基于区域分解的二维海面生成及多普勒分析

提出一种基于区域分解的二维海面生成方法,将海谱划分为若干个子区域,分区域生成同完整海谱相对应的海面。将加权曲率近似方法与区域分解相结合,计算整幅海面的电磁散射,仿真并分析了L和X波段下海面多普勒谱特性。结果表明,所提出的方法解决了具有庞大采样网格的海面生成和电磁散射计算问题,使得在微波高频段下的粗糙海面多普勒谱仿真仍可在普通微机上实现,且更适应于多线程并行运算。     

无人机蜂群电磁作战概念仿真

首先，提出了基于四环聚焦的无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)蜂群电磁作战概念设计框架,并以彻底毁瘫防空体系为作战目标,设计“蜂刺”作战概念及“雷电蜂”作战行动。然后,面向体系对抗仿真的需求,提出了UAV蜂群电磁作战行动实体蜂群行为网络化交互(enity swarm behavior networked-interaction, ESBNI)建模框架,并研究了基于分层描述的UAV蜂群力量实体建模方法,以及基于行为规则的UAV蜂群电磁行为建模方法。再次,依托UAV蜂群电磁作战仿真原型(electromagnetic swarm operation simulation, ESS)系统,开展了“雷电蜂”作战行动的演示。最后,通过多案比对探索性仿真的方法,评估了联合作战背景下的UAV蜂群电磁作战效能,并验证了该作战概念的合理性、有效性。     

机载电磁矢量传感器阵列DOA和极化参数估计

针对机载电磁矢量传感器阵列DOA和极化参数估计问题,提出了一种基于复四元数估计方法,该算法利用四元数建立机载电磁矢量传感器阵列信号处理模型,然后利用四元数联合矩阵的特征分解得到阵列数据相关矩阵的特征分解,一方面使得计算过程中数据的贮存量大大减少,另一方面通过推导得到信号子空间和噪声子空间在四元数域上的正交性从而使DOA和极化参数估计的精度更高,仿真证实了本算法的有效性。     

基于SAR仿真图像的地面车辆非同源目标识别

充分的合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)模板数据是目标识别算法(尤其是基于深度学习的智能目标识别算法)获得优异识别性能的关键, 基于实际测量获取充分SAR数据是不现实的, 基于电磁散射建模的SAR仿真成为当前获取充分样本的一种有效途径。SAR仿真图像与实测图像为非同源数据, 由于SAR仿真的目标几何模型与实物之间差异、SAR仿真过程中的传感器模型与实际传感器性能之间差异、实物所处的背景环境与SAR仿真的环境之间差异、电磁建模方法本身误差等因素导致SAR仿真图像与实测图像存在差异, 会影响识别性能。针对这一问题, 首先采用一种基于高频渐近技术和离散射线追踪技术的SAR仿真方法获取地面车辆目标的SAR仿真图像, 再利用卷积神经网络方法、线性/非线性特征变换方法实现对MSTAR实测数据的非同源SAR目标识别性能对比分析。实验结果表明, 直接使用SAR仿真数据无法实现对实测SAR数据有效识别, 而线性/非线性特征变换可以改善非同源SAR目标识别性能, 一定程度上缓解由于SAR仿真数据与实测数据存在差异导致的识别性能差的问题。     

运动目标双基地ISAR成像建模与仿真

运动目标的双基地逆合成孔径雷达(ISAR:Inverse synthetic aperture radar)成像技术对复杂电磁环境下的目标探测与识别具有重要的意义.研究了利用电磁计算和暗室测量数据对运动目标双基地ISAR成像系统的建模与仿真方法,并对其成像方法和分辨能力进行了详细分析.仿真场景下的实验结果验证了该方法的有效性.     

无人机集群分组编队控制跟踪一体化设计

针对具有Lipschitz非线性动力学特性的无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)集群系统的分组编队跟踪控制问题,提出了一种基于一致性理论的分组编队协同控制方法。首先,建立分层双虚拟结构的协同控制框架,将多编队生成、保持以及组内组间协同变换等复杂编队任务作为控制目标,基于参数组的队形描述方法,在分层控制框架内分别设置轨迹导引UAV和基准UAV,并利用UAV之间的局部运动信息设计编队控制律,克服了采用现有多编队控制策略编队间难以协同的缺陷;其次,设计多编队控制和目标跟踪一体化控制策略,确保在多编队进行协同变换的同时实现对机动目标的精确协同跟踪;最后,仿真结果验证了所提的控制算法能够实现分组编队的跟踪控制。     

一种舰船目标SAR回波的快速仿真方法

为满足合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)在海洋遥感的应用需求,提出一种舰船目标SAR成像的快速仿真方法。对成像场景中重点关注的目标进行精确电磁建模,并利用"四路径"模型计算目标与海面的复合散射回波,对海面背景采用散射面元法计算回波;将舰船复合散射回波与海面回波进行合成得到总的SAR回波,利用聚束SAR成像处理方法获得SAR图像。结果表明:该算法避免了对整个成像区域进行复杂的电磁仿真,能够有效降低对海面大场景的电磁计算效率。由于在目标区域采用高频电磁算法,保留了目标的电磁散射的精细结构,为精确模拟SAR回波提供了一种准确而高效的仿真算法。     

多目标情况下无人机编队持续侦察能力的仿真

无人机(UAV)编队的规模即UAV的数量、UAV探测能力和目标强度的变化都会对UAV编队的持续侦察效能产生影响。针对水平面内常采用的交叉线搜索方式,在拟定假设条件和效能指标的基础上对UAV编队侦察体系进行建模与仿真分析。采用基于Agent的建模方法对UAV编队在多目标的情形下的持续侦察效能进行仿真分析。通过设计一组实验分析UAV规模、UAV探测能力和目标强度对UAV编队持续侦察效能的影响。结果显示UAV的规模和UAV探测能力对UAV编队的持续侦察能力影响比较大。最后根据分析的结果在相关方面提出建议。     

复杂雷达动目标建模及动态RCS分析

针对复杂雷达动目标的建模仿真及动目标雷达散射截面分析的问题,提出了一种外形建模和电磁散射计算的方法。该方法利用openGL对某型飞机进行了较为精确的外形仿真建模,运用图形电磁算法计算了静态雷达散射截面,并利用一种抖动模型计算了动目标雷达散射截面。通过将仿真结果与静态值进行比较,证明了在叠加抖振前后雷达散射截面有较大的变化。得出了结论。     

空间目标动态电磁测量数据仿真方法研究

空间目标由于高速运动和微运动在电磁波上的调制效应,其动态实测的雷达散射截面(radar cross section,RCS)和高分辨一维距离像(high resolution range profile,HRRP)与暗室测量或电磁计算数据存在较大的差异。针对空间目标外场动态测量数据难以获取的难题,提出了用目标静态数据生成动态RCS和一维距离像数据的方法。该方法首先确定目标的轨道和雷达的布站坐标及工作模式,而后计算目标在雷达观测视线(line of sight,LOS)方向上的姿态和运动参数,最后根据空间目标高速运动、自旋、进动等在电磁波上调制的数学模型生成动态测量数据。给出了该方法的具体步骤,仿真实验证明了方法的有效性。     

基于重叠型区域分解的时域积分方程法

时域平面波算法可以降低时域积分方程的计算复杂度以及内存消耗,但是时域积分方程的阻抗矩阵的近场部分元素无法减少,内存消耗依然很大。提出了利用重叠型区域分解法降低时域积分方程的内存需求,通过采取划分子区域,利用特征基函数法降低阻抗矩阵规模的方法,降低了内存消耗。数值算例验证了重叠型区域分解法结合时域积分方程能有效地用于瞬态电磁散射问题的分析。     

基于多分辨率动态模态分解的电磁信号时频-能量分析

针对电磁信号时-频-空间-能量分析不兼容的问题, 提出一种基于分解时空域电磁辐射信号的数据驱动方法来分析复杂电磁环境。首先, 使用多分辨率动态模态分解方法将复杂电磁信号以不同的分辨率分离为不同时空尺度的模态分量。然后,利用时频分布对各模态瞬时频率和能量特征进行采集。这种动态的分解分析方式能快速侦测电路和电子系统的多方面电磁环境状态, 具有不需要先验数据训练, 不受时频分辨率限制, 可以实时分析和降低数据维数等优点,且提取的动态模式及其频谱分别在空间域和时域具有明确的物理意义。仿真实验显示, 重组信号和原信号的平均误差在-18 dB以下, 证明了所提方法的可行性和优势。     

复杂环境中无人机数据链干扰效果预测方法

针对无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)数据链在地理环境、气象环境、电磁环境等构成的复杂环境中受干扰程度提出一种结合支持向量机(support vector machine, SVM)与功率准则的预测评估方法。首先对系统误码率以及干扰传播模型进行仿真,并针对两个单音干扰存在的情况获得仿真数据、划分干扰等级,得到学习样本;比较了特征归一化和特征降维这两种不同输入形式与4种不同核函数下的学习效果,获得了具有良好效果的预测模型;应用该模型并结合具体地理环境对实际场景进行干扰程度预测,结果与理论值相符,证明了方法的可行性和有效性;预测结果也可用于UAV航路规划与航路评估,具有很强的应用性。     

电磁跟踪系统磁场畸变规律数值模拟及校正方法

电磁跟踪系统参数定位精度易受工作环境中金属物体的影响。为了研究由于金属干扰导致电磁跟踪系统空间磁场的畸变规律,采用基于消息传递模式的网络并行计算系统和区域分割技术实现了并行时域有限差分算法。引入快速傅里叶变换算法,克服了系统激励源频率较低难以模拟的困难。通过对磁场畸变规律的研究,引入误差校正矩阵,通过修正发射矩阵进而校正磁场畸变引起的目标参数定位误差。采用正交多项式拟合的算法求解误差校正矩阵,数值模拟结果验证了校正方法的正确性,可以明显提高磁场畸变时系统参数的定位精度。磁场畸变规律的数值模拟,降低了系统实时数据采集的工作量,提高了系统校正方法检验的快速性。     

基于预分类的全极化HRRP模型匹配目标识别方法

全极化三维散射中心模型可准确描述目标的空间几何以及极化特征,已成为目标识别的有效手段之一。针对传统高分辨距离像的匹配算法计算量大、耗时长的不足,提出一种基于预分类的模型匹配目标识别方法,通过目标散射机理分析,对目标进行预分类,减小匹配模型数,然后利用全极化高分辨距离像的散射中心位置与极化信息构造模型匹配函数,实现了目标类别的判定。基于电磁仿真计算数据的识别实验表明,该方法具有良好的目标识别能力,相比于传统方法具有更高的识别正确率以及更低的存储量和计算量。     

基于数值仿真的X波段极化SAR海杂波统计建模与特性分析

针对3~5级海况下X波段极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)海杂波的仿真和统计建模, 首先利用Apel海浪谱模型和Monte Carlo方法仿真不同风速下的大尺寸二维粗糙海面, 进而分别利用物理光学模型和弹跳射线法两种高频电磁散射模型考虑海面的单次散射和多次散射, 实现大尺寸海面的极化SAR海杂波仿真, 并利用X波段地球物理模式函数和岸基实测海杂波对仿真海杂波的精度和统计分布进行验证。基于仿真海杂波数据, 利用典型的乘积模型和Mellin类统计量开展海杂波统计建模和特性分析。仿真结果表明, 在2 m×2 m的高分辨率条件下, X波段同极化海杂波并不服从适用于中低分辨率海杂波的K分布, 且在不同风速风向下呈现出不同的纹理特征; X波段交叉极化海杂波表现出较弱的纹理特征, 服从Wishart分布; 随着入射角和雷达视数的增大, 海杂波的纹理特征逐渐减弱。     

基于着色Petri网的无人机侦察战术规划

无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)战术规划问题是UAV作战的核心,本文以UAV战术规划中的资源分配和目标推理为研究对象,针对传统Petri网不能准确模拟战术规划中资源及任务正负效应建模问题,在阐述了利用传统Petri网将总体任务按计划及目标顺序进行层次分解后,采用着色Petri网对网间结构...     

基于环境适应性的无人机电磁仿真研究

电磁环境的日益恶化使得无人机面临着前所未有的威胁。本文通过分析可能遭遇的电磁信号，结合战场电磁环境数据库和任务飞行规划，对基于环境适应性的无人机电磁半实物仿真技术进行了研究，并依据外界电磁环境对无人机的威胁途径，在一定程度上可归结为天线端口和机载电缆，提出了天线端口注入和机载电缆注入的电磁环境仿真方法，从而克服了传统全实物仿真中无法动态仿真电磁环境的弊端，降低了对仿真试验设备和场地的要求。