基于APT控制技术的Ku/Ka双频机载动中通系统设计

随着航空用户对上网需求的逐步增加,结合航天制造、卫星通信及惯性稳定平台技术,设计了一种基于APT控制技术的Ku/Ka双频机载动中通系统。该系统具有较高的高动态响应及精准卫星捕获、跟踪能力；APT控制技术融合陀螺稳定、漂移补偿、多数据融合及精准伺服控制关键技术,系统采用程序跟踪、动态跟踪控制策略,可根据ModMan控制指令在不同载体扰动情况下迅速完成Ku、Ka天线切换及对星,保障链路通信正常,以最佳带宽服务理念为航空用户提供多层次通信服务保障。目前已完成样机研制和地面跑车模拟、摇摆台试验,技术指标符合总体设计要求具有良好的应用前景。     

基于机载激光雷达数据的森林结构参数反演

机载激光雷达(Light Detection And Ranging,LiDAR)技术对植被空间结构和地形的探测能力较强,在植被参数定量测量和反演方面具有显著优势。首先利用野外调查并结合高分辨率Geoeye-1影像数据,对黑河上游天涝池流域植被类型进行分类,提取研究区森林分布,然后结合0.5m×0.5m机载激光雷达(LiDAR)数据对森林结构参数(树高、冠幅、胸径和叶面积指数)进行反演,最后利用实际观测数据对反演结果进行验证。结果表明:机载激光雷达数据能够精确地反演森林结构参数,树高、冠幅、胸径和叶面积指数的实测值与估测值决定系数分别为0.98、0.84、0.57和0.73。本研究获得流域森林覆盖区域高精度树冠高度和叶面积指数空间分布图,同时分析了冠层高度和叶面积指数随高度的变化。本研究的结果为该流域分布式生态水文模型提供了重要的输入参数。     

基于双频连续波雷达技术的木材中白蚁无损检测

提出了一个双频连续波雷达系统用于检测木材中的白蚁活动,建立了一个双频CW系统检测算法,利用接收信号的多普勒频移开发并测试了一个软件雷达系统,其中多普勒的变化反应白蚁的活动,同时分析了被腐蚀木材中白蚁的存活性.实验表明,通过调整木材和检测仪器的间距,对功率频谱和相位数据采集分析,结果确定木材和检测仪器的间距最小为50厘米;相位信息也是确定白蚁存在的一个重要的指标.     

基于FY-3C MWHTS的台风降水反演算法研究

为估测台风带来的地表瞬时降雨率，利用FY-3C上搭载的微波湿温探测仪（Microwave Humidity and Temperature Sounder，MWHTS)的L1级在轨观测亮度温度数据与多卫星降水分析TMPA（Tropical Rainfall Measuring Mission（TRMM）Multi-Satellite Precipitation Analysis）3B42降水产品数据，通过多元线性回归和BP神经网络两种算法对台风区的降水情况进行了反演研究。结果表明，由这两种算法反演的降水分布图可以清晰地看到台风中心、云墙以及螺旋雨带等台风的位置、分布及结构信息，这与TMPA 3B42降水产品数据估测到的台风降水分布图相一致。此外，从定量的角度来看，TMPA 3B42降水数据与这两种反演算法反演的地表瞬时降水量（mm/hr）都具有较高的相关性和较小的偏差和均方根误差，反演的精度较高。故这两种算法都可以用来反演台风区的降水量，同时也表明FY-3C MWHTS微波在轨观测资料在台风区监测及降水研究中能发挥出较高的应用价值。     

基于PSO的E型双频天线自适应优化设计

研究天线性能优化问题,为了满足多个无线通信系统实现多系统收发共用,天线需在宽频带及不同频段下工作.为了得到优化的谐振频率和宽带,通过在矩形微带线上开两条对称的槽得到E型贴片天线,实现天线的双频功能,利用电磁仿真软件IE3D建立天线模型,通过IE3D对天线的性能进行仿真和分析,同时使用粒子群优化算法对其关键性参数进行了自适应优化,得出天线的具体尺寸.仿真结果表明,天线-10dB阻抗带宽分别为125 MHz(2400-2525MHz)和275MHz(5575-5850MHz),能够满足WLAN(2400-2484 MHz/5725-5825 MHz)的通信需求.优化的天线结构简单,具有很好的双频特性,在工作带宽内有很好的全向辐射特性.     

星载雷达在评估地基天气雷达非降水回波识别算法效果中的应用

非降水回波识别算法的效果直接影响着雷达数据后续应用（如定量降水估测）的结果，因此对其进行客观定量检验是很重要的。文中所用算法在SWAN系统雷达反射率因子质量控制算法基础上增加了晴空回波识别算法，使用回波延展度因子并增加高度限制来对晴空回波进行识别和去除。使用星载雷达反射率强度数据与非降水回波去除前后的地基雷达数据进行时空匹配，对非降水回波识别算法效果进行客观的直观和定量验证。参照星载雷达观测结果，文中算法针对与降水回波无混叠的超折射回波有很好的识别效果，效果优于存在降水与超折射混叠的情况,当降水回波中存在与超折射回波水平纹理相近的对流降水时，经算法处理后该部分回波会丢失部分信息。针对存在降水与超折射回波混叠的情况，将算法处理前后的地基雷达降水区域反射率因子分别与星载雷达数据进行比较，结果表明经算法处理后的数据更接近星载雷达观测值。评价结果可为算法适用性分析及改进提供依据。     

星载雷达在评估地基天气雷达非降水回波识别算法效果中的应用

非降水回波识别算法的效果直接影响着雷达数据后续应用（如定量降水估测）的结果,因此对其进行客观定量检验是很重要的。文中所用算法在SWAN系统雷达反射率因子质量控制算法基础上增加了晴空回波识别算法,使用回波延展度因子并增加高度限制来对晴空回波进行识别和去除。使用星载雷达反射率强度数据与非降水回波去除前后的地基雷达数据进行时空匹配,对非降水回波识别算法效果进行客观的直观和定量验证。参照星载雷达观测结果,文中算法针对与降水回波无混叠的超折射回波有很好的识别效果,效果优于存在降水与超折射混叠的情况,当降水回波中存在与超折射回波水平纹理相近的对流降水时,经算法处理后该部分回波会丢失部分信息。针对存在降水与超折射回波混叠的情况,将算法处理前后的地基雷达降水区域反射率因子分别与星载雷达数据进行比较,结果表明经算法处理后的数据更接近星载雷达观测值。评价结果可为算法适用性分析及改进提供依据。     

基于改进粒子群优化的机载预警雷达组网

研究空中机载预警雷达优化设计问题,两部或多部机载预警雷达如何部署,才能充分发挥机载预警雷达的战术效能,满足最大限度地监控随作战态势的发展而变化的重点监控区域的需要.为提高现代战争中空中预警的性能,提出一种改进的粒子群优化算法,对机载预警雷达组网中的部署问题进行优化.首先假定机载预警雷达探测范围是没有盲区的理想圆形区域,得出一个优化的组网试验,再进一步进行有盲区机载预警雷达活动范围受限时的组网试验.最后,提出一个预警机按特定航线巡航状态下优化试验方案.实验结果表明,改进方法行之有效.     

知识辅助的机载MIMO雷达降秩STAP算法

研究机载平台下的MIMO雷达空时自适应处理技术(STAP),基于广义旁瓣相消结构的多级维纳滤波器,提出了一种利用先验知识约束的MIMO雷达降秩STAP算法。通过利用干扰方向知识以及基于扁长椭球波函数估计的杂波子空间知识,在保证杂波抑制性能的基础上,大大降低了机载MIMO雷达STAP算法的运算量和样本需求量。同时,考虑了知识不匹配情况下,知识辅助对算法收敛性能的影响。仿真结果表明,当知识存在一定误差时,该算法仍能有效地改善STAP算法的收敛性能。     

基于HLA的机载火控雷达对抗仿真监控系统

通过监控系统对大型分布式仿真系统进行监控,是分布式仿真中的重要环节.在基于HLA的机载火控雷达分布式对抗仿真系统的监控系统中,通过利用运行支撑环境(Run-time Infrastructure,RTI)以及对HLA的分布式接口的设计,实现了监控系统与仿真系统的交互通信.利用墨卡托投影理论对接收数据进行了坐标转换,完成了电子地图生成并对雷达的探测范围标绘及动目标生成和其动态显示过程进行了设计实现.系统的仿真过程效果良好,能即时反应各模块的仿真结果并对仿真系统进行控制.通过对监控系统的实现,使得仿真过程中各模块的信息能快速、直观、灵活地显示,并且使整个仿真系统的可扩展性增强,强化了整个仿真系统的作用.     

基于高亮特征匹配的双视向SAR图像建筑物高度提取

由于城区场景的复杂性和SAR成像几何畸变的影响,基于单幅SAR图像的建筑物高度提取常常存在很大困难。针对这一问题,利用建筑物目标SAR成像形成的叠掩、二次散射、较强单次散射等散射机制对应的高亮特征非常典型,并且对方向性敏感的特点,提出了一种基于双视向SAR图像高亮特征与几何模型匹配的建筑物高度提取方法。首先分析了建筑物目标的SAR图像散射特征及对雷达视向的敏感性,然后构造了建筑物目标在双视向SAR图像上高亮特征几何模型,然后基于灰度均值、灰度概率分布、边界信息定义匹配函数,并利用多种群遗传算法进行优化求解,最终得到建筑物目标的高度信息。基于模拟和机载SAR图像的试验表明该方法的建筑物高度平均反演误差小于1m,可以有效提高建筑物高度反演的精度。     

卫星反演降水产品误差随时空分辨率和雨强的变化特征分析

卫星反演降水产品作为降水资料获取的一种重要途径,其精度往往因时空尺度和雨强的不同而变化。本文以美国CMORPH卫星反演降水产品为研究对象,以2008年～2010年夏季中国东部的降水格点分析场为参考值,以均方根误差RMSE作为误差分析指标,定量化地探究了CMORPH产品的误差随时间分辨率、空间分辨率和雨强的变化规律。结果表明:卫星反演降水产品的误差随空间分辨率和时间分辨率的增大呈现递减的趋势,随雨强的增大而呈现出递增的趋势。进一步的分析发现:空间分辨率对误差的影响规律可以采用y=a*e-b*x函数进行拟合,时间分辨率和雨强对误差的影响规律可以采用y=a*x-b函数进行拟合。在此基础上,构建了CMORPH产品随时空分辨率和雨强等3种因素而变化的误差模型σr=a*e-b*A*T-c*Rd。针对误差模型的适用性分析表明:误差公式在多数研究区均表现出良好的适用性。