基于数值计算的机载SAR空变运动补偿算法

针对机载合成孔径雷达(SAR)高分辨率宽测绘带(HRWS)成像问题,在分析结合两步运动误差补偿的距离徙动算法基础上,提出一种基于数值计算的空变运动误差补偿算法。通过对粗聚焦图像进行分块,在子块的两维波数域进行空变运动补偿,补偿的相位包括方位相位误差、距离相位误差以及方位和距离的耦合相位,因此该算法在复杂航迹、高分辨和宽测绘带情况下仍具有较好的鲁棒性。最后对SAR仿真数据和实测数据进行处理,并与结合两步运动误差补偿的距离徙动算法进行比较,处理结果表明该算法能够更好地补偿空变运动误差。     

基于距离子带的机载SAR高精度多级空变运动补偿

运动补偿（MOCO）是机载合成孔径雷达（SAR）获取高质量图像的关键,超高分辨率成像中,如何精确、高效地校正空变运动误差仍是很大的挑战。本文提出了一种改进的多级空变运动补偿方案,兼顾处理的精度和效率。首先,采用一步运动补偿法有效去除运动误差的距离空变分量,避免引起额外的距离徙动校正（RCMC）误差。同时,修正视线方向误差的传统计算方式,保证相位精度的前提下结合距离子带实现无插值的近似距离包络补偿。然后,利用距离子带降低残余方位空变误差的距离空变性和对方位时频关系的影响,显著改善宽波束情况下的聚焦效果,降低孔径依赖补偿算法的运算量。最终分辨率达到0.1 m,具有实际工程应用价值。点目标仿真和实测数据处理验证了所做的研究。     

面向神经网络加速器的近似加法器的电路设计

近似计算单元以一定的计算误差换取更低功耗,近年来在神经网络加速器中得到应用。本文通过研究不同近似加法器的误差特性、在典型神经网络应用中的结果以及功耗节省情况,对神经网络加速器进行最优近似设计。首先利用MATLAB对近似加法器建立数学模型,分析平均误差距离等误差特性,用HSPICE设计电路进行功耗仿真,为近似加法器在神经网络上的应用提供指导原则。用Python搭建多层感知机和卷积神经网络,设计两层结构的近似加法器算法模型,替换网络中的精确加法器,研究不同误差特性、不同近似位宽的加法器对神经网络各个指标的影响。研究表明,平均误差小的近似加法器对输出质量影响小,且近似位宽存在阈值,超过阈值会导致输出质量骤降,同时近似加法器能大幅降低计算功耗,而通过提出的输出质量—功耗收益可以找到整体收益最高的设计。本文提出的方法能高效系统地为神经网络加速器进行最优的近似设计。     

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。     

编队飞行小卫星空间状态测量方法研究

介绍了编队飞行小卫星特点，提出了小卫星空间状态测量方案。着重论述了星间相对状态自主测量方法，计算了伪码和载波相位跟踪环路、时钟基准频差以及测量设备延迟带来的星间相对距离测量误差，讨论了降低误差的方法。在对误差项进行综合分析后，得出相对距离测量误差可达到厘米级的结论。     

基于最小熵的多通道SAR系统相位误差估计与补偿

采用多通道合成的方法来增加信号带宽,是提高合成孔径雷达(SAR)系统距离分辨率的一种有效技术手段。针对多通道间相位失配的问题,建立了通道相位误差的频域多项式模型,提出了一种基于最小熵的通道相位误差估计与补偿方法。以距离向压缩脉冲图像的信息熵作为目标函数,误差多项式系数为估计变量,基于最小熵准则建立了相位误差的最优化估计模型。该方法能有效弥补内定标或外定标方法的不足,且不依赖于成像场景的地物类型,只需抽取少量回波数据作为误差估计的样本,具有耗费存储空间少、收敛速度快、不损失信噪比的优点。对不同场景的八通道实测数据进行了处理,实验结果验证了本文方法的有效性和稳健性。     

一种超高分辨率机载聚束SAR两维自聚焦算法

受运动参数测量误差和大气扰动等因素影响,合成孔径雷达(SAR)图像通常会发生散焦,利用自聚焦对散焦的SAR图像进行后处理是一种有效的重聚焦手段。传统的自聚焦算法都只是针对方位一维相位误差的估计和补偿。随着成像分辨率的提高,自聚焦时残留距离徙动的校正成为SAR成像面临的一个新挑战。本文推导得到了极坐标格式算法处理后残留距离徙动和方位相位误差的解析表达式,分析了两者之间的内在关系,并利用该关系,提出了一种能够同时进行残留距离徙动和方位相位误差补偿的两维自聚焦算法。实测数据处理结果表明,在残留距离徙动效应不可忽略的条件下,该方法能够极大地改善原有自聚焦算法的聚焦性能。     

一种基于高阶统计量的SAR图像自聚焦算法

 提出了一种基于高阶统计量分析的相位误差估计算法,用于SAR 图像自聚焦。该算法从复图像域出发,通过循环移位及加窗处理孤立强点目标,利用高阶累积量对高斯噪声的抑制能力,在距离压缩相位历史域估计相位误差。由于避免了对加性噪声及干扰很敏感的差分运算,相位误差的估计结果有很好的鲁棒性。仿真及实测数据的处理结果证明了该算法的可行性。     

非等间距相关系数平稳序列分析方法

工程实际中由于数据缺损或受测试条件所限,常常得到非等间距的时间序列。而传统的时序分析方法只适用于等间距采样的数据,目前工程上对这类问题通常采用插值等近似处理方法,这往往导致较大误差。本文提出非等间距相关系数平稳序列的概念,建立了非等间距相关系数平稳序列自回归模型,给出了非等间距相关系数AR(p)序列的精确极大似然估计和条件极大似然估计,能够高精度地确定非等间距序列的均值函数、方差函数和相关系数函数。      

机载SAR反投影图像自聚焦处理方法

反投影算法(BPA)是一种经典的时间域合成孔径雷达(SAR)成像处理方法。BPA对回波数据插值累加得到图像,运动误差导致的目标散焦沿不同的倾斜角度存在,无法直接应用现有的自聚焦算法。为此,提出了一种新颖的BPA图像运动补偿方案。基于反投影数据运动相位误差和距离徙动分析,研究了修正投影栅格成像,从而去除重建图像中目标散焦方向的空变特性。在中低分辨率配置下,重建SAR图像能够直接应用相位梯度自聚焦(PGA)等进行运动补偿。点目标仿真实验和实测数据结果验证了该算法的有效性。     

平行混合的变比热准确解与次准确解

在变比热平行混合计算中，一般多以近似等比热比ｋ处理。变比热气动函数式的推导，提出了解此问题的有力工具。本文较详细地介绍了五ｋ准确解及三ｋ次准确解，证明次准确解足够近似，而定比热解则误差很大。     

面向目标航迹融合的坐标变换运用技术

测量数据在大区域内投影变换不可避免地会引入偏差,如果不纠正这种误差,会影响航迹滤波和状态融合后目标位置、航向、航速的统计精度。文章提出以CGCS2000坐标系为基础的坐标变换运用方法,包括融合计算公共坐标系原点选择方法、目标状态误差协方差矩阵旋转模型。仿真分析结果表明,该方法在保持计算量不变的情况下,能够克服大区域情况下坐标投影给海上情报处理系统带来的正北指向误差和距离变形误差,提高航迹融合正确率和估计精度。     

基于二维逆滤波的机载SAR 自聚焦算法

在聚束合成孔径雷达(SAR)自聚焦处理时,残留距离徙动(RRCM)必须在自聚焦处理之前完全去除,否则 将会严重降低自聚焦的性能。本文提出了一种基于二维逆滤波的自聚焦算法,该算法在补偿相位误差的同时也补 偿掉距离和方位的二维耦合相位,消除了RRCM对自聚焦的影响,提高了逆滤波自聚焦算法的性能。最后通过实 测数据处理验证了本文提出的二维逆滤波自聚焦算法的有效性。     

自由分子点源法在非均匀出口羽流场模拟中的应用

为满足高空稀薄流工程估算的精度和效率需求，将Woronovicz自由分子点源模型推广至非均匀出口发动机羽流场的计算模拟。采用分格技术剖分得到多独立点源，以此解决出口平面参数的非均匀性问题。10N双组元发动机羽流的质量和压力计算结果同实验符合良好，验证了自由分子点源模型的有效性。某实验型喷管羽流计算表明，点源模型在远场与DSMC方法基本吻合．两者误差在引入非均匀出口条件修正后得到显著改善。     

液体火箭发动机铣槽推力室三维壁温分布计算

采用三维有限元模型对液体火箭发动机铣槽推力室进行了壁温分布计算。边界条件按一维经验公式处理。计算中比较了不同冷却剂流量。不同铣槽肋厚及肋数对温度分布的影响，并与一维简化肋模型的计算结果进行了比较，表明三维计算的温度分布规律更加合理。在小冷却剂流量、大肋厚情况下，周向温度分布不均也很严重。设计中对壁温进行三维分析是非常必要的。而对于高密肋，一维简化肋模型具有良好的近似性。     

风洞模型变形单相机测量误差分析与补偿算法

从描述像空间坐标与物体空间坐标之间几何关系的共线方程出发,推导了风洞模型变形单相机测量试验中展向坐标不变假设诱导的物体空间坐标计算误差的公式。针对2m量级风洞试验段,分析了相机位于不同安装位置对坐标计算误差的影响。基于弹性变形中大展弦比风洞模型剖面近似保持刚性的物理特性,提出了一种展向位移补偿算法,用于减小或消除展向坐标不变假设诱导的空间坐标计算误差。最后,采用数学仿真方法对提出的展向位移补偿算法进行了评估,数据结果表明:在模型表面RX/RY和RZ/RY存在奇性、空间坐标计算结果误差较大需要修正的情况下,该补偿算法可以得到比较准确的展向位移计算结果,从而将空间坐标计算误差控制在比较合理的范围内。     

北斗三频载波相位组合与相对定位研究

通过分析北斗二代一期三频载波相位观测量间误差的相关性,提出基于解算不定方程求解特定波长和电离层延迟下噪声最优的线性组合系数;分析了不同类型组合观测量的误差特性,鉴于由不同原始载波相位观测量组成的各种线性组合在模糊度解算、电离层延迟修正等方面的优势,选择了三组宽巷组合作为中长基线模糊度解算的推荐方案。在此基础上,利用北斗三频接收机进行了4次40km范围内的静态基线相对定位试验,分析了北斗三频组合观测在中长基线情况下模糊度固定的效率和相对定位的精度。结果表明,推荐的三组宽巷组合方案至多需要5次测量即可准确固定模糊度;在10km范围内采用北斗单频测量的相对定位精度与采用三频组合测量的精度相当;超过20km之后采用北斗多频消电离层组合的相对定位精度明显高于单频测量,最多能够提高71.4%。     

反向交叉眼对单脉冲雷达干扰效果分析及仿真验证

交叉眼干扰被认为是对单脉冲雷达干扰最有效的方式之一。基于雷达方程建立了隔离平台回波下的两点源反向交叉眼干扰模型，推导了交叉眼干扰欺骗角一般性公式，研究了干扰机发射天线间距、干扰平台旋转角和干扰机相对雷达之间距离等参数变化对角度欺骗效果的影响，并依据单脉冲雷达接收机获取角度的信息处理流程，建立了单脉冲雷达接收机仿真模型，对交叉眼数学模型的正确性和局限性进行了分析。研究结果表明：单脉冲雷达越靠近两点源交叉眼干扰机中心线、干扰机两发射天线间距越大、与干扰机距离越近时，角度欺骗效果越好；单脉冲雷达的欺骗角度随着与干扰机距离的接近呈指数式增大；数学模型和仿真模型计算的单脉冲雷达角度误差最大值随干扰机天线与雷达天线中心连线的夹角的增大呈指数化增长。研究可为交叉眼干扰工程设计作参考。     

随机馈相方案的仿真对比及阈值参数C的优化分析

为减小数字式移相器造成的量化相位误差,需要对每个天线通道的相位进行随机馈相处理。在相控阵雷达波控系统的随机馈相方案中对常见的二可能值法和零相位误差法进行了仿真,结合与天线理想方向图馈相的误差及多次计算得到的方差,得出二可能值法部分随机馈相方案误差较小、算法稳定,之后对部分随机馈相的关键阈值参数C的取值范围进行了讨论,得出不同波束指向下效果较好的阈值区间,最后通过遗传算法优化计算得到了副瓣电平最低时的最佳馈相编码方案。结果表明:在某个波束指向下,通过选取合适的部分随机馈相的阈值参数,能够在不影响天线指向方向的基础上降低副瓣电平;而当波束指向角越大时,阈值参数C的值越小。     

基于多项式聚焦矩阵的宽带信号到达角估计性能分析

对宽带信号采用基于多项式聚焦矩阵的方法进行到达角估计,并进行了计算机仿真。计算机仿真表明,多项式聚焦矩阵具有计算量小、抗噪性好、能对相干信号进行到达角估计的优点,但需要满足阵元间距远小于信号半波长的条件。当阵元间距不满足该条件时,会引入较大的估计误差。