基于相控阵雷达天线俯仰多波位相扫的设计与应用

分析研究了如何设计平面相控阵雷达天线多波位相扫的基本原理,提出了36行平面相控阵雷达天线在俯仰上实现多波位发射波束、接收波束形成与展宽方法.通过微波暗室的测试,天线技术指标完全达到了平面相控阵雷达天线多波位相扫的技术要求,实现了一维相控阵面高增益、高灵敏度、低噪声、大动态范围技术指标.     

相控阵雷达探测性能计算研究

提出了一种相控阵雷达波位的编排方法,该方法采用第一指向角作为法向波束宽度,使得雷达波位间隙率为0、重叠率很小。通过对指向角大的波位进行驻留时间补偿,使得脉冲积累数随波束指向角增加而增大,探测性能随指向角变化差别不大。以波位编排和边缘不出现栅瓣为条件,可以估算相控阵雷达结构参数。在此基础上,初步建立了相控阵雷达探测性能的计算过程。对简单目标的仿真计算表明,计算方法合理,计算结果可信。     

相控阵雷达导引头波束稳定技术研究

 相控阵雷达导引头已成为新型空空导弹制导系统的首选,相控阵雷达导引头应用在空空导弹上需要首先解决导引头波束稳定的技术难题。本文基于波束指向在惯性空间不变性原理提出一种相控阵雷达导引头波束稳定算法,对影响相控阵雷达导引头隔离度性能的主要因素进行了仿真分析。仿真结果表明:该算法可以实现相控阵雷达导引头波束惯性空间指向稳定并且满足工程应用要求;通过减小速率陀螺数据周期和波束控制周期,及引入速率陀螺传输延时补偿算法可以提高导引头的隔离度性能。     

一种相控阵雷达搜索参数设计策略

为实现相控阵雷达探测高超声速目标最远发现距离尽可能大，设计了一种基于改进告警-确认检测方法的搜索参数优化策略。首先根据雷达原理和目标特性指出搜索参数优化需求，分析告警-确认检测基本原理并给出考虑搜索空域内新目标平均出现率的帧时间计算公式，然后以每个波位的告警检测与确认检测的驻留时间和虚警概率为优化变量、以最大化最远发现距离为目标函数建立搜索参数优化数学模型并给出求解步骤，最后对设计方法的有效性进行仿真验证。结果表明，在总虚警概率和每个位置允许的最大驻留时间双重约束下，设计的搜索参数优化策略可以较短的帧时间获得较大的最远发现距离。跟踪负载相同时，设计的搜索参数优化策略优于均匀搜索方法和告警-确认检测方法。     

相控阵雷达捷联波束稳定方法

针对相控阵雷达系统中平台扰动引起的波束指向变化问题,提出一种捷联波束稳定方法。该方法作为独立模块实现,由角速度传感器和信号处理机组成,无需精确的初始姿态。角速度传感器感知平台扰动造成的天线转动角速度,信号处理机完成补偿角的迭代求解和波束的控制。通过算法仿真和利用单轴转台模拟平台扰动验证可得,采用捷联波束稳定方法后,雷达测量角误差明显减小,隔离度指标有了极大改善。因此,该方法能够有效地减小平台扰动对波束指向的影响,易于工程实现,适用于小型化的无人机等平台。     

随机馈相方案的仿真对比及阈值参数C的优化分析

为减小数字式移相器造成的量化相位误差,需要对每个天线通道的相位进行随机馈相处理。在相控阵雷达波控系统的随机馈相方案中对常见的二可能值法和零相位误差法进行了仿真,结合与天线理想方向图馈相的误差及多次计算得到的方差,得出二可能值法部分随机馈相方案误差较小、算法稳定,之后对部分随机馈相的关键阈值参数C的取值范围进行了讨论,得出不同波束指向下效果较好的阈值区间,最后通过遗传算法优化计算得到了副瓣电平最低时的最佳馈相编码方案。结果表明:在某个波束指向下,通过选取合适的部分随机馈相的阈值参数,能够在不影响天线指向方向的基础上降低副瓣电平;而当波束指向角越大时,阈值参数C的值越小。     

相控阵雷达长时跟踪波束调度与波形优化策略

针对相控阵雷达多目标跟踪波束调度和波形参数优化控制的问题，本文提出了一种基于马尔可夫决策过程（MDP）的相控阵雷达跟踪波束调度与波形参数优化策略，该方法以无迹卡尔曼滤波（UKF）算法为基础来估计目标的状态。首先将本文的序列决策问题建模为马尔可夫决策过程，定义了资源的效费比和长期回报率，然后与当前实际跟踪误差综合考虑作为MDP的回报函数，进而给出了调度的优化模型，最后将长时决策问题转化为动态规划算法结构进行求解，并且提出了一种并行混合遗传粒子群优化算法来求解各决策时刻的最优策略。仿真结果表明了长时策略的先进性以及寻优算法的优越性，与传统的短时策略相比，跟踪精度可提高11.17%。     

联合截获威胁下的雷达射频隐身目标搜索算法

针对基于射频(RF)隐身需求的机载雷达目标搜索问题进行了研究。通过分析实际作战中射频辐射面临的截获威胁,提出了一种基于联合截获威胁的射频隐身性能表征方法,并给出了具体的值估算方法;对机载雷达搜索任务中辐射参数的优化问题进行了建模,并采用优化算法对目标函数进行求解。通过分析典型情景下解集的分布特点,给出了从最优解集中选取最终解的方法。结果表明,提出的射频隐身性能表征方法能更好地反映截获实现过程的多域需求,提出的雷达搜索方法能够在保证探测性能的同时,提高射频隐身性能和搜索速度,能够为相控阵雷达搜索任务中参数的优化控制提供方法和依据。     

一种能量级自然云雷达图像仿真方法

针对飞行模拟训练需求,基于自然云与电磁波束相互作用的统计特性,设计了 1种自然云雷达图像仿真方案,给出了多个关键仿真模型的实现方法。通过雷达波束的子波束划分实现雷达波束充塞系数的估算,解决了波束充塞系数计算难度大的问题,并根据云的三维模型设计了雷达回波能量计算模型。通过将三维空间的计算转化到二维平面内以获取雷达波束中心与云团交点位置及参数,以此计算雷达反射率和雷达回波的距离衰减。仿真实验表明:该方法能较好地体现云对回波的衰减效应,以及波束充塞度对远距离云回波计算的影响,具有较好的实时性。     

基于传感器协同技术的雷达搜索空域研究

多传感器协同是当代先进战斗机的重要技术特征.利用数据链、电子战系统、红外搜索跟踪系统提供的目标信息引导雷达对指定空域进行小范围搜索,可以增加雷达波束目标驻留时间,提高雷达探测距离.本文给出了在外部目标信息引导下雷达搜索空域确定方法,对各种传感器的引导精度进行了分析,确定了雷达相应的搜索空域.     

Analysis of array errors and a short-time processor in airbornephased array radars

Array errors are inherent in a realistic phased array radar system. The influence of array errors on the clutter degrees of freedom and the clutter subspace in an airborne phased array radar is analyzed. Based on the presented theoretic results, a method of short-time processing followed by coherent integration is proposed for clutter suppression in airborne phased array radars. It can approximate the two-dimensional optimal processor well even in the presence of array errors, clutter fluctuations and aircraft drift, with a considerable saving in computations     

MIMO radar: snake oil or good idea?

MIMO communication is theoretically superior to conventional communication under certain conditions, and MIMO communication also appears to be practical and cost-effective in the real world for some applications. It is natural to suppose that the same is true for MIMO radar, but the situation is not so clear. Researchers claim many advantages of MIMO radar relative to phased array radars (e.g., better detection performance, better angular resolution, better angular measurement accuracy, improved robustness against RFI, ECM, multipath, etc.). We will evaluate such assertions from a system engineering viewpoint. In particular, there are serious trade-offs of MIMO vs. phased array radars relative to cost, system complexity, and risk considering numerous real world effects that are not included in most theoretical analyses. Moreover, in many cases one can achieve essentially the same radar system improvement with phased array radars using simpler, less expensive, and less risky algorithms. We evaluate roughly a dozen asserted advantages of MIMO radar relative to phased arrays.     

T 形焊缝超声相控阵检测的计算机辅助技术

超声相控阵技术在T形焊缝中的应用表现出其明显优势,但声波在T形焊缝中的辐射区域不能形象界定,且回波来源的位置得不到准确地判断。针对T形焊缝的结构编译了超声相控阵检测辅助软件,对试样中的人工孔检测表明:采用计算机辅助技术可以实现T形焊缝超声相控阵扇扫声束覆盖及回波信号的识别。     

L型构件R区的超声相控阵检测方法

 针对常规超声检测难以胜任L型构件R区检测的问题,开展L型构件的超声相控阵检测方法研究。利用超声相控阵声束灵活可控的优势,制定了线阵换能器检测L型构件R区的检测方案;基于Fermat原理,提出了相控阵检测多层介质的延迟时间计算方法;通过有限差分法数值仿真和检测试验,验证了相控阵检测方案和延迟时间计算方法的正确性;最后,对复合材料L型试样R区进行检测试验,检测结果与实际试样信息基本一致。研究结果表明,所提出的采用线阵换能器检测L型构件R区的检测方法是可行有效的。     

基于波位聚类的相控阵雷达群目标调度模型

如何有效分配有限的能量和时间资源,从而实现大量密集群目标的跟踪测量,是相控阵雷达资源调度面临的难点问题。在采用基于最小期望时间和时间槽优先占用的自适应资源调度模型的基础上,论述了基于波位动态聚类及分区识别算法的相控阵雷达群目标调度模型,详细描述了群目标调度流程图。群目标调度模型根据距离门宽度、方位俯仰波束宽度、目标速度、航迹预测误差和点迹测量误差等确定群目标的分区位置及大小,自动实现群目标的聚类和跟踪。仿真分析表明:该模型能够适应目标群的动态演化过程,实现群内外所有目标的独立跟踪,有效节约群目标跟踪时的资源开销,并已在实际工程应用中得到了验证。     

相阵列技术在民机机体气动噪声研究中的应用

麦克风相阵列测量技术是进行民机机体气动噪声研究的主要手段。针对民机机体气动噪声,开展了闭口风洞麦克风相阵列测量技术研究。提出了一种适用于闭口风洞气动噪声测量的阵列优化设计方法,分别设计了适用于民机增升装置、起落架气动噪声测量的阵列。将麦克风相阵列技术应用于某飞机增升装置缩比模型、起落架缩比模型气动噪声闭口风洞试验。研究结果显示：利用侧壁阵列清晰地识别出了增升装置主要气动噪声源,并显示出降噪措施的降噪效果;利用组合阵列,实现了较宽频率范围内起落架气动噪声源探测,识别出了起落架主要气动噪声源。     

Reduction of sidelobe self-interference in an agile beam radar

In an agile beam phased array radar, the beam is often multiplexed over several angular positions, and “listens” in each position only over an instrumented range that may be a fraction of the unambiguous range as determined by the pulse repetition period in each position. After transmitting a pulse in a given direction, the beam is switched, essentially instantaneously, to another position, after the instrumented range delay. In this second position, echoes from the first position, from multiple trips of the instrumented range, enter the one-way angular sidelobes of the first position. This interference is compounded if there are several beam positions in a pulse repetition period. The author proposes a method of phase coding the pulses in such a way that the pulse-to-pulse phase variation in each direction is orthogonal to every other phase code in the other directions. The codes are Walsh functions. These are sets of binary valued (+1 or -1) functions such that all of the functions in the set are mutually orthogonal. Not every possible number N of pulses in each direction and number K of beam positions can be accommodated, but a large variety of such combinations can be accommodated. Several examples are given. The combination of low one-way sidelobes and orthogonality (or near orthogonality) of the phase codes should provide for very stringent sidelobe self interference rejection