基于2阶锥规划的雷达干扰宽带数字波束形成优化设计

针对现有宽带数字波束形成方法在雷达干扰技术领域的工程应用中存在适用信号单一、干扰效果差、实现难度高等缺点,采用一种基于2阶锥规划(SOCP)理论的雷达干扰宽带数字波束形成方法,在波束形成器的每个阵元通道各自使用1个对应的宽带有限长单位冲激响应滤波器对待发射宽带干扰信号进行整体幅相调制。为获得最佳滤波器系数,采用线性约束最小功率准则对波束形成器进行设计及优化。通过消除旁瓣约束式的频率依赖性,并将滤波器系数求解问题的解析形式转化为相应的SOCP形式,降低了优化难度。仿真结果表明,该方法可以较好地解决相应约束条件下雷达干扰宽带数字波束形成优化设计问题。     

基于矢量最优化的稳健波束形成方法

当阵列导向矢量存在误差或接收信号采样样本数较少时,标准Capon波束形成（SCB）的性能会严重退化。现有的提高稳健性的算法大都是针对导向矢量误差而提出的,很少考虑有限采样效应条件下的稳健性问题。针对以上原因,从导向矢量误差和有限采样效应两个角度出发,引入矢量最优化概念,提出了基于矢量最优化的稳健波束形成(VORB)方法,进而提高SCB算法的稳健性,并通过二阶锥(SOC)规划理论对其进行求解。文中还进一步推导了自适应权矢量的近似解析表达式,揭示了影响最优权矢量的各主要因素之间的关系,同时证明了该算法广义上属于对角加载类方法。通过理论分析和计算机仿真研究,表明了VORB方法对自适应波束形成算法的稳健性有明显的改善：在不同快拍数、信噪比(SNR)和导向矢量不确定度条件下,VORB方法的输出信干噪比(SINR)均较其他算法提高约5 dB;在典型工况条件下,VORB具有更尖锐的谱峰,更低的旁瓣级（低至-15 dB以下）。外场试验数据处理结果表明,将VORB应用于实际工程进行空间谱估计,能够得到准确而稳健的高分辨方位估计结果。     

基于二阶锥规划的同时多频率/多波束干扰优化设计

针对现有宽带波束形成算法效率低,难以满足多频率、多方向的同时多频率/多波束干扰形成设计需求等缺点,提出了一种基于二阶锥规划(SOCP)理论的同时多频率/多波束干扰形成方法。给出了在不同范数准则条件下干扰多波束优化设计问题的数学描述;以L₂范数准则为例,将干扰多波束设计问题的解析形式转化为相应的SOCP形式;利用现有的原-对偶内点算法工具箱SeDuMi或者CVX进行快速求解。仿真结果表明,该方法可以较好地解决相应约束条件下的多频率/多方向雷达目标同时干扰优化设计问题。     

模态分解的波束形成方法研究

针对常规波束运用到实际传感器阵列时旁瓣较高的这一缺点,提出了基于模态分解的圆环形传感器阵列的波束设计方法.其利用正交级数将期望波束展开,运用优化方法得到正交级数系数,再根据物理机理得到阵元权值,进而合成方向性.计算机仿真结果表明:使用该方法设计的波束与最近流行的二阶锥规划优化方法相比,在相同主瓣宽度的基础上获得了更低的...     

基于二阶锥规划的相干信号宽零陷自适应波束形成

针对传统自适应波束形成器在相干干扰位置出现快速变化时,输出性能下降,甚至干扰抑制失效的问题,提出了一种基于二阶锥规划(SOCP)的相干信号宽零陷自适应波束形成算法。该算法首先对接收数据协方差矩阵进行Toeplitz重构,然后重构了干扰加噪声协方差矩阵并对其进行零陷展宽处理;接着在保证期望方向波束无失真前提下,约束主瓣宽度和旁瓣电平,使得波束形成器干扰和噪声的输出功率最小;最后将该问题转化为凸优化中的二阶锥规划问题,并使用凸优化工具箱进行快速求解。仿真实验表明,该算法可以在兼顾全部阵列性能指标的前提下,在相干干扰区域形成宽零陷。     

双重优化的宽带聚焦波束形成算法研究

在相干信号子空间法中确定聚焦矩阵时,对初始方向估计的偏差和聚焦频率选择的偏差都会影响最终的聚焦效果,甚至会使算法失效。针对这个缺陷,提出了一种双重优化的宽带聚焦波束形成算法。该算法利用稳健Capon波束形成算法对聚焦矩阵进行修正,使宽带信号通过修正的聚焦矩阵全部聚焦在最佳聚焦频率上,再对窄带数据利用2阶锥方法实现波束形成。计算机仿真以及湖试实验结果表明,该算法在保证波束恒定的前提下,在各个频率点都具有更低的旁瓣级。     

基于迭代凸优化的导弹探测时间估算方法

为准确估算远程预警雷达对弹道导弹探测的时间窗口,需要联立导弹轨迹与雷达探测范围的数学模型,求解非线性二次方程组。提出了一种非线性二次方程组的求解方法,首先将核问题转化为二次等式的优化问题,引入误差范数约束非凸优化问题,将二次等式进行一阶和二阶泰勒展开,将原问题在局部近似为一个最优化问题并利用迭代凸优化求解,得到雷达探测范围与导弹弹道的交汇点坐标的解析解,实现对雷达探测时间窗口的准确估算。通过场景模拟与求解分析证明了该方法的正确性,并表明该方法具有精度高、通用性强的特点。     

基于幅度响应约束的稳健自适应宽带波束形成

针对信号方向失配会导致自适应波束形成算法的性能急剧下降这一问题,提出一种基于幅度响应约束的稳健自适应宽带波束形成方法。通过对阵列波束指向附近范围内的波束幅度响应施加约束来克服对信号方向失配的敏感性,并结合频率不变技术,使阵列波束图在主瓣区域内波束图近似保持频率不变特性,然后采用参考频率上幅度响应约束的优化方法来确定最优权值。仿真结果表明:与基于最差情况性能最优的稳健方法相比,该方法复杂度低,能灵活控制稳健的方位区域宽度和幅度响应抖动值,且不仅能有效地控制波束主瓣区域内信号的畸变,还改善了阵列输出的信干噪比,使其更接近最优值。     

混响环境中的广义线性约束最小几何功率波束形成算法

提出一种适用于混响环境中的波束形成算法,算法对现有的线性约束最小几何功率波束形成算法进行了广义上的优化,采用迭代复加权最小二乘法对线性约束最小几何功率波束形成算法的权向量进行求解推导,保证了期望方向上始终保持单位增益,且对其他方向上的能量起着明显而稳定的抑制作用,克服了传统的基于二阶统计矩的波束形成器不适用于混响信号的不足,并加快算法的收敛速度。仿真结果表明,这种算法在混响环境下相比线性约束最小几何功率约束形成算法更有效,鲁棒性更强。     

基于极化波束形成的相控阵雷达导引头抗干扰技术研究

压制式干扰往往会使相控阵雷达系统失去其基本探测功能。针对此问题,利用正交极化失配的原理,将干扰信号源在接收端进行极化隔离,由此提高极化相控阵雷达的抗干扰性能。提出极化域-空域联合波束形成技术,推导了旁瓣极化与零陷约束联合优化的最优极化波束形成的优化问题,将优化问题转换为SOCP(二阶锥规划)问题进行求解,最终得到具有旁瓣零陷和极化约束的极化波束。仿真结果验证了算法的有效性。     

基于最小二乘估计的声矢量阵稳健波束形成

针对存在导向矢量失配和快拍数不足时,声矢量阵标准Capon波束形成器性能急剧下降的问题,提出了一种基于最小二乘估计的声矢量阵稳健波束形成算法。鉴于声矢量阵声压通道和振速通道的导向矢量误差来源不同,分别为声矢量阵声压通道和振速通道设计了广义旁瓣对消器;利用最差性能最优化的思想,将声矢量阵标准Capon波束形成器转化为稳健最小二乘估计问题;利用二阶锥规划求解。仿真分析表明,该算法在抗导向矢量失配、快拍数不足、阵元姿态误差方面均有良好的性能。     

A New Synthesis Method for Sum and Difference Beam Pattern with Low Sidelobe

A new method for sum and difference beam pattern synthesis with low sidelobe is proposed.In the situation of phase taper weighting,it makes use of Fourier transform pair relationship existing between the array factor and the element excitations and uses a loop iterative way to derive the array element excitations according to given array factor.The iteration does not stop until the array element excitations meet the initial sidelobe requirements.The method overcomes the defects of traditional methods,such as more searching times,larger amount of calculation and poor robustness.In addition,it can also synthesize the low sidelobe pattern in case of element failures.Simulation verifies the effectiveness of the method.     

Minimum Distortion Direction Prediction-based Fast Half-pixel Motion Vector Search Algorithm

A minimum distortion direction prediction-based novel fast half-pixel motion vector search algorithm is proposed, which can reduce considerably the computation load of half-pixel search. Based on the single valley characteristic of half-pixel error matching function inside search grid, the minimum distortion direction is predicted with the help of comparative results of sum of absolute difference(SAD) values of four integer-pixel points around integer-pixel motion vector. The experimental results reveal that, to all kinds of video sequences, the proposed algorithm can obtain almost the same video quality as that of the half-pixel full search algorithm with a decrease of computation cost by more than 66%.     

基于神经网络的混沌调频信号旁瓣抑制算法

为了提高雷达的抗干扰(ECCM)能力,采用混沌调频(FM)信号进行传输,但其回波经传统匹配滤波处理后,存在较高的随机分布的距离旁瓣,严重影响了雷达的性能。提出了一种以量子粒子群优化算法(QPSO)训练径向基函数(RBF)神经网络进行混沌FM信号旁瓣抑制的新方法。将RBF神经网络的参数组成一个多维向量,作为算法中的粒子进行进化,由此可在全局空间中搜索最优解。仿真结果表明,该方法计算简单,收敛速度快,并具有较好的数值稳定性,能很好的抑制距离旁瓣。     

车载光电经纬仪基准平面测角误差修正

为了提高车载光电经纬仪的测角精度，提出了由基准平面误差导致测角误差的修正方法。根据车载光电经纬仪基准平面的结构，分析了基准平面的误差组成。基于光电经纬仪的基座上安装相互垂直的两个水平传感器，推导了根据水平传感器测得的倾角计算出整个基准平面的倾角和最大倾斜方向的计算公式。使用球面坐标系分析了由基准平面误差而产生的测角误差并给出了修正公式。实际跟踪测量表明，采用此方法进行测角误差修正效果较好，最大方位角修正角度误差在5’左右，最大俯仰角的修正误差为2′左右。     

飞机燃油箱油气空间引燃概率函数预测模型

为研究飞机燃油箱的引燃概率函数,通过开展弹丸射击模拟油箱靶标的弹道实验,得到弹丸在不同速度下引燃油箱的情况.提出燃油箱冲击毁伤标准(BC标准),并在实验研究的基础上通过Logistic回归分析得到了飞机燃油箱油气空间引燃概率函数预测模型.研究结果表明:基于BC标准的油气空间引燃概率函数对引燃概率的预测值与经验公式预测值...     

基于四元数粒子滤波的飞行器姿态估计算法研究

针对飞行器非线性姿态确定问题,提出了一种四元数粒子滤波算法。将状态向量分为线性部分和非线性部分分别进行处理,降低了粒子滤波的运算量。针对四元数加权求和规范化问题,通过构造拉格朗日代价函数的方法将四元数加权和问题转化为代价函数取极值时的四元数向量求解问题;并通过求取四元数误差方差矩阵对角线元素平方根的方法保证扰动四元数的规范化;利用乘性误差四元数表示四元数估计点与采样点之间的距离,求取四元数的协方差矩阵解决了旋转矢量方差计算问题。仿真实验表明,与传统的扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）算法相比,该算法估计精度更高,稳定性更好。     

基于ANP的装备型号研制项目风险评价

以装备型号研制过程中的某系统的方案选择为例,构建ANP模型,对如何应用ANP进行型号研制项目的风险评价及决策进行分析.步骤包括:根据决策方案与评价标准间的相互关系,建立风险评价的网络模型;以进度风险为例,对不同方案产生的进度风险构造比较矩阵;假设决策标准和决策方案的偏好权重均为最简单的情况,对超矩阵进行加权,得到加权超矩阵,对其进行计算,最后构造极限超矩阵.     

球形装药内爆岩体破坏效应的准静态模型

针对岩石介质封闭内爆问题,建立了球形装药爆炸破坏区域预测模型。基于岩体的弹性—裂纹—粉碎破坏模式,粉碎区采用Hoek-Brown准则,并结合爆炸前后爆生气体的绝热关系,得到了岩石介质的爆腔尺寸、粉碎区尺寸和裂纹区尺寸。与文献试验结果及已有相关准静态理论进行比较。结果表明:该文模型爆腔尺寸的预测结果与试验结果吻合良好,误差范围为-5.8%～5.5%,而基于Mohr-Coulomb准则的准静态模型计算结果均偏小,且柱形爆腔公式不适用于球形爆腔; Hoek-Brown准则中无量纲经验系数m值对爆腔尺寸有一定影响,m增大,爆腔尺寸减小; 粉碎区尺寸和裂纹区尺寸预测结果受m值影响较小,且比较合理。     

基于工业机器人系统的杏果分拣产线

为解决杏果分拣过程中因果实体积小而拾取难度大的问题,提出一种基于工业机器人的分拣系统.根据单目视觉的固定视觉系统工作原理,建立视觉采集平台,结合相机的内部和外部参数变换公式,通过标定算法优化,分别对相机安装误差和相机成像畸变进行修正,在原有步进电机的基础上加入专家PID控制系统,并通过机器人轨迹规划实验进行验证.验证结果表明:该系统杏果拾取率达到99.1％,满足产线需要.