空天混合双基地雷达杂波建模

为了研究空天混合双基地雷达中的杂波特性和杂波抑制算法,提高对慢速目标的检测性能,该文分析了空天混合双基地雷达的几何关系,获得杂波等距离环的解析解并建立了杂波模型。同时基于该模型,对几种特定空间几何配置下的杂波等距离环和杂波角度Doppler线进行了仿真分析。结果表明混合模式的杂波特性对卫星平台速度和位置更加敏感,合理的双基地几何配置可以提高空时二维信号处理的性能,达到更好的最小可检测速度。     

机载MIMO雷达空时二维杂波建模及特性分析

为了揭示发射信号正交分集情况下机载MIMO雷达的杂波分布规律及特征，在分析了机载MIMO雷达几何特性的基础上,建立了机载MIMO雷达杂波的空时二维阵元模型,并推导了相应的矢量模型,分析了影响MIMO雷达杂波分布的关键因素。给出了距离模糊情况下杂波协方差矩阵估算方法,分析了机载MIMO雷达的杂波分布特性。仿真结果表明：机载MIMO雷达杂波具有良好的斜对角空时二维分布特性；MIMO雷达杂波谱中杂波基线附近杂波展宽幅度小,更利于慢速目标的检测；相比相控阵雷达，MIMO雷达具有更广的探测视角和更大的系统自由度,使其易于进行杂波抑制。     

大载荷植保无人直升机近地飞行流场模拟

为了研究大载荷植保无人直升机近地飞行时下洗流场的特征,建立了FR-200植保无人机三维实体模型,并对计算区域进行网格划分,采用SST k-ω湍流模型计算了大载荷植保无人直升机近地飞行流场.结果表明:大载荷植保无人直升机近地飞行时下洗流场由于受到机身阻挡的作用,在机身正下方位置处速度分布较为紊乱;下洗流场的主要运动形式为垂直向下运动,旋翼正下方沿旋翼方向速度先增大后减小,在y/R=0.8附近速度到达最大;植株冠层处风场随着飞行高度的降低,风场宽度增加,获得较佳的飞行高度为H=4 m;大载荷植保无人直升机喷杆垂直方向安装在z=-1.50 m至z=-2.00 m之间,飞行方向安装在x=-0.50 m至x=0.50 m之间.     

固发羽流流场及辐射特性随飞行状态的变化规律

为了探讨火箭不同飞行状态对发动机羽流流场结构及辐射特性的影响,对不同飞行高度、来流马赫数以及实际飞行轨迹进行了研究,分析了流场的温度分布以及辐射特性的规律.首先利用FLUENT模拟了不同飞行状态下固体火箭发动机羽流复燃流场,然后分别使用Mie理论和HI-TEMP数据库结合全光谱K分布模型计算了羽流的固相和气相辐射物性参数,最后通过广义源项有限体积法计算了不同飞行状态下固发羽流在波长范围为1.5～5.5 μm下的光谱辐射强度.结果 表明:在来流马赫数相同时,随着飞行高度的增加,羽流辐射强度也随之增加;而在同一飞行高度下,来流马赫数增加时,羽流辐射强度会随之减小;在模拟火箭的实际飞行过程中,随着时间的推移羽流辐射强度随之减小,达到一定飞行高度后,羽流复燃效应不明显,羽流辐射强度变化趋于平缓.     

基于TDLAS的管道泄漏检测载机飞行路径规划

从检测仪的检测灵敏度和检测激光对管道自主定位时保证检测管道不漏检两方面对载机的飞行路径进行规划。确定在两管段接头处载机的具体飞行方位。基于检测仪的检测灵敏度得到载机的可飞行高度与偏离管道距离的关系。结果表明:考虑实际检测时各因素的影响,建议载机飞行时偏离管线的距离应在45 m之内,飞行高度应低于110 m,且在保证飞行安全的前提下尽量降低飞行高度。     

利用激波与电磁波相互作用的新型雷达机理研究

针对飞行器超声速飞行时会产生激波,且无法消除其激波层的现象,提出了一种利用激波探测超声速飞行器的新型雷达探测方法,深入研究了激波与电磁波相互作用机理。采用模型仿真和实验验证相结合的方法确定了激波层内参数变化规律,并按照收敛原则确定了激波的等效层数,随后开展了飞行器激波与线极化波的相互作用机理研究。结果表明:平面极化波在现有雷达波频段范围内入射到激波层中时,其反射系数随入射波入射角度、飞行马赫数的增加而增大,随飞行高度的增加而减小,随频率变化呈现周期性振荡衰减特性,且振荡周期随飞行高度增加而减小,随飞行马赫数增加而增大。该研究结果为利用激波层探测超声速隐身飞机提供了一种新思路、新方法。     

多飞行模式垂直起降无人机过渡飞行控制策略

垂直起降无人机飞行模式转换时的飞行控制策略对于保证无人机安全可靠地飞行至关重要.对尾座式垂直起降无人机过渡模式的飞行控制策略进行了深入研究,提出了最快模式转换定高控制策略,并利用模拟分析和实验的手段对比了该策略、经典比例-积分-微分(PID)控制策略和最快模式转换控制策略的飞行效果.最快模式转换定高策略优化了转换速度和高度变化两个飞行参数,同步了俯仰角达到巡航攻角的时间和飞行速度达到巡航速度的时间,保持了无人机在模式转换过程中竖直方向的受力平衡.模拟结果表明:最快模式转换定高控制策略比经典PID控制策略和最快模式转换控制策略的时间分别缩短了0.98和0.48 s,高度变化量分别减小了2.27和0.91 m;最快模式转换定高控制策略的飞行控制效果明显优于经典PID控制策略和最快模式转换控制策略.所提出的控制策略解决了尾座式垂直起降无人机飞行模式转换时的掉高问题,能够保证无人机在过渡模式下快速平稳地实现飞行模式转换.     

轻小型无人机飞行方案设计及其建模精度研究

轻小型无人机飞行高度和像控点布设间距是影响三维实景模型的关键因素,利用大疆精灵4RTK无人机,以工程测量中常用的几种飞行高度和像控点布设间距设计飞行方案,构建出三维实景模型,并对三维模型精度和无人机作业全过程效率进行对比分析,研究表明当飞行高度在60～100 m、像控点间距在500 m左右时,构建出的三维模型精度可靠且飞行方案更合理、经济,为轻小型无人机在工程测量中的应用提供了参考依据。     

基于视频图像的微型飞行器飞行高度提取方法

微型飞行器飞行高度是其自主飞行的重要参数之一。为了准确快速地获取微型飞行器的飞行高度参数,提出了一种利用视频图像获取微型飞行器飞行高度的鲁棒性算法。算法利用图像处理、图像分析的方法,结合光学理论和几何学理论推导出了飞行高度的计算公式。这种基于视频图像提取微型飞行器飞行高度的方法具有很好的实时性和对恶劣环境的适应能力。在主频为750Hz的地面站上,其工作频率可以达到12Hz。飞行实验表明,这种基于视频图像的飞行高度提取算法最大误差不超过10m,这一精度满足飞行器平稳飞行的需要。     

近场光存储的深亚微米微型飞行头设计

为提高固体浸没透镜(SIL)和盘面之间的近场耦合效率,设计并研制了一种基于流体力学微流动理论的近场光存储深亚微米微型飞行头.建立了承载微飞行头的力学模型,并借助有限体积法对飞行头的动态特性进行了数值仿真.该微型飞行头将聚焦透镜和SIL集成于一个承载微飞行头,克服了光盘高速旋转过程中,二者距离改变而导致离焦的影响;微型飞行头采用了正负压力并存的结构,极大提高了飞行头的承载刚度,并有效消除了工作过程中气流的不断变化对飞行高度的影响,增加了飞行头的动态稳定性;将SIL作为承载微飞行头轨道的设计获得了良好的近场耦合效率.试验表明,微型飞行头在转速18 m/s时,承载达到88mN,飞行高度小于65nm,满足近场光存储系统的需要.     

Improved Minimum Detectable Velocity in Bistatic Space-Based Radar

Single orbit bistatic space-based radar （SBR） is composed of two radars in the same orbit. The characteristics of the clutter Doppler-angle spectrum of a single orbit bistatic SBR show that the slope of the mainbeam clutter spectrum is highly sensitive to the cone angles. Therefore, the minimum detectable velocity of the bistatic system is dependent on the cone angle. Then a new combined working mode of singleorbit bistatic SBR system was developed in which one radar will act as the transmitter and another as the receiver to improve detection performance for all angles. Simulation results by space-time adaptive processing verify the improved detection performance. The new design also reduces the average power of each radar system and the size and weight of the on-board solar array-battery system.     

多频段外辐射源无人机检测实验研究

近年来,基于无源双基地雷达的无人机检测手段一直受到国内外研究人员的广泛关注。但常规双基地雷达的无人机检测方法需要作参考信号重构和杂波抑制等手段,使得检测算法较为复杂。基于循环谱的检测算法在不经信号重构和杂波抑制下,利用外辐射源雷达的循环平稳特性和循环谱的强抗噪性,可直接提取到旋翼无人机的微动特征。但该方法使用单频外辐射源雷达,在检测的稳定性和连续性上,由于受到目标距离、俯仰角度等因素的影响而显得力不从心,且检测精度不高。该文从外辐射源信号的循环平稳特性出发,提出了基于多频段外辐射源雷达的无人机检测方法。实测实验表明,使用多频段外辐射源检测时无人机回波信号的循环谱等高图识别率要高于单频段外辐射源雷达,多频联合处理能使检测性能更加平稳。     

Numerical simulation of radar surveillance for the ship target in oceanic clutters

A fast iterative approach of generalized forward-backward method with the spectrum acceleration algorithm (GFBM/SAA) is developed for solving electromagnetic field integral equation and is applied to numerical simulation of radar surveillance of the ship target in oceanic clutters. Randomly rough surface is realized by the Monte Carlo method using the Pierson-Moskowitz spectrum. Numerical results of bistatic and back-scattering from the ship target and oceanic clutters demonstrate the functional dependencies upon the situation of radar surveillance such as the incidence and observation angles, radar altitude, ship RCS and other oceanic conditions.     

真实地形环境下低空雷达目标回波信号分析

针对低空雷达目标与杂波、环境难于一体化建模的问题,提出了一种分析真实地形环境中低空飞行目标的雷达回波信号的实景相干复合方法(CHIAL).以机载脉冲多普勒(PD)雷达为平台,首先将半空间并矢格林函数引入物理光学方法中,结合图形电磁学计算低空目标的雷达散射场强度,然后利用地形高程数据和地形地物分析数据,得到杂波单元的散射特性,通过相干杂波模型产生地杂波,最后将所有雷达回波送入各自的距离门,并加入噪声信号,模拟包含目标特性和杂波特性的有效回波信号.与传统复合建模方法相比,CHIAL方法的目标回波信号和杂波信号更加准确.对机载PD雷达探测低空目标的仿真实验表明,CHIAL方法在处理90m×90m地形高程数据时,杂波分布和信杂比与理论分析基本一致,有很强的系统工程实用价值.     

双基地雷达对隐身涂敷小球探测面积的计算

依据隐身涂敷小球的双基地雷达截面积测量值，计算了双基地雷达对隐身涂敷小球的探测面积，得到了探测面积与基线距离之间的关系曲线图。该结果对双基地雷达的优化配置具有参考价值。     

双基地米波MIMO 雷达低空目标俯仰维DOD和DOA联合估计方法

对于双基地米波多输入多输出(MIMO)雷达低空目标俯仰维测向场景,受多径效应影响,发射接收导向矢量因存在耦合现象而与噪声子空间失去正交性,导致以多重信号分类(MUSIC)为主的子空间类算法在该场景下不可用,而基于空间平滑预处理的子空间类算法由于阵列孔径损失存在角度估计精度不高的问题。为解决上述难题,建立了双基地米波MIMO 雷达单目标和非相干多目标镜面反射信号模型,在信号模型数学变换和分析的基础上发现了一种仍旧与噪声子空间正交的导向矢量矩阵,然后利用新的导向矢量矩阵结合广义MUSIC和最大似然算法提出了双基地米波MIMO 雷达低空目标俯仰维波离方向和波达方向联合估计方法,最后通过仿真验证了所提方法的有效性和俯仰维测向性能的优越性。     

基于电磁散射模型的宽带雷达海杂波特性分析

宽带雷达在抗干扰、目标识别与跟踪等方面具有独特优势。基于粗糙面电磁散射模型对宽带雷达海杂波特性进行了分析。首先利用PM谱函数建立二维海洋粗糙面,引入锥形入射波来克服粗糙面的边缘衍射;然后利用物理光学电磁散射模型,并结合子带合成法,得到宽带条件下散射单元的杂波幅度;最后对宽带雷达杂波回波信号进行建模与仿真,得到海面环境杂波的频谱特性和一维距离像,进而分析了雷达工作带宽、入射擦地角和海面风速对海杂波特性的影响。仿真结果表明:雷达工作带宽增加,入射擦地角减小,海杂波回波幅值均有明显下降,而海面风速对海杂波幅值影响不太明显。     

用于机载雷达杂波谱中心估计的极坐标质心法

在机载雷达动目标检测(M TD)处理中,为了有效抑制杂波,必须先对杂波谱中心进行准确估计。该文提出了一种适用于机载M TD杂波谱中心估计的方法——极坐标质心法。它的核心计算环节基于内积运算,因此较常用的基于相关运算的算法可以显著减少运算量;另外,很好地解决了已有的内积算法难以克服的“频谱分裂”问题。针对实际中经常出现的立方杂波谱和G auss杂波谱,仿真实验比较了这种方法和传统典型算法的估计性能,证明了这种方法具有估计准确,运算复杂度小的优点。     

基于FDD-OFDM信号外辐射源双基雷达的低空目标微动特征提取

作为当前一种广泛使用的民用移动通信信号,LTE信号是低空目标探测的一种重要外辐射源信号。开展基于LTE信号的低空目标特征分析与提取研究,对于低空监视与要地防护等具有重要意义。LTE移动通信信号的核心技术之一是多载频正交频分复用技术, OFDM,分为时分双工TDD和频分双工FDD 2种模式。针对FDD-OFDM信号,首先建立了带旋翼低空目标雷达回波模型,推导了目标散射点的多普勒和微多普勒参数化表达,并分析了其微多普勒频率的影响因素。在此基础上,使用时频分析和Hough变换结合的方法对目标的微动特征参数进行提取,验证基于FDD-OFDM信号外辐射源双基雷达的低空目标微动特征提取的可行性和有效性。