向人脑学习的UCAV认知导航航迹规划研究

认知导航是支撑无人作战飞机自主飞行的重要导航方式,智能在线航迹规划是认知导航亟待解决的热点问题。为满足无人作战飞机的自主飞行能力需求,从"向人脑学习"的角度提出了无人作战飞机认知导航航迹规划新技术。首先分析了无人飞行器在线航路规划技术的研究现状,指出了其存在的主要问题,总结了技术发展趋势;其次针对当今在线航迹规划技术难以解决的环境/任务智能自适应问题,提出了"向人脑学习"的仿生航迹规划新方法,阐述了新方法的基本内涵与认知循环,明确了认知导航航迹规划的主要功能;最后对认知导航航迹规划的各项关键技术进行了剖析,指明了需要克服的难题。     

多飞机着陆测距信号的功率控制策略

在飞机着陆系统中,进行询问回答式测距时,每一个飞机的询问信号都可能会成为其他飞机的干扰.在有限的可用功率下,就需要一个可靠和高效的功率控制策略.主要分是否发送功率控制指令两类进行研究,在无通信功率控制方法时,推导了飞机的发射功率方程,分析了此方法的不足.在需要发送功率控制指令的情况下,着重分析了固定步长和基于纳什博弈论的功率控制.并对以上讨论的功率控制方法都进行了仿真分析,并对比说明了优缺点.基于纳什博弈策略的功率控制算法收敛快,且发射功率较固定步长迭代处于一个较低的水平上,说明基于纳什博弈策略的算法减小了发射功率,节约了能耗.能够满足像飞机这样高动态运行体的需求.对功率控制策略选择提供参考.     

某型微波着陆设备移相器故障诊断方法研究

针对某型微波着陆设备测试性校准时间较长,影响移相器故障诊断效率的问题,基于相控阵天线相位校准原理,通过对扫描天线阵列参数获取方法以及移相器故障诊断流程的分析,采用相位控制赋形算法计算出了扫描天线固定指向时各阵元支路的最优相移值。由于相位控制赋型算法通过测量辐射功率来调整闭合等式的权值,并且在进行每次相位寻优时都将前一次量化引入的误差计算其中,因此经过少量迭代就可得到移相器的阵列参数,缩短了测试性校准时间,进而用测试性校准所得的阵列参数与工作性校准后存入天线控制器RAM中的阵列参数相比较,快速对移相器进行故障诊断。最后通过仿真验证了该方法的可行性。     

基于位置细胞的空间表征及位置估计模型

为开发具有生物启发式空间表征和自主定位能力的导航新方法,提出一种基于位置细胞的空间表征及位置估计模型.该模型通过径向基函数神经网络实现网格细胞到位置细胞的转换,生成自运动感知下的位置细胞.同时,通过环境感知和相似性度量生成视觉感知下的位置细胞.最后,采用信息加权的方式对前两种位置细胞进行融合,生成多信息感知下的位置细胞,以此表征已探索的空间.当运行体在已表征空间中运行时,基于重心估计原理对群体位置细胞放电活动进行处理,实现自主定位.仿真分析结果表明,所提模型能够实现已探索空间的内部表征,生成的位置细胞具有生物位置细胞的放电特性,且多信息感知下的空间表征在某一感知方式存在误差时仍表现出好的位置估计性能.     

基于补充卡尔曼滤波的载波相位平滑伪距算法

在高精度GPS接收机的基带信号处理中,利用载波相位对码伪距观测量进行平滑可以获得比伪码测量更高的精度。传统的载波相位平滑伪距算法适用于平滑历元数较少的情况,对短时多历元平滑的情况并不适用。针对这一问题,详细分析了传统载波相位平滑伪距算法在多历元平滑时所存在的不足,提出了在基带信号处理中采用补充卡尔曼滤波进行相位平滑伪距的算法,并给出了相应的数学解算过程和算法适用条件。仿真分析结果表明,由于补充卡尔曼滤波算法综合考虑了相关观测误差的影响,因此,当平滑历元数大于500时,补充卡尔曼滤波算法平滑精度要优于传统的平滑算法。     

UCAV地形空间环境感知中位置细胞构建方法

为实现UCAV认知导航对地形空间环境感知信息的表征,提出了一种基于IHDR树的位置细胞构建方法。利用SURF算法提取环境中高鲁棒性的特征点,以特征点描述矢量及其在地理空间中的位置组合为路标信息,生成训练样本,以IHDR建树原则对路标信息双重聚类,然后将聚类后的叶子节点作为表征对应地形空间环境的位置细胞,完成位置细胞的构建。仿真结果表明,该方法构建的位置细胞能有效表征地形空间环境,对一定噪声干扰下的地形空间环境也具有识别能力。     

基于多径效应考虑的微波着陆系统天线设计方法

为实现最大程度地降低场地环境的多径误差影响,提出了一种MLS(Microwave landingsystem)角度引导天线设计方法.该方法在深入研究场地环境多径误差的基础上,通过定义多径误差因子,给出了引起的测角误差的三方面因素:多径与直达信号电压比、天线波束宽度及多径信号微分偏移量,建立了多径测角误差与天线参数波束宽度和旁瓣电平的关系.以特定环境的MLS方位天线设计为例,给出了保证天线性能的条件下天线孔径尺寸、旁瓣电平和多径误差之间的确定性平衡关系,为MLS设计人员考虑多径误差情况下判定天线参数提供了一种有效的途径.     

UCAV环境感知中路标选取及定位方法

为实现无人作战飞机(unmanned combat aerial vehicles, UCAV)认知导航环境感知中路标的选取和位置求解,提出一种基于增量多层判别回归(incremental hierarchical discriminant regression, IHDR）树的路标选取和定位方法。利用快速鲁棒性特征(speeded up robust feature, SURF)算法提取的特征点描述矢量及其在地理空间中的位置组合为路标信息,构造IHDR树,实现已感知信息的存储记忆。UCAV进行环境感知时,若路标信息已知,以已知路标描述矢量对IHDR树检索,通过已知路标位置与检索输出位置之间误差的大小进行路标选取。若路标信息未知,以SURF算法提取环境中路标的描述矢量,并对IHDR树检索,通过比值法对输出路标进行提纯,以提纯后路标的位置作为对应路标的定位结果输出。仿真结果表明,该方法可有效选取设定位置误差内的路标,低噪声干扰下路标的定位具有高正确率。     

对GPS接收机多音干扰参数优化设置及效能分析

在对多音干扰信号建模及优势分析的基础上,以干扰等效载噪比(carrier-to-noise ratio,CNR)作为干扰效果评估指标,根据全球定位系统C/A码、P(Y)码和M码信号频谱特点,推导分析得到对3种伪码信号的多音干扰音调位置设置方法。考虑频域滤波影响,仿真分析得出对3种伪码信号的多音干扰音调数量统一确定原则。仿真结果表明,同等干信比下,参数优化设置后的多音干扰效能要优于匹配谱和带限高斯噪声,其造成3种伪码信号载波锁相环失锁所需最小干扰功率分别为-120 dBW、-108 dBW和-104 dBW,低于匹配谱的-115 dBW、-106 dBW和-102 dBW以及带限高斯噪声的-113 dBW、-105 dBW和-101 dBW。     

认知雷达起伏目标检测

认知雷达通过对探测环境的感知实现对感兴趣目标的探测。考虑杂波和噪声中的起伏目标的认知雷达探测问题,建立从接收机到发射机的反馈支路,使得雷达与探测环境之间构成一个闭环;采用期望最大算法对探测环境中的目标参数进行估计;利用接收机获得的反馈信息,采用信杂噪比最大准则设计下一次迭代所需的发射波形。计算机仿真分析表明,采用了认知雷达闭环探测结构,可以有效增加探测环境信息获取的效率,因此相对于常规雷达而言,具有更好的探测能力。