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。     

定向通信系统天线波束指向误差分析

对影响定向通信系统天线波束指向误差的因素进行了分析,给出了一种特殊情形下波束指向误差与姿态角的关系式,同时给出了一般情形下基于最小二乘估计的波束指向误差与姿态角关系的推导方法.给出的关系式和方法对分析定向通信系统波束指向误差提供了理论依据,有助于评估定向通信系统的波束对准情况.     

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。     

机载单通道雷达实波束扫描的前视探测

针对机载单通道雷达采用合成孔径雷达(SAR)技术、多普勒波束锐化(DBS)技术等途径难以实现载机飞行路线正前方高分辨率成像问题,研究了一种利用方位实波束重叠扫描的新型机载单通道雷达前视探测方法,讨论了提高方位分辨率的可行性和适用条件。该方法根据目标回波强度受到波束扫描增益调制的特点,通过计算修正的Capon空间谱来实现方位超分辨。模拟实验表明,所提方法能够实现机载单通道雷达的前视成像,可以显著提高波束主瓣区域内强弱临近目标的分辨能力。     

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。     

一种采用“捷联+平台”方案的新型航空重力仪

针对资源勘探等高精度应用对航空重力仪测量精度和分辨率的更高要求,在前期研究基础之上,研发了新一代采用"捷联+平台"方案的新型航空重力仪。设计了采用石英挠性加速度计和光纤陀螺的捷联式重力仪,采用了新型温度控制方案,提高了重力仪的环境适应能力。设计了稳定平台,将捷联式重力仪保持在垂直方向,隔离载机的角运动干扰,减小了重力传感器的动态误差。飞行试验表明,该方案是有效的,将航空重力仪的精度和分辨率提升到优于1mGal/3km。     

稳健的宽带信号接收波束形成方法

对于宽带信号接收波束形成,为了降低阵列中各传感器接收通道时延和相位不一致性对性能的影响,提出了一种稳健的宽带信号接收波束形成方法。首先根据接收波束指向对阵列中各传感器信号的空间时延差进行补偿,然后利用短时傅立叶变换对阵列中各传感器信号进行子频带划分,并对各子频带所有传感器信号的时延和相位进行调整并相干合成,最后将相干合成后的子频带信号综合为宽带时域波束。针对宽带线性调频信号的计算机仿真实验表明,相比于传统的波束形成方法,所提方法能够显著提高宽带信号的合成效率。     

机载卫星通信天线引导概率分析

针对某机载Ka频段卫星通信天线的使用环境,论述其天线角跟踪系统在捷联航姿设备引导下,天线主波束指向卫星目标位置的概率,分析影响天线角跟踪系统引导概率的主要因素,通过消减系统中大误差源保证了天线引导概率,通过扩展主波束指向空域提高了目标落入概率。计算数据和试验验证表明,给出的分析方法可行,设计策略有效。     

两种自适应方向图峰值副瓣控制方法比较

自适应阵列（或称自适应波束形成）目前已广泛应用到雷达、声纳和通信领域中用来抑制各种干扰（有意的干扰，杂波干扰和多用户干扰等）。在雷达应用中，为了减轻脉冲欺骗式干扰或旁瓣目标并利用单脉冲雷达来准确测量目标波达方向．要求自适应方向图具有低副瓣和稳定的主瓣形状。在实际应用中，各种失配误差将降低自适应阵列的性能．这些误差包括由于目标的波达方向不精确引起的信号指向误差，由通道失配和位置扰动引起的阵列校准误差和由小样本教引起的协方差矩阵估计误差。在此情况下，自适应波束形成的性能大大下降（干扰抑制性能变差。主瓣失真和高的副瓣）。已提出了一种基于二次约束的集成峰值副瓣控制（integrated peak sidelobe control，简称IPSC）方法。该方法可以精确地控制峰值副瓣电平并产生具有稳定的主瓣形状的自适应方向图。研究IPSC中目标信号的影响和信号消除方案以进一步提高IPSC的性能。并将IPSC方法和最新提出的基于二阶锥规划（second-order cone programming，简称SOCP）的分布式峰值副瓣控制（distfibuted peak sidelobe control，简称为DPSC）新方法在性能上进行了比较。仿真结果表明。在干扰抑制性能和方向图控制质量方面IPSC比DPSC性能优越。此外IPSC比DPSC计算高效。     

一种卫星导航接收机固定多波束抗干扰方法

自适应波束形成抗干扰性能受先验信息、通道幅相误差等因素影响较大,在工程应用中实现复杂,鲁棒性较差。针对这一问题,提出了一种卫星导航接收机固定多波束抗干扰方法,该方法将信号空间分为多个子空间,通过最优分配策略选取多个子空间分别实现固定波束指向,并相应地在每个波束后配置独立的卫星捕获跟踪通道组,然后依据最高信噪比准则在所有的子空间中优选卫星进行定位解算。该方法无需先验信息辅助,在抑制干扰信号的同时对卫星信号形成接收增益,在存在工程误差的实际条件下可达到与典型自适应波束形成算法相当的抗干扰性能,且具有鲁棒性强、更易工程实现等优点。最后,通过计算机仿真验证了该方法的有效性。     

考虑星敏感器安装误差的弹道导弹捷联星光/惯性复合制导

弹道导弹捷联星光/惯性制导是在惯性制导基础上辅以星光修正的一种复合制导方法，能够显著提高导弹制导精度。由于星敏感器捷联安装在弹体上，安装误差会影响恒星测量的精度，进而影响复合制导精度，为此提出一种在线辨识并修正星敏感器安装误差的复合制导方法。建立了星敏感器观测量与数学平台失准角、星敏感器安装误差的关系方程，在导弹主动段关机后测量3颗独立的恒星获得6个观测量，利用最小二乘法估计出失准角和星敏感器安装、误差。改进了星光/惯性复合制导的最佳修正系数确定方程，直接修正了星敏感器安装误差的影响。数值仿真结果表明：所提方法可以有效地估计平台失准角和星敏感器安装误差，提高了捷联星光/惯性复合制导的精度。     

毫米波波束编码技术在无人机智能集群中的应用

毫米波波束编码技术由于其速率高、抗干扰能力强的优点被认为是无人机智能集群通信网络的重要解决方案。但在无人机智能集群的通信场景中,多种原因造成的机体不稳定抖动会使通信波束产生小角度偏转,引起通信质量的下降,从而影响无人机集群的控制与决策。针对这一问题,提出一种面向无人机集群通信的自适应波束设计方法。首先,根据传感器回传的机体波束抖动情况建立等效信道模型,随后利用量化的信道模型参数建立目标函数并获得理想的波束编码向量,在此基础上利用几何贪婪算法对其进行分解。仿真结果表明,提出的集群波束编码方法能够有效提高均值通信速率,同时相较于其他的系数分解算法,有效降低了计算复杂度。     

Beam-pointing error compensation method of phased array radar seeker with phantom-bit technology

A phased array radar seeker (PARS) must be able to effectively decouple body motion and accurately extract the line-of-sight (LOS) rate for target missile tracking.In this study,the real time two-channel beam pointing error (BPE) compensation method of PARS for LOS rate extraction is designed.The PARS discrete beam motion principium is analyzed,and the mathematical model of beam scanning control is finished.According to the principle of the antenna element shift phase,both the antenna element shift phase law and the causes of beam-pointing error under phantom-bit conditions are analyzed,and the effect of BPE caused by phantom-bit technology (PBT) on the extraction accuracy of the LOS rate is examined.A compensation method is given,which includes coordinate transforms,beam angle margin compensation,and detector dislocation angle calculation.When the method is used,the beam angle margin in the pitch and yaw directions is calculated to reduce the effect of the missile body disturbance and to improve LOS rate extraction precision by compensating for the detector dislocation angle.The simulation results validate the proposed method.     

基于高度分集的两波束米波雷达测高方法及其应用

米波雷达的波束较宽、由于地面反射引起波瓣分裂,通常只能估高而不能用来测高.针对这一难题本文提出一种基于高度分集的两波束米波雷达测高方法.该方法采用高度不同的两个天线,利用波瓣分裂情况及相互相位关系来测量目标高度.文章分析了此方法测高的精度及影响精度的一些因素.本测高方法已应用于某型雷达信号处理机中,并取得良好效果.     

捷联制导旋转弹制导信息提取研究CSCD

以捷联式半主动激光导引头为研究对象,研究其应用在旋转弹上制导信息的提取方法。根据坐标转换关系得到旋转弹惯性系视线角解耦模型,由于导引头和速率陀螺仪具有测量误差特性,直接解耦得到的制导信息会产生较大的误差。基于视线角解耦模型的非线性,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)的方法对测量信息进行滤波处理,估计出目标的位置,从而得到捷联式半主动激光导引旋转弹的制导信息。将扩展卡尔曼滤波方法与α-β滤波方法进行对比分析,得到扩展卡尔曼滤波方法对捷联式半主动激光导引旋转弹制导信息的估计精度更高,收敛更快。     

重力测量稳定平台控制系统设计与实现

介绍了重力测量惯性稳定平台的系统工作原理.设计了一种基于DSP加FPGA架构的嵌入式控制系统.详细描述了控制系统的功能划分以及硬件实现.提出了电流、速度和位置三环回路控制方案.车载测试结果显示稳定平台能实现地垂线跟踪,验证了所设计控制系统的有效性.     

捷联导引头隔离度分析与寄生回路滤波器设计

分析了捷联导引头惯性视线角速度提取的间接解耦方法与直接解耦方法的制导回路特点以及两种方法的等效关系,推导了描述捷联导引头隔离度的表达式并讨论了隔离度对制导回路的影响。通过设计寄生回路滤波器使导引头测量信息传递通道与姿态测量信息传递通道的时频特性一致,抑制信号测量与传递过程中的噪声干扰。最后通过仿真算例验证了滤波器的有效性。     

Design of a space-based radar signal processor

Space-based radar (SBR) is capable of providing flexible wide-area coverage of air, land, and sea targets. Numerous studies have been carried out in the United States and Canada in recent years to investigate different concepts for SBR. The design of a suitable radar signal processor (RSP) is challenging due to the effects caused by the moving platform on target integration and clutter spectral spread. A candidate RSP is described that uses a corporate fed array (CFA) antenna as its primary radar sensor. The algorithmic definitions of the signal processing functions are provided; the relationships between these functions and the reasons for their location in the signal processing chain are also discussed. In addition, techniques for reducing the computational requirements are also presented     

Analysis Strapdown Navigation Using Quaternions

A brief review of the theory of strapdown inertial navigation is presented in which the attitude of the sensor box with respect to inertial space is represented by the four-parameter quaternion vector. . A 4X4 matrix R is defined which aids in relating quaternions to direction cosines and facilitates interpretation of the equations for error propagation, which are also derived. In the interpretation, it is shown that the error in the quaternion vector causes aor-(correctable) scale factor error and an equivalent tilt vector error that propagates the same way as the platform tilt vector in a gimbaled system.     

4×4单元面阵自适应天线系统的设计与实现

面阵系统所采用阵元数多,数据量大,对信号处理机的实时处理能力要求非常高。系统采用基于参考信号的LMS算法,收敛速度较快、运算量低．且易于硬件实现。系统平台采用目前流行的DSP＆FPGA架构,具有高速运算和处理能力,解决了面阵系统对实时处理机的苛刻要求。测试结果表明,系统能自适应地控制天线阵列方向图在用户信号方向产生高增益波束,在干扰信号方向产生较深零陷,并实现零误码率通信。