Research on the electromagnetic scattering near the field

We calculate and analyze the scattering near the field from some simple and complex targets using the method of picture elements (PEL), based upon the method of high-frequency approximation. It introduces the critical distance of the near field and the far field which is related with the dimension of the target. The problem of the EMS near field from large size objects can be transformed to the problem of the far field by parting it to many very small size elements. By calculating the EMS near fields of some simple and complex targets based on the SCTE (scattering from complex targets and environments) system, the results show that there are much difference between the near field and the far field. And the characteristics of the near field are more complicated. This work has practical engineering value in the area of the electromagnetic compatibility (EMC), electromagnetic interference (EMI) prediction and electromagnetic scattering (EMS). Biography: Xia Ying-qing (1972-), male, Ph. D. candidate, research direction: electromagnetic theory     

高分辨雷达角闪烁抑制方法探讨

角闪烁是雷达测量近距离目标时的主要误差。要提高角度测量和角跟踪精度,就必须对角闪烁进行抑制,距离高分辨为抑制角闪烁提供了有效途径。分析了基于距离高分辨的单脉冲测角方法;并在此基础上提出了基于目标几何中心的角度信息处理方法。与幅度加权处理方法不同,该方法利用散射点的距离信息对目标几何中心进行准确估计,从而提高角度测量精度、抑制角闪烁。经仿真实验分析表明,几何中心法可以有效提高测角精度,表现出具有更好的角闪烁抑制性能。     

复杂目标近场散射特性的预估计算

建立了用物理光学计算复杂目标近区散射特性的理论模型，利用像素法及面片法计算了典型形体及几种复杂目标近区RCS．结果表明复杂目标近区RCS特性与其远区相比有很大不同，近区RCS特性要复杂得多．这项研究在现代战争中有重要的工程价值．     

目标闪烁对制导精度的影响

分析了目标闪烁对寻的制导回路制导精度的影响.由于目标闪烁的频率通常小于或者与系统的频带相当,所以导弹无法滤掉此干扰信息,致使系统脱靶量增大.通过传递函数法实现对引入闪烁的比例导引制导系统回路脱靶量量纲一化,得到在闪烁输入下系统脱靶量与弹目相对运动速度无关,而与噪声功率谱均方根和系统响应速度的均方根成正比的结论.仿真分析表明,寻的制导系统由于闪烁带来的脱靶量将大于闪烁本身.最后针对某机载武器,通过引入影响因子来评价光斑抖动对制导精度的影响.     

SCTE: RCS prediction system for complex target and interaction with environment

A RCS prediction system named SCTE (Scattering from Complex Target and Environment) for calculating high-frequency electromagnetic scattering from complex target within complex environment is presented. The scattering body is described by Computer-Aided-Design (CAD) representations in which the complex body is modeled as NURBS (Non-Uniform Rational B-spline) surfaces. The complex environment (rough surface of sea or ground) is also carefully considered by using fractal function. Scattering fields are calculated by using physical optics and the equivalent currents methods. There is a good agreement between the present results and that from measurements which demonstrates the accuracy of this system. Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China Biography: CAO Qin-feng (1972-) male, Ph.D. candidate.     

频率捷变RCS加权结合NL-GMKF的目标跟踪技术

精密跟踪系统中角闪烁效应会严重影响目标跟踪性能.在对频率捷变RCS加权抑制角闪烁以及非线性高斯混合卡尔曼滤波（NL-GMKF）算法分析的基础上,提出了频率捷变RCS加权结合NL-GMKF的目标跟踪技术.仿真结果表明,该方法能够有效抑制角闪烁效应提高跟踪精度.     

基于差波束逆合成孔径雷达成像的角运动参数估计方法

针对单脉冲三维成像时的目标角运动估计问题，提出一种基于差波束逆合成孔径雷达成像的新的角运动参数估计方法．该方法利用了各阶运动参数对差波束回波谱宽度的不同贡献以及熵与谱宽度的关系，通过最大熵和最小熵分剐对0阶和1阶以上角运动参数进行搜索，得到全局最优估计．有别于传统比幅测角方法，所提方法通过全局搜索得到目标的角运动参数，可以较好地抑制角闪烁的发生．对飞机目标角运动参数估计过程的仿真结果表明，与传统高分辨测角方法相对比，所提方法的平均误差降低了72％．     

非奇异终端滑模导引律

针对拦截机动目标问题,提出了一种基于非奇异终端滑模技术的导引律.非奇异终端滑模面同时包含目标视线角速度和期望的目标视线角2种信息.通过引入非线性滑模面改善系统的收敛特性,可实现闭环系统状态的有限时间收敛,并可大幅度改善系统性能.目标视线角速度在有限时间内收敛到0,可以满足导弹对目标零脱靶量的要求;目标视线角在有限时间内到达期望值,可以保证导弹击中目标时的姿态.将目标加速度机动作为未知的有界扰动,利用变结构控制的不变性,使制导律对目标机动具有鲁棒性.该导引律形式简单,易于工程实现.对2种不同的目标机动进行仿真,结果表明该方法具有强的鲁棒性,可以保证较高的制导精度.     

非均匀转动目标ISAR成像及横向定标

当目标在平面内非均匀转动时，传统算法不能获得包含定标信息且聚焦良好的ISAR像。为解决这一问题，提出了一种非均匀转动目标的转动参数估计方法。该方法首先通过一维搜索对角加速度与角速度的比值进行估计，并根据估计结果对原始距离像序列进行非均匀采样，补偿角加速度引起的相位误差，从而得到聚焦的ISAR像；然后根据成像质量准则对重采样距离像序列的角速度进行一维搜索，估计出角速度，进而实现ISAR像的横向定标。仿真结果表明:该算法通过2个一维搜索能得到非均匀转动目标聚焦的、横向定标的ISAR像。     

铝合金点焊过程中电极振动信号的建模

以时间序列与模态分析为基础，研究了电阻点焊过程中的电极振动信号特征，建立了点焊过程中的电极加速度信号的振动方程，通过建立自回归AR（n）模型计算了阻尼比、振动模态的角频率和自回归功率谱函数，并将计算结果与实际熔核质量检验结果进行对照分析．结果表明，阻尼比、振动模态的角频率和自回归功率谱函数与熔核质量有较强的相关性，可以作为铝合金点焊质量判别的特征量并且区分点焊的不同焊接工况，     

基于DMTD多普勒补偿的互补码脉冲压缩

为解决相位编码脉冲压缩信号的旁瓣导致大目标信号的旁瓣覆盖小目标,降低雷达对小目标的检测能力,提出一种基于数字动目标检测(DMTD)的交替发射互补码的方法,对正码和补码回波分别做MTD,然后分两步进行相位补偿,并分别脉压和叠加(去旁瓣). 该方法能有效地补偿多普勒频移和分时发射导致的相位差,保持了脉压后正码和补码回波信号旁瓣的互补性. 由于是交替发射正码和补码,能有效降低目标RCS的角闪烁导致的回波能量起伏带来的影响. 以四相互补码为例进行了仿真,结果表明,该方法补偿了由于分时发射造成的互补码之间的初始相位差,脉冲压缩后对互补码进行叠加,得到了低旁瓣的脉冲压缩结果.      

非高斯条件下基于粒子滤波的目标跟踪

介绍了粒子滤波的基本思想和具体算法实现步骤，在给出的闪烁噪声统计模型基础上，将粒子滤波算法应用在雷达目标跟踪中，解决了闪烁噪声情况下的雷达目标跟踪问题．仿真结果表明，在满足高斯噪声条件下，扩展卡尔曼算法和粒子滤波算法跟踪性能相近，但若考虑雷达的闪烁噪声，则随着闪烁影响增强，扩展卡尔曼算法跟踪性能严重下降，而粒子滤波算法能继续保持较好的跟踪精度．     

FDTD计算功率变换器近场到近/远场的转换

从理论上分析了利用时间有限差分法由近场到近场或远场转换的频域和时域两种方法，并选择时域的方法计算在FDTD计算范围内一给定点的电场值，与直接利用FDTD法得到的结果相比较，两者非常一致；最后利用该方法计算了功率变换器FDTD计算范围外一给定点的电磁场时间响应．     

基于四阶累积量的近场源多参数联合估计

提出了一种近场窄带信源多参数联合估计新方法,通过所构造四阶累积量矩阵的特征值及其特征向量就可以直接获得近场源频率、方位及距离三维参数的联合估计,无须峰值搜索,适用于任意高斯噪声环境．与现有方法相比,所提方法有效地避免了阵列孔径损失,而且算法简单高效．仿真综合结果表明了新方法的有效性．     

雷达近场成像中SVM的目标识别方法

雷达近场成像中,在精确定位的基础上,为解决目标形状识别问题,提出了利用支持向量机（SVM）预测目标信息的方法.根据时域算法——后向投影（BP）算法和频域算法——频率波数域（F-K）偏移算法得到的场强值作为SVM的特征数据,并利用时域有限差分法（FDTD）进行仿真.仿真结果表明,基于BP算法的SVM识别方法具有特征数据提取时间长、SVM预测时间短、多目标时目标信息全和虚警较多等特征,基于F-K算法的SVM识别方法具有特征数据提取时间非常短、SVM预测时间非常短、多目标时目标漏检的特征;两者都能较好地识别目标的形状,且前者的识别能力高于后者,而后者更适合实时成像.     

基于FEKO的引信目标近场动态散射特性实时仿真

引信目标的近场散射特性受到天线方向图、目标局部照射、弹目交会状态等因素的影响,计算过程复杂。首先提出了一种基于FEKO的目标近场散射特性实时仿真方法,然后根据引信作用段的特点建立了弹目交会模型,对引信目标的近场动态散射特性进行了实时仿真,仿真结果表明近场散射强度与导弹脱靶量和目标照亮区有直接关系,脱靶量越小,散射强度相对越大,且弹目距离较近时,由于照亮区的不同散射强度将出现较大起伏。     

近场水下爆炸载荷对舰船结构的局部毁伤特性

主要采用任意的拉格朗日-欧拉（ALE）方法的LS-DYNA软件,对舱段结构在水下近场爆炸与水下接触爆炸情况下的毁伤特性进行研究.为验证该方法的有效性,首先运用该方法对TNT炸药在水下爆炸产生的冲击波峰值进行模拟,将模拟得到的仿真值与经验公式的计算值进行对比,从而验证该方法的有效性.运用该方法对平板水下接触爆炸实验进行验证,将模拟结果与试验结果进行对比,进一步验证ALE方法的有效性.最后,采用ALE方法分别对不同结构型式的舱段在水下近场爆炸与水下接触爆炸进行数值模拟,研究不同结构型式舱段结构在不同工况下的毁伤特性,定量分析破口大小与结构毁伤模式.      

利用角谱方法分析超声换能器声场

叙述了角谱 (angularspectrum)的基本概念和利用角谱方法 (angularspectrummethod ,下称ASM)分析超声换能器声场的基本原理和具体实现 ,对平面活塞换能器和聚焦换能器在均匀媒质中的声场应用ASM进行了计算 利用一套精密三维扫描系统和针状水听器对上述换能器的声场进行了实验测量 ,实验值与ASM计算的结果吻合得较好     

基于虚拟显存的雷达显控系统设计

针对普通X86平台下硬件图形处理器不支持多层图像显示功能的情况,考虑现有雷达图像显示方法不适合实现雷达多种信息分层显示的问题,提出在Linux系统下使用内存模拟显存并结合Qt图形视图框架和OpenGL像素操作接口的方法,实现雷达信息分层与高效图像显示.该方法能有效实现雷达显控的主要功能:雷达平面位置显示(plan position indicator,PPI)、警戒区域目标闪烁及船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)目标管理与显示.测试结果表明,该方法具有显示效率高、图像刷新流畅及硬件要求低等优点,该系统已成功应用于某型号船载雷达系统.     

余差查表法解多目标距离模糊算法

研究多重脉冲重复频率体制的脉冲多普勒雷达,利用余差查表法解多目标距离模糊的问题.对于一个四重脉冲重复频率的雷达系统,利用真实目标在任何两个脉冲重复频率上检测得到的视在距离,经过余差查表法匹配解得的目标距离是相同的这一特性,可以对多目标进行解距离模糊.提出的基于余差查表法的算法,可以有效地对多目标环境进行求解.尤其是在目标个数较少、系统设计脉冲重复频率选择合适的情况下更为有效.