高级波束成形在旋转声源定位中的应用

为了使高级波束成形中的函数波束成形、压缩感知波束成形、正交波束成形在旋转声源定位中获得广泛应用,对3种高级波束成形在旋转声源定位中的应用进行了研究,从声源空间分辨率,动态范围以及声源功率积分上与传统旋转波束成形和DAMAS(deconvolution approach for the mapping of acoustic sources)反卷积作对比。仿真与实验结果表明:3种高级波束成形均可以应用到旋转声源定位中,并且均能显著提升旋转声源空间分辨率和动态范围以及拥有较高的计算效率。函数波束成形在低频段的空间分辨率低于DAMAS并且容易产生较高的声源功率积分误差。压缩感知波束成形整体性能与DAMAS相近,并且在低频段的空间分辨率比DAMAS有优势。正交波束成形在低频段容易产生声源定位位置误差,抗干扰能力较弱,并且声源功率积分整体低于DAMAS。      

频率选择表面机载雷达天线的研究

研究了降低机载雷达天线散射截面的频率选择表面(FSS)极化扭转板。根据Floquet定理利用模式电压概念建立矢量模式,对二维周期阵列的频率选择表面进行理论分析和计算。设计并加工了一种降低机载雷达天线散射载面的频率选择表面极化扭转板结构。计算和实验表明:频率选择表面的极化扭转板在雷达天线工作通带内保持与原极化扭转板的性能不变,而在工作通带外具有降低雷达散射载面的效果。降低雷达散射截面7～10dB。     

鲁棒成形极化敏感阵列波束的方法及极化估计

基于极化敏感阵列,提出了一种鲁棒成形阵列波束的方法。该方法首先将阵列的数据模型进行了重新描述,从而获得了信号波达角(DOA)和极化解耦的模型。借助于该模型并对信号的两个极化方向分别进行鲁棒约束,设计出了一个新的鲁棒空域波束空间成形矩阵,利用该矩阵可以获得信号两个极化分量的鲁棒估计。基于特征值分解的方法,最后给出了估计信号极化参数的方法。分析和数值仿真实验均表明:提出的方法,在对DOA估计误差以及阵列位置误差等造成的阵列失配具有较强鲁棒性的同时,也能有效抑制干扰和噪声,进而提升了极化参数估计的性能。     

星载多波束天线设计

给出了星载多波束天线的设计方法、步骤和参数选择原则,给出了2个区域多点波束天线和赋形波束的设计实例,并用物理光学法计算了覆盖区域的天线方向图、覆盖区增益和频率复用时的同极化波束隔离。     

利用压缩网格方法提高旋转声源定位计算效率

利用两种压缩网格方法:基于传统波束形成的CG2压缩网格方法和基于小样本数据的CG4压缩网格方法,对经典时域旋转声源波束形成(ROSI)算法进行优化加速。实验结果表明:两种压缩网格方法均不影响ROSI算法旋转声源定位效果,基于传统波束压缩形成的CG2网格方法能够提高ROSI算法的旋转声源定位计算效率1～2倍,基于小样本数据的CG4压缩网格方法能够提高ROSI算法的旋转声源定位计算效率13～18倍。除此之外,基于小样本数据的CG4压缩网格方法在相控麦克风阵列平面与旋转声源平面垂直条件下,仍能准确进行旋转声源定位。      

相控阵雷达搜索方式下波位编排与优化

分析不同波位编排方式对相控阵雷达能量需求与搜索性能的影响,给出了搜索方式下较为优化的波位编排方式。然后在分析相控阵雷达波束展宽效应的基础上,提出了非均匀划分扫描空域并对波束展宽效应进行补偿的方法,对波位编排方式进一步优化。最后利用该方法仿真分析了波束宽度与天线增益的变化,结果表明可有效补偿波束展宽效应带来的影响。     

基于声发射波束形成法的转静子碰摩故障定位

提出了一种利用声发射信号进行旋转机械转静子碰摩故障定位的方法.首先利用板波理论进行声发射信号传播特性研究,证明波束形成法在声发射信号处理中的可行性,并建立近场声发射波束形成法;之后,在旋转机械碰摩故障模拟实验台的机匣上进行断铅实验,利用近场声发射波束形成法进行定位测试,验证所提出方法的有效性;最后,将提出的方法用于转静子碰摩故障的定位,并成功地识别出碰摩故障的位置.      

三维雷达罩和天线系统雷达截面的一体化分析

将入射平面波展开成一系列三维复射线波束场,分析各波束经过多层介质雷达罩的透射与旋转抛物面天线反射后,提出了一种等效复射线源来得到最终散射场的方法。设计了反射与透射的通用自动追踪程序,可进行天线和无线罩一体化的雷达载面（ＲＣＳ）分析,给出了一个数值计算实例。     

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。     

基于阵列天线的一种GPS多径抑制方法

为了抑制多径效应对GPS的严重影响,在分析了多径效应对伪码跟踪环路影响的基础上,提出了一种基于空间平滑的改进稳健波束形成算法来抑制GPS多径效应。以直线阵为基础,采用前后向空间平滑算法对阵列接收信号进行预处理,针对各种失配,采用改进的稳健波束形成算法进行处理。该方法既可以有效地抑制GPS多径效应,又可以有效地改善伪码跟踪环路的跟踪精度。仿真实验结果验证了所提方法的正确性和有效性,具有较高的工程实践价值。     

三维旋转效应对桨叶气动特性影响的计算

在旋转的作用下,流动分离向下游延迟,结果大大改变了风力机桨叶的气动特性,这种由旋转所带来的影响被称为三维旋转效应。本文以桨叶表面边界层理论分析的结果为基础,给出了三维旋转效应对气流分离影响的解析关系,将其与非定常气动和动态失速模型相结合,并适当考虑旋转条件下桨叶翼型载荷的分布特性,使其能计算三维旋转效应下风力机桨叶的非定常气动特性.通过算例表明,当这一三维旋转效应模型与非定常动态失速模型耦合后再计算桨叶非定常气动特性时,能大大改善计算结果。     

机载共形阵天线阵列信号处理的关键技术分析

机载共形阵是机载有源相控阵天线发展的下一个目标。共形阵天线的阵元具有不同的方向性,空间分辨率算法必须考虑来波的极化问题。本文研究了空间信号波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计算法的现状,分析了一种适用于共形阵天线空域自适应波束形成的高速滤波算法。     

基于空域滤波的二维全极化散射中心快速提取

在全极化逆合成孔径雷达(ISAR)体制下,二维相干极化几何绕射(CP-GTD)模型能够精确描述雷达目标高频电磁极化散射特性。针对CP-GTD模型,提出了一种基于空域滤波的二维全极化散射中心参数快速提取方法。该方法利用空域滤波将二维全极化散射中心参数提取问题分解为多个一维全极化散射中心提取问题,进而利用一维旋转不变技术(1D-ESPRIT)分步对全极化散射中心各维参数进行联合估计,最后利用最小二乘方法获得相干极化散射矩阵的估计。此外,采用这样的分步估计过程,可以实现二维参数的自动配对。复杂度分析和仿真实验表明:该方法不仅能够显著降低运算量,并且还能获得较好的估计精度,可以有效地用于目标全极化散射中心提取。     

K频段双极化卫星通信接收相控阵天线

当前卫星互联网建设迅速推进,针对低轨卫星通信对终端天线跨星波束切换、低成本、低剖面应用需求,提出了一种K频段圆极化可切换接收相控阵天线。采用“双线极化天线+旋转馈电+移相控制”实现天线圆极化设计,将相控阵天线层、电源层、控制层、功合网络层和芯片层等多层PCB一体化集成,研制出64阵元的接收相控阵天线。测试结果表明：该天线工作频段为18.5GHz～20.0GHz, G/T值为-7.82dB/K,可实现±60°扫描,天线厚度为3.3mm。相比传统砖式相控阵天线,该相控阵天线剖面低、质量小、扩展性好,对卫星通信终端天线发展具有重要意义。     

地球磁场扭转振动的机制与效应

根据磁流体力学和太阳黑子物理学,提出了地球磁场扭转振动的一种理论.对扭转振动的机制和模式进行了简要的描述.对振动周期和日长季节性变化进行了估算,并对扭转振动过程中可能产生的其他效应进行了讨论.     

螺旋桨滑流的三维流场特性数值研究

对不同前进比下的螺旋桨滑流流场进行了三维数值模拟,并采用诱导系数来量化螺旋桨的滑流效应,结合涡流理论深入分析和研究了单独螺旋桨的滑流流场特性。结果表明:螺旋桨滑流具有加速效应和扭转效应,其分别可用轴向诱导系数和环向诱导系数来量化;滑流的加速效应沿径向呈先增后减的趋势,而扭转效应沿径向递减;滑流的加速效应和扭转效应均随前进比的增加而减弱。螺旋桨的涡系结构主要包括绕桨叶的附着涡、从桨尖和桨根逸出的自由涡、从桨叶尾缘逸出的自由涡系,以及固体壁面附面层处的涡结构。螺旋桨滑流区的流场可由轴向诱导系数、环向平均的环向诱导系数以及涡系结构共同描述。      

复杂三维外形对桨叶动特性影响分析研究

具有前突后掠、下反的复杂三维外形桨叶先进布局是未来直升机旋翼技术发展的重要方向,准确预测与分析前突后掠带下反桨叶动力学特性是桨叶结构设计和调频优化的基础。基于Hamilton原理建立了一套计及前突后掠、下反的桨叶结构动力学模型,利用UH-60风洞试验数据验证了计算方法的有效性,针对动特性影响因素如后掠角、前突后掠角、下反角和转速等方面进行了剖析,并揭示了桨叶结构耦合效应和影响机理。研究表明,后掠角会引起挥舞扭转负耦合效应,扭转频率随后掠角增加而减小;下反角会引起摆振扭转的正耦合效应,扭转频率随下反角增加而增加;与纯后掠桨叶相比,前突后掠桨叶随着前掠角的增加,扭转频率增加并减缓后掠角导致的负耦合作用,可为后续桨叶结构优化和气动设计奠定技术基础。     

变截面旋转裂纹梁横向振动特性的研究

对损伤结构进行动力特性分析是进行无损检测的重要基础,而对于旋转梁结构的裂纹损伤动力特性研究,却鲜有文献涉及。以变截面旋转裂纹梁为研究对象,对其横向振动特性进行研究,提出一种求解变截面旋转裂纹梁横向振动特性的新方法。首先利用扭转弹簧模拟裂纹效应,建立含裂纹梁局部柔度模型,然后采用Frobenius方法求解振动方程,得到方程的级数解析解,并研究裂纹位置和深度对振动频率的影响,分析不同损伤程度、不同转速工况下梁的前两阶固有频率变化情况。结果表明:本文方法是有效的,转速和损伤程度的变化并非独立影响梁的固有频率,两者间具有耦合作用机理,对于变截面梁同样成立。     

旋转状态下气膜冷却效果的数值研究

为探讨旋转状态下气膜冷却的效果,在不同吹风比和旋转数下,对带有气膜冷却的涡轮叶片进行三维数值模拟,研究了旋转效应对叶片表面冷却效率的影响。结果表明,当叶片旋转时,压力面上的冷却效率增大,吸力面上的冷却效率降低。叶片表面气膜冷却效果随着旋转数的增加而下降。旋转效应对叶片表面冷却效果的影响程度依赖于吹风比。当吹风比增大时,气膜冷却效果随着旋转数的增加而下降的趋势增大。     

一种高性能旋转四坐标全电动探针位移机构的设计

提出了新的高性能旋转四坐标全电动探针位移机构的设计技术要求指标。对设计中几个主要技术关键的处理做了分析论证。介绍了旋转探针支架必然碰到的平衡、抑制变形和扭转振动问题的解决措施。总体层次布局和旋转机构局部结构的正确处理原则,是整个设计过程的基础。鼓筒探针通道的钢带分隔密封装置完善地解决了探针通道分隔密封问题。