相控阵雷达最优搜索策略的仿真算法研究

与常规雷达相比,相控阵雷达有能力快速改变雷达波束的方向。相控阵雷达的探测需要用到数据、智能处理、雷达性能评价等许多应用领域的知识。然而,它的成本往往超过我们所能承受的。这就必要建立起相控阵雷达的数学模型来模拟。根据相控阵雷达的工作原理,本文重点介绍相控阵雷达的功能建模与仿真技术,它包含三个部分:雷达的基本原理仿真、相控阵雷达的波束编排及相控阵雷达仿真模型参数优化。     

相控阵雷达波控系统移相器位数的选取

使用微分求导法,得出相控阵雷达波束跃度,并通过其与相控阵雷达移相器的阵内移相量和半功率点波束宽度之间的关系,提出了一种移相器位数选取的标准,通过取不同的移相器位数对相控阵雷达波束覆盖程度的影响和仿真其雷达波束扫描方向图进行比较,验证了其合理性和适用性。     

雷达技术发展综述及多功能相控阵雷达未来趋势

雷达的发展大致经历了4个阶段,目标多样化、环境复杂化和任务多元化,促进了雷达体制、理论和技术的不断发展。多功能相控阵雷达经无源相控阵、有源相控阵向数字相控阵雷达发展,并成为21世纪雷达技术领域的重要创新之一。其射频模块技术、子阵列集成技术、多波束形成技术、双极化技术、多输入多输出技术等关键技术大多完成了基础研究,进入了应用研究和先期开发。未来多功能相控阵雷达在技术性能、战术性能和服务保障等方面将呈现多种新的发展趋势,并将进入数字化发展阶段。     

双波段旋转相控阵雷达任务调度算法

针对双波段旋转相控阵雷达旋转工作的特点以及两阵面波段的不同特性,研究了一种任务调度算法。首先给出了旋转情况下的波束驻留任务的模型;其次为了体现两阵面的不同特性,提出了一种纳入空域优先级的任务综合优先级算法;对于单个阵面,采用了一种新的时间窗算法,在不显著增加时间偏移率的前提下,增加了时间利用率;最后通过工作模式调整策略,实现了雷达的抗饱和攻击;仿真实验验证了算法的有效性。     

相控阵天线零相位误差法的波束指向分析

受数字移相器量化相位影响,相控阵天线波束指向精度偏离预定指向.提出了零相位误差法用于改进波束指向精度的问题,并推导出零相位误差法提高指向精度的理论公式.计算结果表明,所给出的理论公式是正确和有效的.零相位误差法具有经济适用、便于实现的优点.它在现有硬件的基础上,可以有效地提高相控阵天线的波束指向精度,从而改善相控阵天线抗干扰的能力.在普遍使用的3位数字移相器情况下,波束指向的精度控制在0.012以内,大幅度提高了现有指向精度水平.     

基于改进优先级的相控阵雷达任务调度方法

针对相控阵雷达多目标跟踪中的资源调度的问题,提出基于改进优先级的任务调度方法。该方法将目标对雷达的威胁引入到目标任务优先级设计当中,首先,定义目标威胁度,根据目标和雷达的各项参数指标,将信息熵综合决策与主观权重法相结合,计算出目标的威胁度值;然后,将目标的威胁度值、任务工作方式优先级以及任务截止期进行综合规划,得到目标任务的综合优先级,最后对目标威胁度的计算和任务的调度分别进行仿真。仿真结果表明,方法对目标威胁程度的计算结果符合不同威胁度等级目标跟踪资源分配的需求,对高威胁任务的执行优于传统方法,具有一定的优越性。     

相控阵雷达信号的无损压缩算法

提出了一种基于可逆整数小波变换（IWT）的雷达信号实时无损压缩算法，雷达回波信号是一个非平稳的随机过程，首先用IWT滤波器对雷达信号进行分解，将小波系数分割为重要系数图和残余系数图两部分；对重要系数图用改进的SPIHT算法进行量化编码，最后一次阈值为分割阈值；对残余系数图按位平面采用基于自适应上下文模型（context-based model)算术编码压缩，并比较不同上下文模型对压缩效果的影响，实验结果表明，该算法具有实时性和易于并行实现的特点。     

弹载相控阵高重频阶梯变频雷达主瓣干扰抑制

针对弹载高重频阶梯变频雷达、相控阵单脉冲测角体制以及主瓣内干扰源数目为2的情况,提出了一种干扰抑制方法以及干扰背景中的目标角度参数估计方法.该方法在修正的方位俯仰坐标系上进行波束形成,实现了方向图函数在方位、俯仰方向上的可分离性;在各子阵输出信号的基础上利用数字处理形成和通道、方位差通道、俯仰差通道、其他辅助通道等8个独立的通道;采用多通道相关对消技术形成修正的和、差通道,在抑制干扰的同时保持单脉冲比不变.理论分析及仿真结果证实了该方法的有效性.     

基于孔径分割的相控阵雷达认知成像调度算法

在相控阵雷达资源调度研究领域,关于时间资源的分配已较为成熟,然而对于孔径资源的分配方面尚有待深入研究。针对相控阵雷达成像任务的调度问题,提出了一种基于孔径分割的多目标认知成像调度算法。首先对目标的回波特征进行认知,计算出目标成像所需占用的时间资源、孔径资源及综合威胁度;然后根据反馈信息,对多个成像任务进行合理调度;最后利用基于压缩感知的稀疏孔径ISAR成像方法对各个目标进行成像,实现多个任务在孔径上并行,在时间上交替执行。仿真实验表明,在保证成像质量的前提下,基于孔径分割的自适应调度算法能够提高成像任务的调度成功率与雷达系统的资源利用率。     

基于相控阵雷达组网的多传感器管理算法

信息化条件下的防空作战,建立一体的探测预警网络是夺取信息优势的技术保证,而实现传感器资源科学合理的分配则是提高防空探测预警网络信息获取效率的重要手段。为了充分发挥防空探测预警网络的功能及性能,必须在环境条件容许的情况下,对相控阵雷达组网有限的传感器资源进行科学合理的分配,提高探测预警网络的整体效能,进而提高防空作战效能。针对相控阵雷达组网的多传感器资源管理优化问题,介绍了相控阵雷达的特性和组网的意义,提出了基于相控阵雷达组网的相对熵多传感器管理算法。该算法通过计算传感器对目标的相对熵不确定性,获得每个传感器对每个目标最大的信息量,以此作为代价函数,进行多传感器对多目标的优化分配,仿真结果表明该算法的有效性。     

相控阵靶标雷达模拟新方法

提出一种模拟相控阵靶标雷达的新方法. 用机械扫描雷达模拟相控阵雷达天线的主瓣电磁辐射特性;用喇叭天线阵列雷达模拟相控阵雷达天线副瓣电磁辐射特性;通过控制机械扫描雷达和喇叭天线阵列雷达的发射机分时交替发射,模拟相控阵雷达在空间的主、副瓣交替扫描特性. 仿真结果表明,该方法可以逼真地模拟相控阵雷达天线电磁辐射特性,同时极大地降低相控阵靶标雷达的研制、使用、维护成本,加快研制周期.     

相控阵雷达系统仿真

对雷达系统进行计算机仿真可以高效地完成系统的方案论证和性能评估,使雷达系统的设计更加方便、高效和优化,能够大大提高设计的可靠性,并可缩短设计周期,降低开发成本.文章根据相控阵雷达系统的原理、结构特点、工作方式、数据处理对相控阵雷达进行了系统仿真.     

多焦点超声相控阵控制模式的优化及仿真

研究高强度聚焦超声热疗场的声场模式,采用了基于伪逆矩阵的声场合成算法直接形成了多焦点的控制模式,为焦域控制提供了新思路。利用声场快速算法对13×13二维面阵的多焦点直接合成声场模式进行计算机仿真,结果表明了多焦点虽然拓展了焦域大大降低了焦点处的声强;基于此模式采用遗传算法工具箱优化了多焦点模式的声场增益,使得声强最大限度的集中在目标体积内;用遗传算法对声场的模式控制的仿真研究表明,能达到声场控制模式优化的目标。     

相位麦克风阵列后处理算法的数值模拟研究

相位麦克风阵列技术是最近十年快速发展起来的一种声学实验技术,旨在精确地识别和定位出噪声源,反演出每个声源的频率、位置和幅值信息。该技术在国外得到了快速发展和广泛应用,而在国内仍处于起步阶段。相位麦克风阵列技术的核心是数据后处理算法。发展了一套数据后处理算法程序,进行了相关的数值模拟研究。结果显示,该算法程序能够比较精确地识别和定位出声源信息,为今后进一步的实验研究和工程应用打下了基础。     

全捷联相控阵雷达导引头隔离度寄生回路研究

针对全捷联相控阵雷达导引头的隔离度问题,分析了造成隔离度误差的主要原因,建立了隔离度寄生回路模型,通过量纲一化分析了隔离度寄生回路的稳定性和频率特性,利用伴随函数法研究了隔离度寄生回路对比例导引制导系统的影响.结果表明,导引头的不完全解耦和测角误差是产生隔离度问题的主要原因;相比负反馈,正反馈时寄生回路的稳定性对隔离度更敏感,临界失稳频率更接近控制系统频率;隔离度寄生回路将改变比例导引制导系统的性能参数,影响制导精度.