积分模型和局部散射模型联系起来。仿真实验验证了所提分析方法的正确性。
    2  基于快速时频图的海面无人机目标多特征检测
    张 甜,许述文,白晓惠,水鹏朗
    2024, 46(7):16-22.
    [摘要](94) [HTML](0) [PDF 18.43 M](810)
    摘要:
    海面无人机(UAV)的检测属于海杂波背景下的小目标检测问题,多特征联合检测是解决此类问题的有效途径。针对已有的时频三特征检测方法在特征提取阶段计算复杂度过大、难以实现实时检测的问题,提出了一种基于快速时频图的海面无人机多特征检测方法。首先,对雷达复回波数据进行分段快速傅里叶变换,将计算得到的多普勒幅度谱沿多普勒维对齐拼接从而构建快速时频图;其次,对快速时频图进行归一化,达到杂波抑制和增强目标回波的目的,并基于归一化的快速时频图提取三种时频特征;然后,利用快速凸包学习算法训练给定虚警概率下的检测判决区域;最后,通过实测UAV 数据验证并分析了所提方法的有效性。
    3  旋翼无人机与直升机二次曲面散射中心提取与重建方法
    郭增鸿,陈小龙,吴语茂,关 键,薛永华
    2024, 46(7):23-29.
    [摘要](206) [HTML](0) [PDF 12.05 M](82)
    摘要:
    采用快速物理光学(FPO)方法模拟二次曲面片剖分后的旋翼无人机目标散射场,该方法考虑了目标的物理机理,可采用大尺寸比例细分和属性散射中心(ASC)模型提取目标的散射中心。为解决ASC 参数估计中的不适定问题,减少计算时间和精度误差,提出一种正交匹配追踪(OMP)与基于成功历史记录的自适应参数差分进化(SHADE)相结合的稀疏方法。数值算例表明,文中方法能够有效准确地提取复杂目标的散射中心,同时在10 GHz频段时,面片数目减少了两到三个数量级。根据散射中心提取结果,得到了旋翼无人机的多个小散射中心围绕中央散射中心呈中心对称分布,而直升机的多个散射中心呈近似平行分布的结论,为利用雷达目标电磁散射特性差异进行低慢小目标精准识别提供可靠仿真依据与理论基础。
    4  基于残差网络高分辨距离像的无人机识别
    李佳霖,李卫东,王廉钧,王 锐,胡 程
    2024, 46(7):30-36.
    [摘要](78) [HTML](0) [PDF 18.60 M](26)
    摘要:
    基于微波暗室测量的无人机宽带雷达回波数据,开展基于高分辨一维距离像的微小无人机型号识别方法探索研究,提出残差注意力金字塔池化网络(RAPPNet)模型,验证了利用高分辨一维距离像进行无人机识别的可行性。针对不同带宽的回波数据对比实验表明:更大的带宽可有效提高基于一维距离像的无人机识别正确率;在6 GHz带宽下,所提方法对无人机的识别准确率可达90.63%。
    5  基于两阶段注意力层Transformer的弹道目标多站融合识别
    翟相龙,王 旋,王雁冰,王 峰
    2024, 46(7):37-44.
    [摘要](75) [HTML](0) [PDF 12.76 M](52)
    摘要:
    多站弹道目标融合识别旨在利用多个雷达站点信息的互补性提升弹道目标识别性能,而传统多站下弹道目标识别方法未直接考虑多站数据间的关联特性,难以取得准确、稳健的识别性能。针对多站下基于雷达散射截面积(RCS)高速飞行目标的识别问题,提出了一种基于两阶段注意力的弹道目标多站融合识别方法。首先,在现有的Transformer模型上添加维度分段模块将多站雷达数据嵌入于二维向量中,保留站内数据时序及站间关联信息;然后,添加了两阶段注意力层,有效地捕获站内时序信息及跨站维度的依赖关系;最后,基于仿真动态RCS数据模拟多站场景开展了融合识别实验。实验结果表明该方法能够有效提升多站条件下的弹道目标识别性能。
    6  基于快时间keystone变换和FrFT的无人机检测算法
    王春蕾,周传睿
    2024, 46(7):45-51.
    [摘要](89) [HTML](0) [PDF 15.97 M](62)
    摘要:
    连续波雷达通常采用长时间相参累积技术来增强对无人机的探测能力。然而,无人机具有高机动性,在做长时间相参积累时易发生距离徙动和多普勒频率徙动,导致雷达检测性能衰退。针对此问题,文中提出了一种基于快时间keystone变换和分数阶傅里叶变换(FrFT)的连续波雷达无人机检测算法,通过快时间keystone变换校正距离徙动,采用FrFT补偿多普勒频率徙动,进而完成相参积累和检测。不同于传统keystone变换作用于快时间域,快时间keystone变换作用于距离频率域,这是连续波雷达信号模型的特性导致的。仿真分析显示,文中算法可良好地平衡检测性能和计算量之间的矛盾;并采用雷达实测数据验证了所提算法的有效性。
    7  基于PSO联合运动补偿的ISAR成像算法
    莫俊贤,张 月,陈锦帆,谢瀚锋,郑梓祥
    2024, 46(7):52-61.
    [摘要](84) [HTML](0) [PDF 22.17 M](60)
    摘要:
    在传统的逆合成孔径雷达(ISAR)成像中,目标的运动补偿通常需要先进行包络对齐实现一维距离像对准,再进行相位校正,这种补偿方法称为级联运动补偿。低信噪比下的级联运动补偿容易增加误差积累,最终导致图像模糊散焦,严重影响成像质量,针对该问题文中提出了一种基于粒子群优化(PSO)联合运动补偿的ISAR成像算法,该算法分解目标的运动模型,通过高阶次展开,设置参数向量,通过图像的锐化度作为代价函数,寻找向量参数的最优值进行目标的联合运动补偿,使得ISAR成像得到最佳效果。在最优参数求解过程中,本文采用PSO 算法,运算时实现更快收敛,该算法提高了模型的求解速度,得到聚焦效果更好的ISAR成像。通过仿真数据和外场实测数据验证了算法的有效性。
    8  基于改进TDOA与卡尔曼预测模型的目标定位跟踪算法研究
    李 茂,幸小又,钟志文,刘司洋,宁召柯,李雪婷
    2024, 46(7):62-70.
    [摘要](82) [HTML](0) [PDF 7.80 M](37)
    摘要:
    针对无人机集群无源定位领域的目标跟踪问题,提出了一种基于改进到达时间差(TDOA)算法与卡尔曼预测模型的目标定位跟踪算法。首先,针对现有基于Chan的TDOA算法在时差值精度不够时定位精度差,以及现有基于Taylor的TDOA算法受迭代初始值影响大导致算法稳健性不足的问题,提出基于Chan-Taylor的改进TDOA算法,该算法通过Chan算法快速求解出目标位置初始估计值,然后使用Taylor算法迭代求解出目标位置,在提高定位效率、缩短定位时间的基础上,提高了定位精度。其次,利用卡尔曼预测模型,将目标运动模型产生的目标位置预测值作为先验信息带入目标定位算法,通过将预测信息与定位信息有效融合,进一步提高目标定位精度。最后,通过实验仿真,从累积分布函数(CDF)、定位精度几何因子(GDOP),以及定位跟踪RMSE多个方面验证文中所提算法的正确性及有效性。
    9  基于无人机激光雷达的建筑变化立体检测
    刘洪飞,张 烁,李宏超
    2024, 46(7):71-76.
    [摘要](78) [HTML](0) [PDF 18.64 M](32)
    摘要:
    在对建筑物变化立体检测时,考虑建筑物外形复杂、点云数据量大且分布不均,导致获取的建筑点云图存在较大噪声的问题,应用无人机激光雷达,设计一种新的建筑物变化立体检测方法。通过无人机激光雷达技术采集建筑物的点云数据,引入多尺度概念,建立多级虚拟网格,确定网格间距与网格规格,通过双向滤波算法,按照网格尺度大小逐层展开滤波处理,实现数据预处理。通过配准处理,获取重建数据中的匹配点对,计算对应点的三维空间距离,通过距离阈值和判定准则判断点云数据是否发生变化,实现建筑物变化立体检测。实验结果表明,所提方法可以精准、全面地检测建筑物变化,准确率高达90%,且检测耗时少。
    10  大型轮轨天线座滚轮与轨道接触分析与试验研究
    张轶群
    2024, 46(7):77-82.
    [摘要](72) [HTML](0) [PDF 31.56 M](27)
    摘要:
    针对大型重载高精度轮轨天线座轨道在重载下的接触应力计算及轨道不同淬硬深度下的承载差异问题,分别采用经典Hertz理论和有限元法对冠型轮与平轨道的接触问题进行了分析计算,为验证计算结果的有效性,搭建了试验测试平台,在不同加载载荷下对轨道不同表面淬硬深度下轮轨接触斑大小和接触面变形进行了测量,并对计算结果与试验结果进行了对比分析,对静载下轮轨的承载能力、损坏形式及不同淬硬深度的影响进行了试验评估及分析,探讨了弹性接触理论与与实际加载测试结果的差异问题。相关仿真和试验方法为产品研发提供了重要参考。
    11  多机动站交叉定位系统精度分析及优化
    先登飞,程 旗,汪小林,朱 弋,甄体智
    2024, 46(7):83-88.
    [摘要](71) [HTML](0) [PDF 6.16 M](31)
    摘要:
    针对多机动站交叉定位系统观测站具有机动能力的应用特点,从测向交叉定位技术的定位原理入手,分析了影响定位精度的因素,以4 站交叉定位系统为例,按目标大致分布区域已知且布设阵地条件不受限制、基于任务需求观测站需机动的随机布站两种典型应用场景,提出了根据目标分布区域优化布站阵型、根据既定阵型优化数据处理算法两种定位优化方法。在不额外增加观测站的条件下,有效提升定位精度、增大有效定位区域。该方法成本代价小、技术难度低、定位效果好,具有较好的应用推广价值。
    12  一种可重构雷达智能终端设计
    潘 奇,蔡委哲,代润松
    2024, 46(7):89-94.
    [摘要](78) [HTML](0) [PDF 6.18 M](32)
    摘要:
    针对雷达系统对于显控终端的功能重构需求,提出了基于SNMP 协议的交换机在线配置方法、数据源在线选择方法,实现了显控终端的功能自动重构,显著降低了显控终端功能调整的复杂度,提高了系统的使用灵活性和可靠性。通过增加自然人机交互手段、采用智能化工具、基于人因工程的造型和布局设计等实现显控终端的智能人机交互,大幅提高显控终端的人机交互效率。以大数据为驱动,通过辅助决策系统进行智能判别、信息推送,降低了操作员决策的难度,提高了精准度。
    13  用于量子微波接收机的原子气室探头RCS分析
    林 沂,杨 凯,武 博,安 强,刘 燚,付云起
    2024, 46(7):95-99.
    [摘要](74) [HTML](0) [PDF 7.78 M](31)
    摘要:
    基于里德堡原子的量子微波接收机具有超宽带、高灵敏度等显著优点,在雷达探测、信号侦察等电磁对抗领域具有巨大的应用潜力。经典的微波接收机采用金属天线作为传感器探头,而量子微波接收机的传感器探头是一个全介质的原子气室。文中对原子气室探头的雷达散射截面积(RCS)进行分析,通过将原子气室与经典的微带贴片天线进行仿真对比,展示了原子气室探头在2 GHz~18 GHz的宽频带内具有更低的RCS。此外,还对影响原子气室RCS的主要因素(结构、尺寸、相对介电常数等)进行仿真分析,给出了低RCS原子气室的参数选取基本原则。
    14  机载雷达开关电源新型防浪涌电路设计
    封心歌,姜 帆,刘玉云
    2024, 46(7):100-107.
    [摘要](74) [HTML](0) [PDF 16.27 M](40)
    摘要:
    针对机载雷达开关电源防浪涌电路在瞬态频繁开关机情况下失效率高的问题,研究了一种新型防浪涌电路。通过将栅源驱动电路和主功率充放电回路分离,分别对两个充放电时间常数独立设计,消除相关性,实现开关电源在瞬态频繁开关机状况下的有效防冲击保护。文中对常规和新型两种防浪涌电路进行了对比分析,仿真和试验结果证明了新型防浪涌电路的有效性。该电路同时具备输入防反接功能,已广泛应用于机载雷达开关电源设计。
    15  极化对雷达旁瓣对消和旁瓣匿影的影响
    王肖洋,戴幻尧,范志鹏,冯 涛
    2024, 46(7):108-112.
    [摘要](90) [HTML](0) [PDF 5.20 M](60)
    摘要:
    极化失配、极化时变会引起雷达接收信号能量损失和畸变,严重影响雷达旁瓣对消和旁瓣匿影的抗扰效果,文中建立了主辅天线阵接收极化模型,仿真分析了极化失配对对消比和匿影逻辑的影响,区分脉组间变化、脉间变化、脉内变化三种情况,仿真分析了干扰极化时变对对消时序和匿影逻辑的影响,给出了极化对旁瓣对消和旁瓣匿影影响的结论。
    16  一种基于缺陷地结构的频变滤波耦合器的设计
    靳向阳,李树良
    2024, 46(7):113-118.
    [摘要](71) [HTML](0) [PDF 7.69 M](35)
    摘要:
    随着现代雷达系统的快速发展,微波器件也向一体化、高性能、小型化的方向发展。本文设计了一种基于缺陷地结构的频变滤波耦合器,通过调整滤波器相邻谐振器之间的电磁耦合参数,引入频变耦合从而在阻带产生可控的传输零点,实现了原本4 个谐振腔才能实现的性能;通过缺陷地结构,减小器件传输损耗,从而达到了小型化、低损耗的设计目的。

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