单站发射多站接收的空间目标激光测距技术

激光测距作为空间目标测定轨精度最高的技术,对非合作目标的测量精度比微波雷达、光电探测等技术高1～2个数量级,非常有利于非合作目标的精密定位、轨道复核及精确编目,保障在轨空间飞行器的安全。激光在非合作目标表面会发生漫反射,返回光斑弥散、回波微弱,采用大口径望远镜接收系统是必要的。鉴于大口径望远镜研制难度大,提出基于单站发射多站接收的空间目标激光测距新方法,即采用多接收望远镜增加接收面积,实现目标测量能力提升。通过分析单站发射多站接收的激光测距技术特点,基于双望远镜系统开展空间合作目标测量实验,验证了多望远镜接收激光信号的可行性,为该测距技术发展奠定了实验基础。     

一种用于深空测距的数字化锁相环设计

在深空测距中，扩大锁相环捕获范围与提高锁相环对微弱信号检测能力是一对矛盾。为解决这一矛盾，本文提出一种基于频率引导与二次混频的数字化锁相环结构，并对其性能进行理论分析和计算机仿真。仿真结果表明，该锁相环可以很好地在较大范围内实现对微弱测距信号的捕获锁定。该结构已在实际测距接收机中使用。     

一种脉冲激光测距机回波放大电路的设计

针对脉冲激光测距机宽范围测距设计了一种具有时控增益的激光回波放大电路.该电路采用时控增益技术,解决了近距离测距虚警问题,兼顾了近距离测距和远距离测距,从而扩大了测距机测距范围和性能.     

时频展缩随机共振用于航空发动机转子故障检测

提出一种基于时频展缩的随机共振算法,用于检测转子早期故障信号,该方法充分利用了随机共振检测弱信号的优势,通过引入时频展缩,消除了随机共振系统对待测信号频率的限制,实现了在绝热近似理论下,从强噪声中提取出转子微弱早期故障信号.理论分析和实测结果表明:对埋在强噪声中的未知频率的早期故障信号,采用连续的压缩算法,以获得一个适...     

火箭发动机界面回波信号增强的兰姆波技术研究

针对火箭发动机界面胶接质量检测中的回波信号微弱问题,通过利用兰姆波在单层各项同性介质中的位移分布公式,讨论了S0、A0、S1和A1这四种模式兰姆波在发动机钢壳中传播时的能量分布情况,并从理论上和实验中证明了S0和A0模式的声波能量集中于钢壳表面,且横波分量占主要成分,能够将声能最大限度地传入内部包覆层中。因此选择S0和A0模式兰姆波进行检测,能够增强深层回波信号能量,为胶接质量分析提供更有效的信息。     

从探测概率的角度评价飞机的隐身性能

采用雷达散射截面(RCS)均值来衡量飞机的隐身性能并不能给出足够充分的信息,从信号检测概率的角度来衡量飞机的可探测性可以提供更完整的信息。本文从探测概率的角度详细分析了4种典型隐身飞机RCS起伏数据与虚警概率、探测概率、探测距离、信噪比(SNR)等参数间的关系,并给出了完整的推导过程,采用此方法可以对任意飞机目标在给定雷达参数下的可探测性进行准确计算。一般在雷达性能评估中需要用到RCS起伏模型,本文对飞机目标回波信号进行检测分析时采用数值计算方法,信号的概率密度函数(PDF)直接来源于原始回波起伏信号,避免了模型拟合带来的回波特性失真,且不会产生大的计算误差。通过对比分析计算结果发现:单脉冲检测下回波信号均值中值比越大,回波取值范围越小,则信号的检测概率越小,其中均值中值比一般相差3倍以上时可以得到明显不同的检测概率;在快起伏假设下,非相参积累检测的积累脉冲数Nin即便较小,也能得到较大的信噪比增益,此增益可能大于Nin。     

基于外辐射源直达波的对消及仿真研究

利用外辐射源（如调频广播、电视、GPS等的发射信号）的无源雷达探测技术一直是国内外研究的热点。在目标检测上，直达波信号的干扰不但对通道的动态范围提出了极高的要求，同时对微弱目标回波的检测构成了限制。文中利用二元阵的方法对直达波的干扰进行抑制，并对其对消性能进行了仿真分析和研究。     

纳卫星激光反射器光机设计及激光测距分析

针对我国首个大气密度探测纳卫星高精度测轨应用需求,设计了重量约112g、有效反射面积大于1cm2、外形尺寸为Φ96mm×20mm的轻型八棱台结构被动型激光反射器,作为无功耗载荷应用于纳卫星激光精密测轨,解决了纳卫星高精度独立测轨和外部轨道精确标定问题。利用地面激光测距台站开展卫星跟踪和精密测量,提供亚厘米级精度的激光测量数据。根据激光雷达测距方程及地面测距系统参数,分析了纳卫星激光回波信号强度,以及激光观测数据精度。测量结果表明,纳卫星激光反射器设计结果与实测数据相符,测距数据精度达8~9mm,可以满足纳卫星高精度激光测距要求,并支持卫星精密定轨及大气密度探测科学任务。     

基于相频约束的航天器定时技术

双向相干测距测速体制是最常用的航天器测量体制,是一种闭环体制.与之相比较,开环测距测速可以在信号更微弱的情况下获取到观测量,在深空任务中有着独特的意义.然而,开环测距也面临棘手的技术难题——高精度航天器定时技术.针对该难题,在保持现有航天器信号体制的基础上,阐述了基于遥测信号和测距侧音信号（差分单向测距DOR信号可看作侧音信号）间相频约束的航天器定时原理,研究了侧音频率最优化设计方法,给出了“器上发射测站接收”的初步实现方案,为后续开展工程应用奠定了基础.     

基于互相关和混沌振子阵列的转子早期碰擦故障检测

为了提高早期故障检测的准确性和有效性,提出了运用互相关去噪和构建混沌振子阵列,通过阵列扫描实现早期微弱故障的多个特征频率信号检测的方法.该方法将经过互相关去噪后的信号送入到混沌振子检测阵列中,让其作为混沌检测系统周期策动力的一部分,通过混沌检测系统相轨迹变化检测出表征同一微弱故障的多个频率信号.飞机转子系统早期碰擦故障检测为例验证了该方法的可行性.      

Radar measurement extraction in the presence of sea-surface multipath

In the presence of sea-surface multipath monopulse radar signals from a low elevation target have three alternative paths in addition to the direct (radar-to-target) path due to reflections from the sea surface. The specular reflection causes significant signal fading. The diffuse reflection causes an approximately constant bias to the in-phase component of the monopulse ratio, which is the standard extractor of the direction of arrival (DOA) in the monopulse processing. The diffuse reflection also causes higher standard deviation to the in-phase component of the monopulse ratio. We propose a maximum likelihood (ML) angle extraction technique for low elevation targets of known average signal strength having a Rayleigh fluctuation. The results show that this method reduces the error of the estimated angle compared with the conventional monopulse ratio estimator. Subsequently, the ML angle extractor is modified for the unknown average signal strength case. This modified angle extractor has only a small performance degradation compared with the known average signal strength case, but it performs much better than the monopulse ratio based estimator. An algorithm to calculate the accuracy of the estimated angle (or height) is also presented. This angle extractor reduces the root-mean-square error (RMSE) by more than 50% in the signal processing stage when used in a low flying target tracking scenario. The same algorithm can be used to track sea skimmers.     

一对一遭遇时飞机生存力-探测时间解析模型

 考虑探测事件的发生时间对开火、击中以及杀伤事件的影响,分析飞机与威胁的一对一遭遇情形,推导出飞机遭遇打击的次数的概率分布以及特定打击次数下飞机的生存概率,最后得到了一对一遭遇飞机生存力 探测时间的解析求解公式。该解析模型精确考虑了威胁与飞机遭遇的全过程,包括：探测,跟踪、开火以及重新装弹、开火等。根据该模型,不仅可以计算一对一遭遇飞机生存概率,而且可以方便地绘制生存力随平均发现时间、一次打击杀伤概率等参数变化的曲线。算例和分析结果表明该模型计算简便、合理有效。     

基于相关与小波变换相结合的弱信号检测

针对强噪声背景中的弱信号检测问题,在传统的相关检测方法的基础上,利用小波良好的去噪性能,提出了相关检测与小波变换相结合的弱信号检测方法。仿真结果表明,该方法优于传统的相关检测方法,无须知道有用信号的先验知识和同步信号便可以有效的检测周期性弱信号,并获得更高的输出信噪比。     

基于统计置信度的湍流检测门限确定方法

机载气象雷达是检测飞行中湍流的重要设备,对于保障飞行的安全具有重大意义。它通过判断回波信号谱宽是否超过门限来检测湍流,关键在于检测门限的设定。将其看成一个统计问题进行解决,提出了利用统计学中置信度来设置门限的方法,根据湍流微粒的概率分布推导了置信度与检测门限的关系,并利用其进行检测门限设置。最后利用仿真的气象雷达回波信号进行了实验,实验结果表明提出的方法能够检测出实验中设置的湍流区域．验证了方法的有效性．     

复合材料紧固孔分层激光超声量化表征试验

提出解决飞机复合材料结构紧固孔分层检测问题的途径。基于激光超声技术,进行复合材料紧固孔分层的量化表征试验。制备碳纤维增强复合材料紧固孔试样,根据复合材料中激光超声的激发参量选取原则,利用材料受脉冲激光辐照作用产生的热弹效应激发超声波,提取表征紧固孔区域分层缺陷的超声信号;分析影响缺陷表征准确度的关键因素,发现脉冲激光光斑尺寸（直径1~5 mm）变化对紧固孔分层的表征不产生显著影响;基于穿透法和脉冲反射法进行激光超声C扫描检测,得到紧固孔区域分层缺陷的形状、尺寸和位置特征。研究结果表明,利用激光超声技术的非接触式激发、接收和高分辨力特点,可以准确测得紧固孔区域分层缺陷导致的波反射和衰减,有效表征飞机复合材料结构的紧固孔分层缺陷。     

Sequential track extraction

Sensors like radar or sonar usually produce data on the basis of a single frame of observation: target detections. The detection performance is described by quantities like detection probability Pd and false alarm density f. A different task of detection is formation of tracks of targets unknown in number from data of multiple consecutive frames of observation. This leads to quantities which are of a higher level of abstraction: extracted tracks. This again is a detection process. Under benign conditions (high Pd, low f and well separated targets) conventional methods of track initiation are recommended to solve a simple task. However, under hard conditions the process of track extraction is known to be difficult. We here concentrate on the case of well separated targets and derive an optimal combinatorial method which can be used under hard operating conditions. The method relates to MHT (multiple hypothesis tracking), uses a sequential likelihood ratio test and derives benefit from processing signal strength information. The performance of the track extraction method is described by parameters such as detection probability and false detection rate on track level, while Pd and f are input parameters which relate to the signal-to-noise interference ratio (SNIR), the clutter density, and the threshold set for target detection. In particular the average test lengths are analyzed parametrically as they are relevant for a user to estimate the time delay for track formation under hard conditions     

非合作无源探测中的假设检验弱目标检测方法

在非合作无源探测系统中,弱目标回波不仅会受到强直达波、强多径的干扰,还会受到强目标的掩盖干扰,因此很难对其进行有效检测。为了解决这一问题,提出了一种基于多择复合假设检验的弱目标检测方法。首先将接收信号投影到多径干扰的正交补子空间内,以消除强直达波和强多径干扰,然后将目标检测看作一个多择复合假设检验问题,建立了与之相应的基本框架模型,利用最大后验估计方法对目标时延、多普勒频移及信号幅度等参数进行估计,构造检验统计量,设置相应的门限,根据假设检验结果,逐个消除强目标干扰从而达到检测弱目标的目的。仿真结果表明,本方法可以有效抑制强直达波、强多径及强目标干扰,有效检测出弱目标,且虚警率低。     

飞行控制系统故障检测方法研究

以某型飞机为研究对象，论述了一种基于模型的自修复飞行控制系统故障检测方法。首先提出了通过等价空间法产生残差序列，并对残差序列进行概率比检测，以获得一定置信度下的检测结果。同时舵面损伤故障的概率比检测采用预警检验、校验检测与隔离检测相结合的方法。最后，对所设计的故障检测方法进行了数字仿真研究。仿真结果验证了该方法具有较高的准确性和实时性，为飞行控制系统故障检测提供了一种有效的手段。     

一种基于极大似然估计的信号盲抽取算法

针对盲信号抽取问题,根据极大似然估计原理,给出一种基于极大似然估计的分步盲抽取算法。根据信号不同的延时特性确立抽取信号,完成第一步抽取。由于初步抽取信号存在噪声污染,根据极大似然估计,估计抽取信号的概率密度函数,确立优化代价函数,利用自然梯度方法进行优化,确立最终抽取向量迭代方式,完成对抽取信号优化处理。通过仿真证明算法具有良好的收敛性和抗噪性,在SNR17 d B时,抽取信号与源信号的相似度达到95%。