飞机通信自适应阵天线

自适应技术已在天线系统中得到广泛应用。尤其自适应阵天线具有抗干扰功能；天线在飞机上布阵又能实现共形阵；本文给出自适应阵天线在飞机上的布局、原理、算法及阵的主要性能。     

非均匀噪声稀疏均匀圆阵的二维DOA估计

针对在机载雷达、通信等领域有着广泛应用的均匀圆阵(UCA),研究了非均匀噪声下稀疏均匀圆阵的二维波达方向(DOA)估计.首先采用改进的相位模式方法构造非均匀噪卢稀疏均匀圆阵的波柬空间似然函数;之后,在分析非均匀噪声稀疏均匀圆阵的波束空间似然函数特点的基础上,修改了Burg的逆迭代算法以适应稀疏均匀圆阵下非均匀噪声自相关...     

改进的多目标粒子群算法综合激励受限的共形阵

针对激励限制下的共形阵功率方向图综合问题,提出一种改进的多目标粒子群优化(IMOPSO)算法.将共形阵列在激励限制条件下的综合命题,转化为激励优化和功率方向图赋形的多目标优化命题.IMOPSO算法通过引入多子群寻优、粒子聚焦距离优选、非支配解集修剪以及新生粒子微扰复制等机制,显著提高了传统多目标粒子群优化(MOPSO)算法所构建Pareto解集的优越性和散布性.IMOPSO算法成功用于12元微带柱面共形阵非赤道面的方向图综合,获得了不同约束条件下最优余割平方波束方向图综合结果集合,综合过程考虑了各阵元的互耦作用,为规划共形相控阵的激励限制提供了极有价值的参考.     

多输入多输出电磁矢量阵列雷达的DOD和DOA联合估计

研究一种基于电磁矢量传感器阵列的多输入多输出(MIMO)雷达目标波离角(DOD)和波达角(DOA)的联合估计算法.提出了一种新型MIMO雷达系统,发射阵列采用常规阵元,而接收阵列采用电磁矢量传感器,在此基础上,算法首先利用矢量传感器的内在结构特点结合子空间旋转不变性质获得目标DOA预估计,随后采用最佳加权子空间拟合算法...     

基于杂波子空间估计的MIMO雷达降维STAP研究

 多输入多输出(MIMO)雷达是近年来出现的一种新体制雷达,针对MIMO体制的机载雷达开展空时自适应处理（STAP）技术研究是值得进一步努力的方向。本文研究了机载MIMO雷达STAP技术的降维算法,通过对STAP技术杂波抑制原理进行分析,推导并得到一种基于杂波子空间的降维算法。结合扁长椭球波函数（PSWF）的特点,提出了一种基于杂波子空间估计的降维算法,并与若干降维算法的杂波抑制性能进行比较。结果表明,当存在阵元幅相误差时,该算法在保持杂波抑制性能的同时能够有效地降低STAP算法的运算量。     

平滑重构稀疏贝叶斯学习测向算法

针对二级嵌套阵列中的紧凑阵元结构易受互耦效应影响的问题,提出了两种不同的嵌套阵列结构改进方法：连续平移嵌套阵列和间隔平移嵌套阵列。通过对原有二级嵌套阵列阵元位置进行调整,形成了两种不同的平移嵌套阵列结构,这两种结构对应的差分共阵均"无孔",并且测向自由度和阵列稀疏度均大于原二级嵌套阵列。针对嵌套阵列的差分共阵测向模型为单测量矢量模型,稀疏贝叶斯学习测向算法复杂度高的问题,提出了平滑重构稀疏贝叶斯学习算法。该算法通过空间平滑重构将单测量矢量模型变为多测量矢量模型,降低了观测矩阵的维度,减小了计算复杂度。算法求解时,通过对变换后的观测矩阵进行奇异值分解,进一步降低了观测矩阵维度,利用稀疏贝叶斯学习算法估计辐射源角度。仿真表明,在信噪比和采样数相同的条件下,该算法收敛速度比单测量矢量稀疏贝叶斯学习（SMV-SBL）算法快,且测向精度高于SMV-SBL算法和空间平滑多重信号分类（MUSIC）算法;存在互耦影响时,两种平移嵌套阵列比原嵌套阵列受互耦影响小。     

基于有向元的圆柱阵列波束赋形

对其形圆柱阵列进行了波束赋形,在考虑阵元有向性的基础上,利用基于最小均方误差的自适应算法迭代得到一组最优权值,通过对阵元激励的幅度、相位进行加权调整,能够使阵列波束方向、主波束形状、副瓣电平达到给定要求：运用此方法得到共形圆柱阵列的平预波束和余割平方波束方向图,效果较好,证明此方法对于共形阵列是有效的     

跑道侵入与冲突检测的共形几何代数描述

提出一种基于共形几何代数(CGA)的跑道侵入与跑道冲突检测描述方法，以弥补欧氏空间中跑道侵入与冲突检测算法的计算结构复杂、语义不清晰及动态计算效率低等不足。首先，建立跑道保护区的共形几何代数描述，基于共形几何代数的外积运算，通过判断飞行器与跑道保护区(RPZ)各边界所在面的位置关系检测跑道侵入。然后，对飞行器保护区进行共形几何代数描述，基于共形几何代数的内积运算，通过判断飞行器保护区是否相交检测跑道冲突。最后，基于ADS-B数据，构造跑道侵入与冲突场景，利用卡尔曼滤波算法预测航迹，通过实验验证了所提方法的有效性：本文跑道侵入与冲突检测算法的运算速度比欧氏空间方法分别快1.5倍和2.2倍以上，可以更快速地准确检测跑道侵入与跑道冲突。     

基于时空结构的双基MIMO雷达多维参数联合估计

为了充分利用目标的时域特性来改善双基多输入多输出(MIMO)雷达波达方向(DOA)和离波方向(DOD)的估计性能,探讨了双基MIMO雷达在时-空模型下的多维参数联合估计问题。针对慢动目标,基于多维旋转不变技术信号参数估计(ESPRIT)算法,同时利用时域相邻两级延迟包含的时间相位差、发射阵列相邻阵元包含的空间相位差以及接收阵列相邻阵元包含的空间相位差作为旋转因子,形成旋转不变子空间,再根据矩阵、矩阵的特征值及特征值对应的特征向量三者之间的关系解决了参数配对问题,实现了三维参数联合估计。该方法在信噪比低、积累脉冲数少时,目标的DOA与DOD估计性能比不利用时域特性时有明显改善。仿真结果验证了本方法的有效性。     

基于模式空间变换的圆阵无源测向算法研究

建立了均匀圆阵测向系统模型，在其基础上利用模式空间变换方法将均匀圆阵转化为虚拟均匀线阵，使得ESPRIT算法得以应用，从而实现二维无源测向。为验证算法的可行性及可靠性，搭建了七元均匀圆阵实测系统。实验结果表明，该算法所用时间较短，且测向结果较为稳定，可应用于均匀圆阵无源测向系统。     

共形阵列天线单元极化形式的优化设计

由于共形载体曲率的影响,共形阵列天线的阵列流形具有多极化特性.为了利用共形天线阵列流形的多极化特性,提升阵列对空间目标参数的估计性能,将天线单元的极化参数引入到导向矢量建模中.更加完整地论述了共形天线阵列流形的特点.在此基础上.建立了优化设计天线单元极化形式的目标函数,基于交替优化思想.给出了共形阵列中各天线单元最优极...     

Ka波段高增益圆极化机载微带天线阵的设计与实现

设计、分析、制作了一种工作在Ka波段的4单元高增益、圆极化机载微带天线阵列。利用顺序旋转阵列和串并馈方式的微带线网络馈电,显著改善了天线的轴比带宽和驻波带宽,减少了馈线损耗,实现了高增益。采用L型微带调配枝节对贴片单元进行匹配,便于组阵,解决了阵列空间布局不合理的难题;馈电网络和天线单元集成在同一介质基板上,易于加工和制作。测试结果表明:该天线阵具有高增益和良好的圆极化特性,从而证实了该方法的正确性和实用性。本文所设计的天线由于具有体积小、质量轻、结构紧凑、易于集成等优点,在机载相控阵雷达以及卫星通信系统中具有很好的应用前景。     

任意拓扑结构的耦合振荡器阵列及其在共形阵中的应用

提出了一种利用耦合振荡器阵列实现共形相控阵天线波束扫描的新方法。建立了任意拓扑结构的耦合振荡器阵列幅度和相位动力学方程,采用图论的方法分析了稳态相位方程解的唯一存在性和稳定性,通过控制振荡器每个单元的自由振荡频率,对相位进行加权,实现了共形相控阵天线无移相器的波束扫描,最后对圆柱形耦合振荡器阵列天线进行了数值仿真,验证了该方法的可行性。     

弹载共形相控阵天线拓扑结构分析

以弹载多模复合制导雷达导引头为应用背景,在未考虑极化的情况下,首先建立了任意有向阵列的方向图函数;然后,采用同心圆等角度、同心圆等间距以及矩形栅格 3种不同配置方式,建立了锥面共形相控阵天线模型,推导了不同配置方式下天线阵列方向图函数;通过比较其方位面及俯仰面的副瓣电平,得出结论:同心圆等间距配置方式是锥面共形相控阵雷达导引头天线单元的最优配置方式。     

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.     

High Fidelity Circular Array Simulation

This describes a unique approach to performing high fidelity UHF circular array simulations on a High Performance Computer (HPC). Traditional airborne surveillance simulations have been limited in either spatial or temporal fidelity due to the expensive software and hardware requirements. Recently, advances have been made which provide the rapid deployment of high fidelity scenarios through a modular visual programming environment on an HPC. Based on the visual programming environment Khoros, the Radar Analysis Simulation Tool (RAST-K) is a flexible simulation for quickly prototyping airborne surveillance configurations containing radar system features, point targets, and USGS maps. Additionally, RAST-K has been ported to a Linux cluster to simulate realistic flight scenarios. As these scenarios involve changing characteristics between Coherent Processing Intervals (CPIs), additional interfaces were developed to control platform, target, and environmental attributes, as well as partition the simulations across the resource of processors. This paper will discuss these topics by providing an overview of the RAST-K simulation and its use in the simulation of a circular UHF antenna configuration. After which, the simulation of realistic flight scenarios through the use of the HPC is discussed, along with relevant results.     

Performance analysis of conformal conical arrays for airborne vehicles

Conformal array apertures have great potential for providing high performance, low weight systems with little or no impact to the aerodynamic design of the air vehicle. A performance analysis of conformal conical arrays for a national airborne radar application is presented. The conical array geometry is chosen for its similarity to an aircraft or missile nosecone. Performance capabilities are analyzed for a number of antenna performance parameters including scan volume, sidelobe levels, grating lobes, beamwidth, directivity, element count, and cross-polarization     

圆柱共形缝隙阵列的相位补偿方法研究

对圆柱共形缝隙阵列的相位补偿方法进行了研究。首先根据对偶原理,给出了任意方向放置的缝隙单元的远场计算公式。然后根据叠加原理推导出圆柱共形缝隙阵列的远区场计算公式,并通过相位补偿方法使共形阵列的电磁特性接近于平面阵列。最后对9×9圆柱共形缝隙阵列、其对应的平面阵列以及相位补偿后阵列的远区场实际算例进行验证分析。结果表明,通过相位补偿可以对共形阵列的电磁特性进行改善。     

Distributed Airborne Array Concepts

The improvement in SNR and detection range due to distributing an antenna array throughout the airframe and skin of an aircraft is examined. SNR formulas for three system configurations are presented and compared with that of a conventional, monostatic radar. Examples given in the paper show detection range increases as large as a factor of 4. Three additional potential advantages of the distributed array are an increase in spatial signal processing capability, an improvement in azimuthal resolution, and a potential reduction in transmitter power for fixed radar Performance so as to reduce the probability of intercept.