W波段UAV MISAR实时成像运动补偿方法

建立了实时成像正侧视合成孔径雷达(SAR)运动误差模型,采用了一种基于惯导和相位梯度自聚焦(PGA)运动误差估计的中心波束平面运动补偿算法。该算法对回波包络和相位进行分开补偿,利用惯导数据把带有运动误差的回波包络拉直,再利用相位梯度自聚焦算法对回波进行相位误差估计并补偿。针对实时成像的时间少、运算量大、运算资源受限等特点,该算法取消了距离徙动校正的步骤,将运动误差矢量在斜距平面投影并完成包络校正和相位误差估计。该方法运算量小,同时能满足分辨率要求。仿真结果表明:该方法能够得到质量较高的SAR图像。     

步进频雷达目标ISAR成像运动补偿新方法

分析了基于步进频ISAR运动目标的回波信号模型,讨论了目标运动对成像的影响,指出了当目标运动速度不可忽略时会造成高分辨距离像的移位和畸变,并使二维像散焦。提出了一种基于高斯包络线性调频信号自适应分解及高分辨距离像最小熵方法的运动补偿算法,利用高斯包络线性调频信号自适应分解得到回波多普勒调频率和目标运动速度,并用高分辨距离像最小熵方法提高估计精度,然后进行运动补偿。该算法具有计算量小,精度高的特点,仿真结果验证了它补偿效果好,能获得清晰的ISAR像。     

一种基于运动补偿的高动态微弱直扩信号捕获算法

针对高动态长时间积累情况下直扩信号能量无法有效积累的问题,提出了一种基于运动补偿的二倍分组块补零（Double Block Zero Padding,DBZP）算法。首先利用Keystone变换对输入信号与本地伪码在频域相乘后的结果进行处理,消除伪码自相关峰走动;再利用分段解线调技术同时补偿掉多普勒扩展和伪码自相关峰弯曲;最后对信号进行相干积累。仿真结果表明,基于运动补偿的DBZP算法能有效地消除动态的影响,大幅减小积累损耗,进而提升捕获灵敏度。该算法能广泛应用于基于直扩信号的高动态微弱目标捕获。     

多尺度搜索补偿的临近空间高超声速目标相参积累算法

针对临近空间高超声速目标回波信号相参积累时存在的跨距离门和多普勒扩展问题,提出一种基于多尺度搜索补偿的相参积累算法。算法在距离走动补偿的基础上,根据目标加速度和加加速度的变化区间,同时对目标加速度和加加速度估计值进行搜索,并利用多尺度搜索的方法,解决搜索尺度和搜索计算量之间的矛盾,完成相参积累。仿真结果表明,算法能够有效解决目标长时间积累过程中存在的跨距离门和多普勒扩展问题,抑制噪声并提高增益,积累效果明显优于传统积累方法。     

天基雷达高速微弱目标的积累检测

本文研究天基雷达高速微弱目标的相干积累检测问题。首先根据回波高阶相位影响包络补偿效果的程度对数据进行分段处理;然后对每个数据段采用速度滤波器组进行划分和Keystone变换补偿包络走动并结合分数阶傅立叶变换估计回波相位历程;最后利用最小二乘方法拟合出目标的运动参数并对目标回波进行长时间相干积累。仿真结果表明本文方法具有良好的高速微弱目标积累检测性能。     

基于解线调处理的高速运动目标ISAR距离像补偿

分析了高速运动目标的逆合成孔径雷达(ISAR)回波信号模型和目标高速运动对ISAR信号处理的影响。结果表明,目标高速运动会导致目标一维距离像的畸变和二维像的模糊。从通过补偿回波信号的调频斜率来补偿高速运动目标距离像的思路出发,提出了一种基于解线调处理的高速运动目标ISAR距离像补偿算法。该算法采用解线调处理谱包络最小Shannon熵准则进行参数估计,可解决在常规的幅度最大准则下参数估计性能恶化的问题。此外,距离像补偿算法中还用突变误差消除和最小二乘拟合处理以进一步提高参数估计精度。仿真结果表明该距离像补偿算法的有效性。     

基于角增量和角速率的旋转矢量算法的等效性

推导了基于角增量和角速率的两种旋转矢量算法（RVA）及其计算误差,并从理论上分析、比较了两种RVA及其圆锥补偿误差（CCE）;在不考虑传感器误差情况下,对两种算法的CCE进行了基于典型圆锥运动的仿真。结果表明,两种RVA的CCE由采样频率和圆锥运动频率的比值定量确定：当比值大于1〖KG*9〗000时,相同子样数的两种算法的CCE相等;两种RVA具有圆锥误差补偿效应的范围为该比值介于3和1〖KG*9〗000之间。在该有效范围内,CCE随比值的减小而单调增大,并且相同子样数的两种算法的CCE随着子样数的增大而趋于相等;当比值小于等于3时,两种算法的圆锥误差补偿效应同样减弱。从而得出两种算法的圆锥误差补偿效应的近似等效性。对于捷联惯组的设计、RVA的选择及其在惯组高动态环境下的应用具有一定指导作用。     

基于实测数据的机载毫米波ISAR舰船目标成像算法研究

ISAR的方位向分辨率和波长有关,在相同转角情况下,波长越短,获得的方位分辨率越高,但波长较短使得雷达对运动误差敏感,容易产生较大的相位误差,使成像算法变得复杂。针对此问题提出一种适合于机载毫米波ISAR舰船目标的综合成像算法。算法首先利用回波距离向高分辨率分离出单个舰船目标回波;然后对单个目标回波进行包络补偿和初相粗补偿;再根据时频分析结果,结合Radon变换的最大值位置,判断目标运动状态;最后根据判断结果自动选择合适的成像方法对目标成像。利用算法对机载毫米波ISAR数据进行成像处理,成像结果验证了算法的有效性。     

基于虚拟落点策略的月球返回飞船再入制导方法

针对长航程大偏差状况下阿波罗再入制导算法的精度退化问题提出改进,采用数值预测-校正方法规划和调制线性参数化的倾侧角剖面,给出了一种在全航程包络内适用的月球返回飞船再入制导方法。引入虚拟落点策略,在一次再入段利用算法预测能力预测二次再入段初始侧向偏差并进行前馈补偿,给出了简便有效的虚拟落点瞄准程序。大偏差任务想定下的蒙特卡洛仿真分析表明,该算法在3000km到10000km的再入航程范围内,能够确保偏差小于3km的落点精度。     

一种高超声速机动目标双(多)基地雷达探测方法

研究双基地雷达探测下临近空间高速机动目标的回波模型,针对长时间积累过程中回波包络中心跨距离单元走动及跨多普勒单元走动等问题,分析目标加速运动对回波积累的不利影响,提出一种基于Keystone变换和改进的三次相位变换的临近空间高速机动目标检测方法。该方法采用改进的三次相位变换估计多普勒变化率,基于运动参数补偿思想,实现大加速度条件下长时间回波信号的有效积累,从而实现临近空间高超声速目标检测。仿真结果表明,该方法能够克服距离走动和多普勒展宽的影响,改善脉冲积累的性能,提高双(多)基地雷达对临近空间高超声速机动弱目标的检测能力。     

精密定轨中三类经验加速度的有效建模方法

根据瞬时速度脉冲、逐段常量经验加速度和周期性摄动加速度模型的特点,分别给出敏感矩阵的有效计算方法,以及最小二乘批处理的设计矩阵和法方程矩阵的分块结构。该建模方法将灵敏度矩阵数值积分规模和存储规模降为O(n),而传统方法为O(n 2)。应用GRACE-A星载GPS观测数据对法方程的计算效率测试,结果表明：对于瞬时速度脉冲和逐段常量经验加速度模型,当采用伪距观测量时,法方程构建效率提高1倍;当采用伪距加载波相位观测量时,效率提高3.5倍。对于周期性摄动加速度模型,效率没有明显提高,主要原因在于模型参数较少,矩阵分块建模方法的优越性尚未体现。     

平流层飞艇蒙皮材料撕裂性能分析方法

针对平流层飞艇蒙皮材料初始损伤对于其撕裂破坏的影响,分析了国内外现阶段研究柔性层压织物材料双向撕裂扩展的四种方法及对应的经验公式,通过与某平流层飞艇蒙皮材料双轴向拉伸实验得出的试验结果比较,得出各个方法的优缺点及其应用范围,并指出泰勒公式对于蒙皮材料撕裂性能的研究较为适用。同时,针对不同初始损伤切口形状的蒙皮材料进行试验值与经验公式的对比,指出不同初始损伤切口形状可等效为切断同等尺寸的经向纱线所产生的影响,并分析了蒙皮材料撕裂强度的主要影响因素,对平流层飞艇高性能蒙皮材料撕裂性能的研究提供参考。     

导弹发射包线指数优化搜索仿真分析

以某型近距空空格斗导弹为例,针对传统计算导弹发射包线精度较低、模型复杂、解算耗时长问题,分析影响导弹发射包线形状大小的重要参数,建立简化的导弹六自由度运动模型。在搜索包线边界时,综合考虑八个重要运动参数,构建指数多项式函数,粗略估算初始搜索空间,避免搜索初始值的盲目性。在黄金分割法的基础上,提出指数优化搜索算法,结合每次搜索值的空间误差和函数值误差,更新并优化下一次搜索的黄金分割点。利用模型和Matlab仿真平台,解算弹道轨迹,利用搜索到的边界值进一步优化距离多项式系数,使初始计算值更接近真实边界值。实验表明,本文方法解算的弹道轨迹和发射包线与实战中数据基本吻合,有效地提高了计算精度;指数优化搜索算法有效减少了仿真计算次数,缩短了整体耗时。     

Research on compensation of motion,Earth curvature and tropospheric delay in GEOSAR

GEOSAR (synthetic aperture radar on geosynchronous satellite) becomes a potential method of space-borne geoscience remote sensing. Though it has attractive characters such as extra long observing time and very large observing area the unique geometry and relative motion are quite different from straight line required by SAR, and long integration time also causes delay by troposphere and ionosphere. Curvature of the Earth is no long negligible in GEOSAR. Especially, principle of azimuth compression in GEOSAR should be different from that of traditional SAR.In order to fulfill practical GEOSAR such problems should be solved. A new solution of azimuth compression together with motion compensation is presented here by taking the advantages of GEOSAR movement. A new method to overcome the Earth curvature in range compression of EACH footprint is testified. After compensating the Earth curvature traditional methods for range cell migration correction can be used in GEOSAR. Multi-sub-aperture method is applied to eliminate the phase delay caused by troposphere. This modified imaging algorithm makes it possible for GEOSAR to have long integration time and high resolution.     

复包络数字滤波器的最大似然辨识建模

针对无线通讯系统和雷达系统的数字仿真中大量存在的复包络数字滤波器建模问题 ,提出了一种基于变量误差模型 (Errors- in- Variables Model,简记为 EV模型 )的频域最大似然参数估计方法。首先将实验测量值的中心频率移到零频 ,得到复包络滤波器的频率响应 ,然后使用最小二乘法计算复包络滤波器系数的初始估计值 ,最后使用数值迭代法对最大似然估计的代价函数进行优化 ,得到复包络滤波器系数的最佳估计。实验结果以及理论分析表明 ,与现有的复包络数字滤波器转换方法相比 ,最大似然法建模的过程更加直接 ,结果更加精确     

小步长低阶Collocation方法轨道积分性能研究

介绍了Collocation方法的原理及误差构成,以Collocation方法在逐历元滤波轨道解算中的应用为切入点对小步长低阶Collocation方法轨道积分的性能进行了研究。分别就二体问题及真实GPS星座卫星轨道为对象进行了一系列验算,得到了一些有益结论：就积分方法本身性能而言,Collocation积分方法较传统数值积分法精度要高且稳定性要好;在一定长度的积分步长范围内,将小步长低阶Collocation方法用于滤波轨道解算是可行且有效的。 但在积分步长很小的情形下,从计算效率方面考虑,不推荐使用Collocation方法;利用小步长低阶Collocation方法取代大步长高阶方法能提高效率且可抑制蚀现象引起的积分结果发散。经试验表明：选用积分步长为900s的4阶方法是合适的。     

数字式PID控制算法研究

研究和总结了弹箭体数字式PID控制算法及相应的系统分析综合方法。首先研究了数字积分和微分信息的实现算法和特性,然后在此基础上,总结出数字式PID控制器的两类实现算法及相应的系统频域分析综合方法,并通过对比提出了一种较简单实用的算法。为使用数字式PID控制者提供了理论基础、实用的算法和正确的系统分析综合方法。     

初值不确定轨道可达区域计算

为计算航天器轨道初值不确定造成的可达区域（RD）,提出一种适用于椭圆参考轨道的计算方法。以航天器的名义轨道作为基线,定义一个随时间变化的移动参考平面,在此移动平面上建立名义轨道到可达区域上任一点的距离函数,函数的极大值点即为可达区包络的边界点,从而将问题转换为非线性方程组的求解问题,并对动力学模型部分线性化带来的误差进行了分析。随后采用变参数的自适应同伦算法对方程组进行求解。最后对航天器释放微小卫星的实例进行数值仿真,结果显示该方法可行有效。