毫米波引信射频前端UWB-HPM效应研究

针对毫米波引信射频前端在复杂电磁环境下易受干扰的问题,使用场路联合的方法对其前门耦合效应进行研究。通过电磁仿真软件模拟引信天线在超宽带高功率微波环境下天线的耦合效应,并对不同脉宽、不同距离下的耦合电压进行数值分析;通过电路设计软件对RF前端电路进行注入实验,结合仿真数据分析RF前端损伤机理。结果表明,当辐照场强为100 kV/m、信号脉宽为0.05 ns时,耦合中频输出信号峰值电压可达1.8 V,对引信末端可靠性造成严重威胁。所得结论不仅完善了引信高功率微波效应理论,还为RF前端防护提供了理论依据。     

新型行波管使高分辨率雷达的研制成为可能

过去,毫米波电子管源不能达到建立高分辨率雷达系统所需的高功率电平。但是,最近研制出了一种以毫米波频率工作的脉冲行波管,因而目前已有可能研制高分辨率雷达。 为产生10倍于以前用微波源获得的功率电平,设计了一种能工作在35千兆赫频率上的新型耦合腔VTA-5700,这就为技术人员提供了研制毫米波雷达系统(其功率之大足     

车载天线电磁特性及耦合度的仿真研究

天线是现代汽车上经常使用的设备之一,研究天线电磁特性受车体影响的情况和不同类型天线间的干扰情况是十分重要的.建立了逼真的汽车模型,利用CST微波工作室对模型上不同位置的鞭天线电磁特性及鞭天线与PIFA天线间的耦合度进行了仿真研究,最终通过仿真结果得出最佳的天线安装位置及天线间的耦合情况.分析过程和所得到的结果可作为汽车电磁兼容研究及车载天线设计的手段和依据.     

GNSS接收机射频前端电路相位噪声评估方法

相位噪声是影响全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)接收机性能的一个重要因素,在高性能的接收机设计中,射频前端电路的相位噪声评测是不可忽略的。传统观测相位噪声的方法主要是利用频谱分析仪等专业仪器来实现,其无法观测GNSS接收机射频前端电路(包含模数(analog-digital，AD)转换器)的相位噪声。分析了接收机相位噪声和热噪声在信号复平面域的表现特征,提出了在信号复平面域评估GNSS接收机射频前端电路相位噪声的方法,并对该方法进行了仿真验证和实测验证。利用相位噪声对信号在复平面实部和虚部影响不同的特点,对采集到的信号数字中频数据进行相干积分处理,定量估算接收机射频系统的相位噪声。结果表明,该方法具有较高的评估准确度,可以用于测量与评估GNSS接收机射频前端电路(包含AD转换器)的设计质量,预测接收机性能。     

调频连续波引信超宽带电磁脉冲前门耦合效应

针对调频连续波(frequency modulation continuous wave, FMCW)引信在超宽带电磁脉冲环境下易受干扰的问题,将场路联合仿真的方法应用于引信射频前端超宽带电磁脉冲耦合效应研究。仿真实验采用先辐照后注入的方法,首先对引信射频前端模型进行平面波辐照;然后将耦合电压导入引信接收机进行效应分析。实验结果表明,超宽带强电磁脉冲很难对接收机内部元器件造成毁伤,其耦合效应主要体现为干扰效应,当耦合进入接收机中频带的能量足够淹没正常输出信号能量时,引信测距功能会受到干扰。     

塔架环境下运载火箭天线耦合辐射仿真研究

运载火箭无线系统在发射场塔架内测试时的信号辐射十分复杂，为进一步研究整箭状态下的天线辐射特性特别是多天线的耦合辐射，借助UG建模技术和Altair Hyper Works 2017电磁兼容仿真平台，构建塔架-箭体复杂环境下的多天线模型，基于MOM-PO(method of moments-physical optics)混合算法，划定不同计算区域进行不同尺度剖分，实现快速精确求解多个天线耦合辐射电磁参数，并通过试验验证了仿真模型的有效性，拓展研究了单路和多路天线馈电下的近场和远场分布规律。仿真结果分析表明：地面接收天线适合布置在正对活动平台透波口位置；可将其他频段接收天线布置在靠近平台两侧位置；考虑复杂环境绘制的箭上耦合天线方向图可提升地面仿真的覆盖性。     

体内微机电多维无线能量传输系统的仿真分析

介绍了无线能量传输系统的工作原理及其在实际应用上的不足,建立了多维松耦合能量传送器仿真模型,分析了接收线圈位置和姿态夹角对系统耦合系数的影响。仿真结果表明:三维接收线圈在不同姿态下均可以得到较好的互补效果,防止传输效率过低。还根据微机电系统对电压的要求,建立了整流、稳压电路模型,电路分析结果表明:该电路输出功率约180mV,电压平稳,完全可满足微机电系统对电源的要求。     

信号级GNSS/SINS超紧组合导航仿真平台设计

超紧组合是全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)和捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system, SINS)组合中最深层次的信息融合方式。由于需要重新设计GNSS接收机内部的捕获跟踪环路以接收SINS的辅助信息, 超紧组合的工程实现较为困难。从信号级层次出发研究超紧组合的难点在于得到同源且同步的GNSS和SINS信号, 并打开GNSS接收机的捕获跟踪环路。为此, 构建了信号级GNSS/SINS超紧组合仿真平台, 分别设计了载体轨迹发生器、GNSS中频信号发生器、惯导解算器、GNSS软件接收机、组合导航滤波器等关键环节, 从而攻克了上述技术难关。该仿真平台不仅验证了超紧组合在高动态应用方面的优越性, 同时也为其迈向实际应用奠定了坚实的基础。     

综合孔径微波辐射探测系统仿真平台设计

由于综合孔径微波辐射探测系统在理论分析和大型阵列物理系统构建方面都十分复杂,因而仿真成为十分重要的研究手段。从系统建模、“搭积木”设计、模型/算法库设计、多级仿真设计以及体系架构等方面论述了综合孔径微波辐射探测系统仿真平台的设计,仿真内容涵盖被探测目标、环境、天线阵列、接收机通道和信号处理等。实验结果表明,该平台能正确模拟对远距空中目标的微波辐射探测,可用于综合孔径微波辐射探测理论及系统设计的研究。     

基于匈牙利-模拟退火算法的多阶段武器目标分配方法

针对现代化战争中远程精确制导武器成本高昂以及武器发射平台数量有限的问题，研究了多阶段武器目标分配问题，以最小化武器成本为优化目标，建立了混合整数非线性规划模型。设计了一种集成匈牙利和模拟退火的混合智能搜索算法，首先根据待攻击目标的时空状态与毁伤特性确定打击阶段、标记可松弛性。在模拟退火的框架下，基于目标的松弛性调整攻击阶段，再通过匈牙利算法计算每个阶段武器和目标的精确匹配方案。通过启发式算法和精确求解技术的结合，在保证求解质量的前提下，极大减少了计算时间。通过计算实验，与变邻域搜索算法进行了对比分析，验证了该算法在求解多阶段武器目标分配问题的有效性。仿真结果表明，所提算法在计算时间和求解效果上优于变邻域搜索算法。     

阵列天线DOA跟踪环路鉴别器性能分析

利用阵列天线波束指向空间相关性的特点,可以构建一个类似于传统锁相环结构的闭合环路以实现对导航信号来波方向(direction of arrival, DOA)的跟踪。DOA跟踪环路中鉴别器的实现方法主要有实部相减相干法、幅值相减归一化法、功率相减归一化法,首先基于波束形成技术建立了阵列天线导航接收机DOA跟踪模型,在此基础上从鉴别器增益、收敛范围和输出噪声方差3个方面对比分析了采用不同角度鉴别器算法的跟踪性能,最后对其进行了仿真验证。     

基于鲁棒EKF的MEMS-INS/GNSS/VO组合导航方法

针对传统惯导/卫导组合导航在复杂环境下易受干扰,观测量异常从而影响导航性能的问题,提出了基于鲁棒扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter, EKF)的组合导航方法。设计了基于微惯性导航系统(micro-electro-mechanical system-inertial navigation system, MEMS-INS)、全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)及视觉里程计(visual odometry, VO)的融合框架,给出了在GNSS信号失效情形下的导航滤波模型,并将EKF与Huber方法结合,克服观测量受噪声干扰时对导航性能的影响,以提升系统鲁棒性。经仿真和KITTI数据集验证,MEMS-INS/GNSS/VO组合导航方法在GNSS信号失效时仍能输出较高精度导航结果,且可以较好克服异常观测值对系统的影响,具有较高可靠性和鲁棒性。     

CE5T星载GPS数据的定轨分析

嫦娥五号飞行试验器搭载星载多模接收机,验证星载接收机接收导航星旁瓣信号的能力,首次实现了利用旁瓣信号对大椭圆轨道航天器的导航定位。理论分析了导航星旁瓣信号接收的可行性,基于嫦娥五号飞行试验器轨道特性研究了接收机接收信号功率及可视导航星数目与地心距变化的关系,并给出了理论几何定位因子。分析表明,接收机灵敏度达到-160 dBm条件下,可具备6×10⁴ km以下高度的定位能力。对获取的导航解数据及伪距进行了处理分析,利用导航解进行定轨计算,导航解的噪声水平优于10 m。利用差分伪距数据进行定轨计算,残差噪声约为8.5 m,使用1 h数据可以实现定轨预报1 h优于百米的精度,达到地基数据长弧条件下定轨预报精度水平。     

基于冗余量测的GNSS多路径误差抑制算法

针对惯性/卫星组合导航系统中,全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)量测受多径效应影响的问题,提出了一种基于冗余量测的GNSS多径误差抑制方案。该方案包含了一个基于量测新息的GNSS多径误差卡方检验器和一个自适应Kalman滤波器。首先,通过卡方检验来判断量测新息零均值的特性丧失与否以检测GNSS量测中的多径误差。当检测到量测中存在多径误差时,自适应滤波器根据惯性导航系统的冗余量测估计出当前GNSS测量噪声协方差阵,以合理调节量测权重,增强滤波性能。最后,通过仿真与实际跑车试验,验证了该方案能够有效抑制GNSS多径误差,提高了导航精度。     

卫星导航接收机三阶互调阻塞效应分析

为掌握卫星导航接收机电磁辐射效应规律, 以某型导航接收机为试验对象, 采用全电平辐照法对其进行单频连续波和带外双频电磁辐射三阶互调阻塞效应试验, 通过试验验证了三阶互调阻塞效应模型的准确性。结果表明, 受试导航接收机对工作频率频偏-4~18 MHz范围内的单频电磁辐射较为敏感, 抗负频偏电磁干扰的能力远大于抗正频偏电磁干扰的能力; 带外双频三阶互调敏感场强显著低于相同频点的单频阻塞干扰场强, 最大差值可达46 dB; 负频偏端三阶互调阻塞干扰因子峰值与正频偏端峰值之比高达20余倍, 敏感频偏范围宽1倍以上。     

基于信号传播修正的GNSS干扰源质心定位方法

针对广泛存在的全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)干扰, 采用基于接收信号强度(received signal strength, RSS)的定位方法时, 存在RSS值提取难度大, 城市环境中不开阔、多径等复杂场景下定位误差大等问题, 提出一种基于载噪比加权和干扰信号传播误差修正的GNSS干扰源质心定位方法。该方法采用GNSS接收机输出的载噪比信息, 并采用神经网络的方法预测干扰信号传播影响因子, 通过质心加权实现GNSS干扰源的定位。实验结果表明, 该方法的定位精度得到显著提升。     

GNSS自适应阵列天线引入误差的分析与估算

自适应阵列天线作为全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)抗干扰应用中的重要工具,已经得到了广泛应用。然而,自适应阵列天线在抑制干扰的过程中,破坏了GNSS信号的完整性,给GNSS接收机测量引入了新的误差。首先从理论上分析测量误差的来源,然后通过仿真分析自适应阵列天线对接收机码相关函数的影响,最后提出一种码/载波相位偏差估算方法,并进行了引入测量误差大小的估算。实验结果表明,自适应阵列天线引入的测量误差具有不确定性,主要是由码相位偏差引起的,引入的伪距误差甚至达到几十米。在高精度应用中,这些误差必须被消除或补偿。