兼顾气动和近场声爆特性的伴随优化

发展气动/声爆伴随优化设计方法对于研制新一代超声速客机具有重大意义。典型的气动/声爆伴随优化设计方法分为两种：近场信号的伴随优化和远场声爆预测耦合伴随设计优化。将最新发展的基于离散伴随理论的近场声爆信号反设计与气动特性优化结合,提出兼顾气动和近场声爆特性的伴随优化策略。首先,概述了伴随方程梯度求解和提出的基于信号射线方法的近场过压提取及目标过压装配过程,并验证了优化流程中近场信号及地面波形预测的准确性。其次,针对超声速民机标模,开展了低阻优化、近场低声爆反设计、兼顾气动和近场声爆特性的伴随优化三种策略的对比研究,结果表明兼顾气动和近场声爆特性优化策略的伴随优化在综合提升气动和低声爆特性上表现更优。最后与文献中相同算例的优化结果进行对比分析,进一步证明了该优化策略在超声速民机设计中的应用潜力。     

超分辨距离-多普勒成像的动态优化方法

提出了超分辨距离多普勒成像的动态优化方法,基本思想是利用正则化图像重建方法及动态优化算法求出雷达目标反射率的最小二乘估计。还利用FFT大大提高了动态优化算法的计算效率。用B-52飞机缩比金属模型微波暗室转台实验数据和Boeing-727飞机外场实测数据进行成像的初步结果表明,采用超分辨成像方法可以获得更高的图像分辨力;或用较小的信号带宽和成像总转角,可以获得相同质量的图像。进一步研究发现,如果能充分利用成像区域中更多的先验信息,动态优化方法可望能提供更好的分辨性能。     

飞行器翼身结合部的散射特性分析

飞行器翼身结合部构成的两面角反射器是一个很强的电磁散射源,但由于其一个表面弯曲,分析这种结构的散射十分困难。采用复射线展开法和几何绕射法分别处理镜面多次反射和边缘绕射,计算了这种复杂结构产生的电磁散射和雷达截面贡献,分析了翼身两面角和机身半径等几何参数对目标雷达截面的影响。结果表明是一种有效的雷达截面预估方法,通过结构几何参数的计算机优化,可以显著地减小翼身结合部的雷达截面贡献。     

临近空间飞行器地面雷达组网优化仿真分析

简要介绍了临近空间飞行器的组成、作用及飞行特点。分析了临近空间飞行器测控面临的技术问题以及对地面雷达的需求。在未来地面雷达布站的基础上,着重对地面航区测控资源的优化利用进行仿真设计,目的是利用有限的资源获得满足临近空间目标飞行所需的测控精度信息。对多种布站方式进行优化仿真的结果表明,在以往测控方案的基础上通过合理优化布站,能够使雷达组网效率、资源开销等性能得到改善。     

空间自旋目标宽带雷达干涉三维成像方法

空间目标三维成像可为目标的特征提取、分类与识别提供重要依据。基于L型三天线干涉成像原理,提出了一种宽带雷达条件下空间自旋目标干涉三维成像方法。首先,分析了雷达发射线性调频(LFM)信号条件下,空间自旋目标在距离-慢时间平面上的成像特点,建立了基于距离-慢时间平面的空间自旋目标干涉三维成像模型;其次,针对建立的干涉三维成像模型中,不同散射点的回波在距离-慢时间平面上会相互交叠的问题,对回波曲线分离、交叉点处理以及一维距离旁瓣的影响等进行了讨论,并给出了解决方法,从而获得目标三维图像。与已有方法相比,该方法可有效克服单基雷达三维成像无法获得目标各散射点真实三维位置以及在双/多基雷达三维成像时多部雷达回波联合处理较困难的问题。最后,仿真实验结果验证了所提方法的有效性。     

空基多雷达航迹抗差关联算法

基于高斯随机矢量统计特性,推导出一种适用于探测距离较远、系统误差时变、雷达上报目标不一致等复杂环境的空基多雷达航迹抗差关联算法。分解航迹距离矢量,对消系统误差矢量得出适用于3个及3个以上雷达的航迹抗差关联条件和流程。分别设置了目标密集程度、随机误差和系统误差适应性实验验证算法性能。仿真结果表明所提算法的关联准确性和复杂环境适应性相比现有的基于参照拓扑特征的航迹关联算法（RET算法）和基于距离检测的可信关联算法（confidential算法）有较大幅度的提升。     

雷达空间电磁近场干扰分段预测方法

针对雷达装备电磁兼容的要求,提出了空间近场雷达装备之间电磁干扰预测方法。采用干扰源与接收机逐对考虑的方式,并采用逐阶段分析预测的方法,即分成天线增益、时间依存关系、互调、交调以及减敏5个阶段进行预测,极大地简化了计算。     

座舱盖外形参数多目标模糊优化

以座舱盖的亚、超音速阻力系数和前向、侧向的雷达散射截面(RCS)为优化目标,其中阻力系数由估算方法得到,RCS计算时假设座舱盖镀金属膜,雷达波全反射;以前下方、侧下方、上半球方向的视界要求以及设计变量的几何限制为约束;采用多目标模糊优化的模糊判决模型对座舱盖外形参数进行优化。     

典型标模音爆的数值预测与分析

精确预测音爆对超声速民机的研制具有重要意义。主流的音爆强度预测方法分为两步,首先通过风洞试验或CFD方法得到近场音爆过压（Over-pressure）分布,再运用修正线化理论或非线性声学理论将近场过压传播至地面,最终获得地面音爆的声压信号。本文运用典型标模对当前音爆数值预测方法的精度进行了验证和确认。在近场音爆过压分布的数值预测方面,分别考察了超声速尖点构型前缘修形尺度、不同空间离散格式和无黏/有黏流动控制方程求解对近场过压计算结果的影响。远场音爆预测方面,以LM1021全机构型近场过压分布为输入,使用基于波形参数法的远场传播工具分别考察了不同离散格式和有/无黏性计算的近场过压分布差异对地面音爆结果的影响。算例结果表明,尖点构型近场音爆预测中进行几何修形是十分必要的,使用相对合理的过渡球半径可以保证近场音爆预测精度,过大的修形尺度会对激波形状、激波和膨胀波的峰值均产生较明显的影响;就近场波形而言,熵相容格式计算得到的结果与试验测量值吻合最好,但不同离散格式导致的近场预测波形差异对传播到远场的波形关键指标（主要是最大过压和上升时间）的影响很小;是否计入黏性对近场波形结果尽管仅有小幅的影响,但将近场信号传播到远场得到地面波形时,这些细微差异会在远场波形的音爆评价关键指标上表现出明显的区别。     

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。     

机载多目标跟踪系统模型和运动补偿

研究多目标跟踪技术在机载雷达应用中的特殊问题——坐标系的选择、载机运动的稳定与补偿。建立了数学模型 ,进行了仿真研究。研究结果表明 :载机运动的稳定与补偿是机载多目标跟踪中必须重视的问题 ,并得出基于 NED和 RHV的组合坐标系下的模型 ,在机载应用中有很好的性能。优点是易于解耦、避免了非线性、降低了计算量、且有较高的精度     

基于CZT的机载并行双站斜视SAR成像算法

建立了机载并行双站斜视合成孔径雷达(SAR)的几何模型,给出了雷达回波的数学表达式,推导了它的二维频谱并对其特点做了分析。在二维频域内,先用聚焦函数对观测场景中心的点目标做精确成像,然后用Chirp-Z变换(CZT)校正中心点两侧目标回波的距离徙动,再通过方位向逆傅里叶变换得到了雷达图像。该算法利用了CZT能够处理非线性调频信号的特点,简化了处理过程,提高了计算效率和成像精度。仿真实验验证了这种基于CZT的新算法在处理并行双站斜视SAR数据时的有效性。     

机载斜视SAR改进ETF快速成像算法

 根据机载斜视SAR(Synthetic Aperture Radar)成像模式，详细推导了任意场景位置的准确传递函数，在此基础上，提出了一种改进的ETF（Exact Transfer Function）成像算法。并推导得到了算法使用中分块处理应该满足的边界条件。由于推导过程基于准确运动模型和参考距离模型，方位相位的计算不做近似截取而是做准确计算，使得该算法具有更高的相位精度。同时该算法可运行于现有的成像系统，兼容性好；对数据分块并行运算，解决了斜视情况下大距离徙动带来的问题并且提高了运算速度。最后，点目标仿真成像结果证明了算法的有效性。     

一种基于新三维随机Hough变换的航迹起始算法

针对雷达跟踪多目标时,目标点迹受杂波、噪声等因素影响,航迹起始难度大的问题,利用三维空间直线表示方法提出了一种4参数三维Hough变换算法.该算法是对传统二维Hough变换的拓展,它结合了传统的二维随机Hough变换理论,是一种新的三维随机Hough变换算法.通过该算法对理论数据和实测数据进行验证,结果表明,对于航迹区别较大的目标,该算法的航迹起始成功概率为98.5％;对于空间航迹相近的目标,该算法可成功将目标航迹从杂波中提取出来,虽然可能会出现航迹混淆,但利用目标先验信息可解决该问题,实现航迹起始.     

机载MIMO雷达空时自适应杂波对消器

针对机载多输入多输出(MIMO)雷达杂波分布呈现空时耦合特性,提出一种空时自适应杂波对消器.利用机载MIMO雷达的脉冲回波数据,构造杂波对消器的系数矩阵.通过空时自适应杂波对消器的预处理,可以有效地抑制杂波,并通过与常规空时处理算法的级联,最终可以有效提高动目标的检测性能.实现了由传统地基雷达杂波对消器向机载运动平台的推广.仿真结果表明,这种自适应杂波对消器不仅适用于正侧视雷达,对于非正侧视雷达也同样适用.     

基于Kinect三维重建的地下井室可视化方法研究

针对现有地下井室病害探测与维护方法的不足,提出了一种基于Kinect三维重建的地下井室可视化方法,以实现其三维可视化探测与维护.还提出了一种基于多项式曲面拟合的Kinect深度测量误差修正方法,利用联合双边滤波算法对深度图像数据进行预处理;结合SIFT特征匹配和改进的RANSAC算法获取相邻点云间的初始位姿,并利用基于邻域特征的ICP算法进一步实现不同视角点云的精确配准,从而获取全局一致的稠密三维点云.最后,在三维稠密点云的基础上进行曲面重建和纹理贴图,以实现地下井室真实三维重建.实验结果表明:所提方法可有效修正Kinect深度相机的深度测量误差,在0.5～4.5m的测距范围内,其三维重建精度可达2cm;在4.5～7m的测距范围内,精度也可以保持在4.5cm以内.所提重建方法可实现地下井室真实场景的三维可视化,为地下井室的探测和维护提供了技术支持.     

机载火控雷达距离拖引目标的交互式多模型跟踪方法

针对机载火控雷达中可能出现的距离门拖引欺骗,给出了一种基于交互式多模型的目标跟踪方法。把该方法和常规的单目标跟踪方法进行了仿真比较。结果表明,该方法能充分利用欺骗回波测量,对释放距离拖引欺骗干扰的目标维持较稳定地跟踪,并能获得较高的目标跟踪精度。     

用于SAR运动补偿的DGPS/SINS组合系统研究

使用考虑位置误差相关项的伪距率观测模型 ,研究了用于合成孔径雷达运动补偿的差分 GPS/ SINS伪距率组合系统。结果表明 ,组合系统的长期位置精度能达到 1 m左右。 GPS数据更新率低于 INS,在 GPS测量时间间隔内 ,组合系统的性能仅由 INS决定。虽然 INS误差随时间积累 ,在 GPS数据更新率为 1 s的情况下 ,即使采用中等精度的惯性仪表 ,其相对位置精度为厘米级 (这里相对位置精度指组合系统在 GPS测量时间间隔内位置误差的变化范围)。     

Modified Frequency Scaling Algorithm for FMCW SAR Data Processing

This paper presents a modified frequency scaling algorithm for frequency modulated continuous wave synthetic aperture radar （FMCW SAR） data processing. The relative motion between radar and target in FMCW SAR during reception and between transmission and reception will introduce serious dilation in the received signal. The dilation can cause serious distortions in the reconstructed images using conventional signal processing methods. The received signal is derived and the received signal in range-Doppler domain is given. The relation between the phase resulting from antenna motion and the azimuth frequency is analyzed. The modified frequency scaling algorithm is proposed to process the received signal with serious dilation. The algorithm can effectively eliminate the impact of the dilation. The algorithm performances are shown by the simulation results.