机载波谱仪的波浪参数反演研究

文章基于国内外波谱仪的研究成果,进行了机载海洋波谱仪原理样机研制,完成了挂飞试验,得到海洋波浪的数据,通过海浪谱反演算法,得到海洋波浪方向谱。波谱仪能较精确的测量海浪谱,验证了波谱仪方案设计的合理性,同时验证了波浪谱反演算法的有效性。     

基于粒子群算法的相控阵海浪波谱仪天线增益校正方法

相控阵海浪波谱仪是一个Ku波段真实孔径雷达,通过在小入射角下照射海面,接收海面回波功率,并去除雷达EIRP (Effective Isotropically Radiated Power,等效全向辐射功率)、天线方向图、系统损耗等雷达自身的影响因子,获取海面三维信息。这些影响因子可以在微波暗室中测量,其中EIRP、系统损耗可认为是常数量,但是,天线方向图是与入射角、方位角相关的三维变量,测量受到暗室系统精度的限制,并且,相控阵海浪波谱仪最小处理单元是雷达照亮的圆环形条带,照射的过程即是对该环形条带中的变量进行二维积分,成为一个随入射角变化的后向散射系数剖线,因此,天线方向图的微小误差,都会对海面后向散射系数剖线形状产生显著影响,出现“凹现象”问题。针对该问题,本文基于粒子群算法进行了积分天线增益的校正工作,利用机载飞行试验数据进行了算法验证,通过与同步观测浮标海浪测量结果比对,表明本算法可有效改善“凹现象”,使回波数据有效率提升了12%,为业务化的波浪谱生产提供了技术支撑。     

平稳时间序列的Hartley变换谱估计及其在遥测系统中的应用

本文给出遥测信号数据相关函数和功率谱的计算方法——快速Hartley变换(FHT),用之取代快速Fourier(FFT)算法。首先研讨了FHT法,继而讨论相关和功率谱估计、自/互功率谱估计并对两种算法的计算量作了对比。结果表明,随机数据处理软件系统对一系列伪噪声功率谱的测试结果在统计意义下与理论值一致。从而得出结论:用相关函数法对实型数据进行功率谱估计,采用FHT比采用FFT更有效。     

高超声速边界层转捩高速纹影显示

为建立适用于激波风洞边界层转捩测量的高速纹影显示技术，在Ma10条件下，采用高速纹影显示技术，研究了半锥角7°钝锥边界层中第二模态不稳定波的演变特性。试验在中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所(HAI)的FD-14激波风洞上进行。试验来流单位雷诺数为4.9×10 6 m -1 、1.6×10 7m -1 ，模型攻角0°，头部钝度有0.2 mm、0.5 mm和2 mm三种。通过对纹影图像灰度进行功率谱密度(PSD)分析得到了第二模态不稳定波的波长，对不稳定波纹影图像进行互相关分析计算了不稳定波的传播速度。基于纹影显示结果计算的第二模态波主频与PCB压力传感器测量结果符合较好，证明了纹影测量的可靠性。     

输入地震动对砂垫层隔震的影响

在地基与基础之间设置砂垫层来达到隔震和减震的目的，是建筑物隔震、减震技术研究的新领域。对地震波波形、地震波谱特性、人工波三种情况分别进行了研究，得到相应的反应谱；砂垫层剪切波速、砂垫层厚度与最大加速度的关系曲线；砂垫层刚度不同时、砂垫层厚度不同时的加速度反应谱，以期完善该理论。     

输入地震动对砂垫层隔震的影响

在地基与基础之间设置砂垫层来达到隔震和减震的目的,是建筑物隔震、减震技术研究的新领域.对地震波波形、地震波谱特性、人工波三种情况分别进行了研究,得到相应的反应谱;砂垫层剪切波速、砂垫层厚度与最大加速度的关系曲线;砂垫层刚度不同时、砂垫层厚度不同时的加速度反应谱,以期完善该理论.     

雷达测高计回波模拟设备的基带信号产生方法

回波模拟设备为雷达测高计的联机测试提供模拟的回波信号，能产生所需的基带，视频，中频和射频回波信号，基带信产生器是回波模拟设备的基础。它根据平均回波功率谱的函数表达式，在基带频谱上完成对各个参数的模拟，对于不同回波信号的模拟只需改动函数表达式的参数值，在时间轴上平移，幅度的衰减就能完全模拟要求，本文首先介绍了雷达测高计的平均回波功率谱，然后介绍了基带信号产生器的工作原理，性能指标及实现方法。     

卫星遥测功率谱分析和调制度测量方法研究

残余载波调制是卫星测控中的常用调制体制。文章从理论上给出了该体制下信号的功率谱密度表达式，得到奇次谐波谱线展宽等结论，并通过仿真和实验进行了验证。利用所得结论讨论了遥测调制度测量方法，提出通过功率谱的2阶边带进行测量可以使结果得到改善。     

基于小波倒谱模型的滤波处理技术及其在超声应力检测中的应用

在超声检测中,应力是通过超声时间延迟来测量的,而超声回波的时间延迟对噪声非常敏感。噪声严重影响应力的测量精度,噪声引起的时间延迟甚至与应力引起的时间延迟处于同一量级。而以往消噪处理都是基于盲信息,没有考虑系统响应特点,消噪效果不好,需一种有效的消噪方法。提出了一种基于倒谱模型新的滤波处理技术,从系统响应的角度,建立超声通道的小波倒谱模型,并通过对钢轨应力测试信号进行滤波处理,试验结果令人满意。     

基于功率谱形心SWF的SRM复合材料壳体脱粘缺陷识别方法

针对SRM复合材料粘接结构间隙型脱粘和紧贴型脱粘的识别问题,运用声-超声的方法进行检测,在综合分析不同脱粘类型时域和频域波形的基础上,提出采用功率谱形心SWF表征脱粘类型。实验结果表明,功率谱形心SWF能有效地对两种脱粘类型进行识别。     

一种基于数字聚束的极坐标格式算法波前弯曲补偿

提出了一种基于数字聚束技术的PFA波前弯曲误差补偿新方法,该方法首先对回波数据进行两维空域滤波和降采样,将原始的宽波束大场景数据分解成若干窄的子波束子场景数据,再结合PFA的非共面运动补偿能力,能够有效解决在雷达任意航迹条件下的PFA波前弯曲误差补偿问题,显著提高PFA有效成像场景范围。仿真数据处理表明了算法的有效性。     

对数零相位谱在雷达目标识别中的应用研究

高分辨距离像的频谱相位包含了大部分目标信息,对数零相位谱特征能够保留这些信息,且具有平移不变性。提出一种对数零相位谱最小距离雷达目标识别方法,并利用外场实测数据计算仿真,比较了最小欧氏距离与最小马氏距离准则下对数零相位谱的识别性能,同时与功率谱、幅度谱做对比,验证了该方法的可行性与有效性。     

基于小孔成像技术的中能电子成像谱仪及其空间观测结果

中能电子测量对空间辐射环境的理论研究和空间航天器的防护设计具有重要意义。北京大学研制的中能电子成像谱仪(BD-IES)利用小孔成像技术实现多方向中能电子的能谱测量。地面标定试验结果表明,BD-IES具有良好的能量线性度和较小的系统噪声,能够有效实现对中能电子的能谱测量。该仪器已成功应用在我国导航卫星上。最新测量结果表明BD-IES对中能电子的测量是成功的,其结果对于研究如亚暴注入、波-粒子相互作用等空间物理热点问题具有重要意义。BD-IES未来将被应用到"风云"等空间环境探测平台上。     

利用调频广播/电视信号的目标探测

分析了基于利用调频广播 /电视信号进行目标探测所面临的诸多实际问题 ,指出对直达波抑制和对噪声的抑制是系统工程实现的关键技术难点。研究了对消算法及超视距接收方法在抑制直达波中的利用 ,研究了基于信号循环平衡特性的信号处理方法。对实测数据的分析及仿真实验验证了所给方法的有效性。     

扩频码和数据速率选择对导航系统兼容性的影响

针对导航系统干扰计算以导航信号码片功率谱代替导航信号功率谱分析导航系统干扰大小,文章分析了数据速率、码速率和码长对导航信号功率谱的影响,提出了数据速率大于或等于码速率除码长时,可用码片功率谱代替信号功率谱：同时以CA码为例分析了真实码与替代码对系统内的干扰偏差。     

BOC调制信号的特性分析

二进制偏移载波(BOC)调制是GPS现代化后采用的新军用信号(即M码信号)的调制方式, 其设计灵活性和可变性在导航战中是非常重要的.推导并分析了不同形式BOC信号的自相关函数、功率谱、循环谱和循环谱包络切面特性,分析结果对下一步BOC信号的参数估计和模式识别具有参考价值.     

双流机场夏季雷暴多谱勒雷达回波特征分析

雷暴是双流机场夏季主要灾害性天气之一。由雷暴引起的颠簸、积冰、电击、冰雹、下击暴流和低空风切变严重威胁着航空运输的安全。而雷暴的形态各异，引起雷暴的天气形势复杂多变，准确预报难度很大。近年来随着科技的发展，多谱勒天气雷达开始运用于天气预报中，多谱勒天气雷达是定量估测区域降水、检测和预警强对流灾害天气的重要手段，为雷暴临近预报提供了有力的保障。然而，用好多谱勒天气雷达是摆在预报员面前的一个重要课题。本文从2006年夏季5-9月（2006年4月4日为初雷，由于资料缺失未包括在内）双流机场36次雷暴的多谱勒雷达回波图像入手，结合天气形势，分析并总结了各种天气形势下多谱勒雷达回波的特征，并重点分析了7月6日雷暴发生时的多谱勒速度回波图像特征，希望对双流机场雷暴的临近预报找到一些实用的方法，以利于实际工作：     

基于空间谱域的分布式无源雷达成像性能分析

无源雷达成像即利用空间中存在的多个辐射源和接收站,同时对同一目标进行多角度成像,从而获取丰富的目标特征信息,它是当前雷达成像领域的研究热点之一。文章对无源雷达成像性能的影响因素进行分析,从多个辐射源、多个接收站和目标组成的空间三维构型出发,建立了目标回波模型,推导出回波数据与点散射函数之间存在的空间谱域映射关系。以北斗卫星辐射源为例,使用后向投影（back projection,BP）算法对多点目标进行成像仿真。仿真实验从辐射源与接收站数量、辐射源与接收站排布间隔以及辐射源与接收站构型三方面,有效验证了空间谱填充与成像质量的关系,为后续无源雷达成像系统的设计提供理论支撑。     

基于卷积神经网络技术的直升机旋翼谱识别方法

针对直升机雷达回波在时频二维分布图上的分布特性,提出一种基于卷积神经网络技术的直升机旋翼谱识别方法,实现了直升机旋翼谱与其他类型目标的区分,从而有效识别直升机。当雷达工作在低重复频率(LPRF)时,直升机旋翼回波在时频分布图上呈现明显的扩展特征。通过仿真与实测数据分析,表明该特征与其他目标回波在频率维分布特性存在较大差异。利用卷积神经网络中的卷积核技术,将实测数据与卷积核矩阵进行二维卷积运算,依据输出矩阵实现了直升机旋翼谱的识别。利用实际采集的直升机回波数据进行验证,证明该方法是有效的,可应用于各种采用脉冲多普勒工作体制的雷达系统。     

机载箔条弹雷达回波的建模与仿真

飞机目标通常抛撒箔条弹来干扰雷达的工作。针对这一作战场景,首先研究分析了飞机与箔条的运动特性和雷达回波特性,导出了对于地基防御雷达而言,箔条弹在时域上可视为点目标、在多谱勒域上可不考虑其多谱勒展宽效应的结论。在此基础之上,建立了箔条干扰的数学和仿真模型,模拟并分析了飞机加箔条的运动状态和雷达回波特性。研究成果有助于揭示箔条干扰的雷达特性,评估箔条的干扰效果。