低信噪比、高动态环境突发信号检测与估计

针对高动态环境下突发信号检测问题,提出基于高阶项逐级消去的非线性调频 (non-linear frequency modulation,NLFM) 信号参数估计算法,利用合理近似,将其转化为相对简单的线性调频 (linear frequency modulation,LFM) 信号参数估计问题,并提出两级调频率逼近法用于LFM信号参数估计,具有原理简明、计算复杂度低等特点,便于实际工程应用. 针对接收信号功率动态变化的问题,提出自适应快速傅里叶变换 (fast Fourier transform,FFT)峰均比门限信号检测算法. 仿真结果表明,所提算法能够在信噪比为-27dB的高动态环境下准确实现信号检测与参数估计.      

基于高斯模型的多重超声回波信号重数估计

精确估计多层材料超声回波信号的重数在超声检测上有着要意义。将小波变换方法用于多层材料超声回波参数估计中,根据高斯模型以超声回波信号的小波变换为基础、利用智能人工蜂群算法,估计出多重超声回波信号的各个参数。采用Akaike Information Criterion(AIC)准则,对叠加的两重和三重超声回波信号的重数进行估计。仿真结果表明,本算法可以实现多重超声回波信号重数的有效估计。用实验测试获得的回波对算法的性能进行了验证,结果证明了该算法的可行性和实用性。     

神经网络校正的EKF在高超声速目标跟踪中的应用

针对临近空间高超声速目标高度非线性、强耦合、高机动、时变参数、和独特气动特性等特点,综合运用军事运筹学理论与方法、系统建模技术、神经网络技术以及计算机仿真等,提出基于神经网络校正的扩展卡尔曼滤波(EKF)算法,并在高超声速目标跟踪中进行了应用研究。采取神经网络的学习能力来克服卡尔曼滤波发散问题,通过卡尔曼滤波后加一级误差处理环节使滤波收敛。仿真结果表明:该算法在目标发生较大机动时仍能保持较高的跟踪精度。     

基于MCMC的线性调频信号最大似然参数估计

为实现合成孔径雷达对运动目标有效地成像,需要对运动目标的线性调频(chirp)回波信号的参数进行准确地估计。该文将马尔可夫链蒙特卡洛(MarkovchainMonteCarlo,MCMC)方法和均值似然估计相结合,利用离散调频图(chirpogram)作为起始点的选择方法,提出了一种实现单分量chirp信号最大似然参数估计的新方法。仿真和分析表明这种方法的参数估计性能可以在较低信噪比时达到CramerRao界(CRB)。该方法结构简单,计算量适中,可以联合估计各参数,无误差传递效应,估计性能良好。     

高超声速飞行器MDO设计综合评估研究

为了能够从高超声速飞行器多学科设计优化(MDO)中选择出最优的设计方案,将多目标多属性决策理论应用于高超声速飞行器MDO设计的仿真评估。在系统优化目标分析的基础上,提取了评价指标,建立了评价的层次结构模型。针对设计方案多个指标之间不可比较、相互冲突的特点,分别采用逼近理想解排序(TOPSIS)和效用函数综合评价方法,从不同角度进行了高超声速飞行器MDO设计的仿真评估。结果显示两种不同评估方法都取得了一致的最优解,说明所采用的评估方法是可行、有效的。     

高超声速平台随机跳频雷达目标一维距离成像

针对随机跳频合成宽带雷达体制以及高超声速应用背景,分析了大尺度多卜勒展宽效应、随机/非线性距离-多卜勒耦合效应及其对目标一维距离成像的影响,提出了基于多卜勒前置处理的实时递归记忆成像方法.该方法利用当前帧以及过去若干帧的回波数据得到当前帧的多速度通道一维距离像,在目标所处的速度通道附近进行前置的多卜勒波束锐化处理,抑制高动态/随机跳频合成宽带情况下的上述特殊效应所造成的目标一维距离像的发散;采用递归方式,每一帧的距离像都可以在前一帧距离像的基础上通过增加少量运算得到;引入记忆因子,进一步降低了存储及计算开销.理论分析及仿真结果表明:提出的成像方法可以有效改善成像质量,并且更容易满足高超声速应用情况下的高数据率实时成像需求.     

基于SDRE方法高超声速飞行器控制系统设计

高超声速飞行器拥有复杂且易变的气动特性,为确保高超声速飞行器在复杂的飞行条件下,拥有稳定的飞行特性、良好的控制性能。针对高超声速飞行器非线性模型,采用状态相关的Riccati方程(State-Dependent Riccati Equation,SDRE)方法设计高超声速飞行器控制系统,利用改进的Newton法对控制器进行求解,同时在高超声速条件下进行仿真,验证了SDRE方法在高超声速飞行器控制系统中的可实现性及优越性。     

正交频分复用调制雷达高速弱目标检测算法

为提高正交频分复用(OFDM)调制雷达对高速弱目标的检测能力,提出了一种基于相参Radon变换的OFDM调制雷达高速弱目标检测算法。首先分析了高速弱目标回波信号模型以及对其进行长时间相参积累时出现的跨距离单元走动问题,然后采用相参Radon变换算法沿距离单元走动斜线对其进行长时间相参积累,并研究了其存在速度模糊情况时的参数估计方法。理论分析和仿真结果表明,该算法具有比非相参Radon变换和动目标检测(MTD)更优的低信噪比(SNR)背景下的目标检测性能,并能进行有效的参数估计。     

基于扰动观测器的高超飞行器建模及控制

提出了基于扰动观测器的高超声速飞行器控制器设计方法.针对高超声速飞行器的机体/发动机一体化设计布局、弹性轻质材料的广泛使用以及处于大高度和高马赫数的飞行条件的特点,建立了考虑推进及弹性影响的模型.在典型高超声速飞行器几何结构基础上,结合高超声速气动力学和气动弹性相关理论,建立了非线性纵向模型方程;分析模型不确定性的3种来源：参数、结构以及非结构,建立了非线性不确定模型;基于理论推导,采用基于扰动观测器的控制方法设计鲁棒控制器.仿真结果表明,本方法所设计的控制器在给定的不确定性范围内具有良好的鲁棒性.     

基于参数化模型的液体声参量估计方法

为快速、准确地对液体材料的声衰减系数及声速进行估计,提出了一种基于参数化模型的液体材料声参数估计方法。建立了声波在液体介质中传输的参数化线性系统模型,通过脉冲回波实验测得液体材料的回波,结合系统辨识得到声波的传输函数,根据传输函数与声参量的解析表达式对材料的声参量进行估计。结果显示:利用参数化模型方法,可以获得液体材料声参量较为精确的估计;声衰减系数与频率平方成正比,声速随频率缓慢变化。