Control and utilization of range-dependent beampattern with waveform diverse array radars

The transmit antenna beampattern of the phased array radar is only a function of angle, limiting its ability to discriminate the targets from the same direction. Recently, the waveform diverse array radars expand the angle-dependent beampattern to an angle-time-range-dependent three-dimensional function by modulating the frequencies/time delays/phases across different transmit antenna elements. In this respect, extra Degrees-of-Freedom (DOFs) in the range domain are achieved, which opens up an innovative way to fulfil the tasks with enhanced system performance by jointly using the angle and range information. This paper summaries the developments of waveform diverse radars, including the Frequency Diverse Array (FDA), the Space-Time-Circulating-Array (STCA), and the Element-Pulse-Coding (EPC) frameworks, with emphasis on the analysis of the range-dependent beampattern from the basic properties upon how it is controlled. Moreover, the most recent advances of utilizing such a range-dependent beampattern in target detection, parameter estimation and identifiability, clutter suppression, jammer suppression and Synthetic Aperture Radar (SAR) imaging are discussed.     

多个空间高斯源信号情况下成组三维图像特征提取方法

针对功能磁共振成像数据中含有多个高斯信号源的盲源分离问题,介绍了一种成组典型相关分析方法(Group BSS-CCA)。这个方法的组分析框架参照了GIFT工具箱中的Group ICA算法,具体的典型相关分析方法应用的是Friman等人提出的BSS-CCA算法。以验证该方法的有效性为目的,设计了仿真实验;结果表明,该方法能较好识别出混合在人脑功能磁共振成像数据的2个空间高斯信号。Group BSS-CCA算法对研究人脑的功能磁共振成像数据具有较高的实用价值。     

基于低比特量化神经网络的红外目标识别方法及其FPGA实现

红外目标识别系统成为航空航天、无人驾驶等军事和民用领域中一项至关重要的技术。红外目标识别算法是红外目标检测识别系统中的核心之一。传统红外目标识别技术往往依赖人为的特征选择，无法对复杂困难的红外目标实现高效、准确的识别。本文提出了训练中反量化与通道级量化相结合的量化策略，有效减小量化误差对网络模型性能的影响。实验结果表明:本文提出的低比特量化算法在红外数据集上有着优异的表现。在硬件部署方面，本文提出了更加高效的卷积计算单元，提高了硬件资源的利用率，同时也达到了更高的峰值性能。最终，在PYNQ-Z2嵌入式现场可编程门阵列(FPGA)上进行验证，系统在150 MHz的时钟频率下达到了90.6 GOP/s的峰值吞吐率，其功耗为2.5 W。     

典型亚声速飞翼布局无人机红外隐身特性分析

隐身技术作为提高作战生存力的关键环节,是复杂对抗环境下武器装备信息化作战的最重要技术指标。飞翼布局以其独特的隐身优势,成为无人作战飞机首选布局形式。文章以超低RCS亚声速飞翼布局无人机平台为基础,从多频谱隐身特征平衡设计出发,针对其采用低发射率材料前后的红外隐身特性进行了对比分析,验证了红外隐身措施的有效性。     

碳纤维复合材料层板冲击损伤的空气耦合兰姆波成像检测

非接触式超声兰姆波方法能够对大面积复合材料板材进行快速检测,在自动成像检测上有着突出的优势。针对碳纤维/树脂基复合材料(CFRP)层压板采用空气耦合超声探头激励出A0模态兰姆波。在含冲击损伤的层板试样的同一侧激发和接收兰姆波进行扫描检测,针对冲击损伤区域以互相正交的两个方向进行兰姆波扫查,获得了不同位置的检测信号。对比在有无缺陷处板材中兰姆波传播信号的特征,对采集信号进行频域分析,以无缺陷处信号值为基准,利用信号差异系数(SDC)作为特征值,将扫查信号数据采用特征值全加和全乘的数据融合方法进行了缺陷形貌重构成像。成像结果能够良好的体现出冲击损伤的位置和两个方向的尺寸大小。     

轴对称分开排气喷管改混合排气喷管设计方法

为将涡扇发动机轴对称分开排气喷管改型设计为混合排气喷管以获取混合推力增益且改变其红外辐射(IR)特征，提出了一套基于CFD数值计算评估的轴对称分开排气喷管改型设计方法。研究结果包括:①提出了内、外涵气流不同程度掺混时推力的估算方法，估算值与真实值的误差在所研究参数范围内不超过0.005；②分析了内、外涵气流掺混对改型设计的影响，喷管外涵气流与内涵气流的总压比在0.8~1.5之间且掺混度大于0.1时混合排气最有可能产生推力增益，且掺混越好，增益越高；③轴对称分开排气喷管改型设计为带环形混合器的混合排气喷管后，推力系数增加0.0087~0.0126，而采用波瓣混合器时喷管的推力系数则增加0.0289；④相比于分开排气，混合排气喷管在0°~15°方向上的红外辐射强度有所增加，但在其他所有方位角上均大幅下降，最大降幅为77.5%。      

球面收敛二元喷管出口三角形锯齿对气动和红外特性的影响

通过数值计算研究，分析了喷管出口锯齿修型对涡扇发动机排气系统球面收敛二元喷管气动及红外特性的影响.结果表明:相对于基准喷管，喷口锯齿修型均造成排气系统推力系数和总压恢复系数的下降，且齿底角越大，推力系数的损失越大.比较而言，内缩型锯齿修型方式对排气系统气动性能的影响最小，但导致排气喷流和总体红外辐射强度在±15°探测角附近的较大增强；外伸型锯齿修型对排气系统气动性能的影响最大；30°齿底角的等面型锯齿修型综合性能较优，对推力系数和总压恢复系数的影响微弱，同时在-30°~0°,0°~30°的探测视角内体现出一定的红外辐射抑制作用.      

利用多尺度区域权重的红外可见光图像融合

针对红外、可见光图像融合，提出了一种利用多尺度区域权重的方法，获得既具有良好视觉效果又能保留和继承特征细节的融合结果。首先，通过改变平滑滤波的参数构建多尺度分解，获得一系列具有不同细节的双波段图层；其次，基于每一图层生成区域权重图，实现双波段图层融合;最后，利用适当的系数对融合后的图层进行合成，获得最终的融合结果。通过对比实验结果的主客观评价分析，证明本文方法能够产生最佳视觉效果的融合图像，能保留和突出原始双波段图像中的细节与特征，并能获得最佳的客观评价指标。     

Improving aircraft aerodynamic performance with bionic wing obtained by ice shape modulation

For Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) with limited electrical power to achieve effectively anti-/de-icing at the leading edge of the wing, a strategy of ice shape modulation was proposed. Isolated simulated ice shape pieces printed by 3D printing technology are mounted on a NACA0012 finite wing model, and its lift/drag coefficients and suction-side velocity fields are measured by the six-component force balance and the Particle Imaging Velocimetry (PIV), respectively. The ratio of the spanwise length of a single ice shape piece to chord length and the spanwise length of the non-icing area between the two adjacent single ice shape pieces are defined as dimensionless ice shape length (w/c) and dimensionless modulation ratio (w/λ), respectively. The results indicate that for a fixed w/λ, the wing lift coefficient first increases and then drops with increasing w/c, and a peak value exists when w/c is between 0.1 and 0.2. The lower the w/λ is, the higher the wing lift coefficient will be. The periodical variation of the flow separation area along the spanwise direction is attributed on the one hand to the acceleration effect of the flow field in the non-icing area which reduces the separation area, and on the other hand to the cross-flow caused by the streamwise vortices from the non-icing area to the icing area which promotes the mixing of the flow field (similar to vortex generators). The obtained modulation law is verified through flight tests and provides guidance for the use of ice shape modulation scheme for UAVs that cannot be completely anti-/de-icing under severe weather conditions.     

基于YOLOV3的改进目标检测识别算法

经过近几十年不断的研究和发展，红外目标检测识别在侦察、导弹制导等领域取得了卓越的成就和广泛的应用，亦成为当今的热门话题。为进一步提高模型的检测识别性能，提出一种基于YOLOV3改进的目标检测识别算法。首先，通过分析红外目标的检测特性，改进了原始算法的特征提取网络，融合KL-LOSS，在原网络预测目标位置的基础上，进一步预测了位置的准确度标准差，并结合Soft-NMS算法用于改善网络的检测准确度;其次，针对红外目标相对三通道彩色图像的特征量少的问题，在检测层前融合了SKNET模块，使网络更加关注目标的有用特征;最后，给出改进网络训练的新的损失函数及前向传播算法流程。实验结果表明:改进的KS-YOLO网络在目标域(实拍空中红外目标数据集)上的平均AP性能值要优于原来的YOLOV3网络2.4个百分点，预测时间比YOLOV3实用性更好、更快。