舰载综合射频系统关键技术分析

针对现有海军舰艇存在的天线拥挤、电磁干扰严重和电磁隐身等问题,先进的舰载多功能综合射频系统是未来的发展方向。根据国外舰载综合射频系统的发展状况,分析了综合射频系统的组成及工作原理。舰载综合射频系统的功能利用软件定义,相对于传统的舰载射频系统具有相应的优点。最后,对舰载综合射频系统的关键技术进行了分析。为未来海军发展舰载多功能射频系统的实现提供技术支持。     

相控阵雷达多功能射频与微波设计

随着半导体技术、射频与微波技术、计算机技术的发展及相控阵雷达系统面临复杂的工作电磁环境,相控阵雷达射频与微波设计面临新的机遇与挑战。为了适应相控阵雷达系统多功能、高集成、高性能、低成本的发展需求,结合国外发展现状,从多功能综合射频、异构集成、开放式架构及系统场景仿真等方面对射频与微波设计技术进行叙述。多功能综合射频、开放式架构是相控阵雷达系统的发展趋势,异构集成、系统场景仿真是新的设计手段;利用先进的设计理念与设计手段,缩短相控阵雷达多功能综合射频系统的研制周期,减少系统设计风险,降低系统成本。     

面向群体感知的智能汽车协同通信方法

群体感知技术通过组织广泛分布的资源节点及协同机制,可以动态地感知城市环境与交通信息。传统的群体感知系统采用集中式组织结构,对未来高动态、高密度感知服务的通信需求具有不适应性。针对V2X协同通信的需求,提出了基于地理分割的融合反馈方法。该方法支持智能汽车不断地扩散消息并形成时空群落,群落内部的成员共享关键信息并进行分工协作。实验结果表明,所提方法可降低复杂的城市道路环境中协同感知任务的通信开销,高效支撑感知任务的完成。     

面向多模异构任务的无人机集群自主协同优化

针对无人机集群同时遂行多个异构模式、异构价值、异构需求任务时的自主协同优化问题,构建了集群遂行多模异构任务协同优化模型,提出了一种基于重叠式联盟博弈的分布式协作算法。通过综合考虑任务模式、任务价值、任务需求,以及集群中不同无人机成员的资源情况,基于不同任务类型下联盟内任务成功率和效能计算,优化无人机任务选择和资源分配并实现算法收敛和系统稳定,以及优化的分布式多机协同。仿真结果表明,所提方法能有效提高系统效用和任务成功率,并能在不同环境下实现面向异构任务目标的高效协同。     

地面防空混编群电磁协同模型

提出了地面防空混编群电磁协同的概念,论述了电磁协同的基本任务;运用多Agent思想构建了群电磁协同控制系统概念模型,给出了协同控制系统的功能结构、数据库模式及系统运行流程;采用定性与定量结合的方法分析了混编群主要用频设备的空域、频域和时域电磁协同机制,并建立了相应模型,可为复杂电磁环境下防空作战决策提供参考.     

多功能综合射频系统的发展与关键技术

基于综合电子系统的演化过程,分析了发展多功能综合射频系统(MFIRFS)的必要性。在分析软件无线电技术的基础上,指出软件无线电技术是实现多功能综合射频系统的有效途径,并给出了多功能综合射频系统的设计框图。最后,讨论了为实现多功能综合射频系统必须首先研究的共用信号、共用孔径以及其它关键技术。     

一体化光电融合计算发展与挑战

近年来,军事作战领域在陆、海、空、天、电“五维一体”全方位、跨域协同、信息共享的联合作战样式的实现上付出了巨大的努力。在多功能综合一体化技术中,包括雷达、通信、电子战、导航、敌我识别等多种设备面临着共享射频资源和数据处理资源的问题。海量的数据处理要求计算平台具有超高计算速度和超高能效的特点,而传统的电子计算平台受到“存储墙”、集成电路的时钟频率、带宽、时延等影响,计算速度和能效提升受到很大限制。光子平台具有高速、大带宽、低串扰等特性,再结合电子手段灵活性和易调控的优势,构造光电融合的计算可以有效提升计算速度和能效。为了更好的将光电融合计算应用在多功能综合一体化技术中,本文对光电融合计算的研究现状进行梳理,按照目前的四种典型平台展开讨论,包括片上集成相干平台、片上集成非相干平台、基于光纤系统的光电融合计算、空间光学衍射平台,并在计算大规模化、非线性光学计算实现、光电高效融合三个未来的重要发展趋势进行阐述和展望。     

基于MIMO阵列的综合射频系统技术研究

综合射频系统集雷达探测、数据通信和电子干扰等多种功能为一体,显著提升武器平台在复杂战场环境下的生存能力和作战效能,是武器装备的重点发展方向。针对现有综合射频技术难以高效同时实现多功能等不足,提出构建基于多输入多输出(multi-input-multi-output, MIMO)阵列的综合射频系统。研究结果表明,通过充分利用MIMO阵列的空间自由度和波形自由度,基于MIMO阵列的综合射频系统能够同时实现多功能。将系统探测通信性能、反侦察抗干扰能力、兼容性等方面与传统综合射频技术进行对比,表明基于MIMO阵列的综合射频系统具有独特优势。对基于MIMO阵列的综合射频系统关键技术进行了梳理分析和展望。     

无人机载射频任务资源调度算法研究

资源调度技术是多功能系统实现多任务的核心关键技术之一。文中针对无人机载射频系统的多种任务类型，建立射频任务资源调度数学模型，给出评价指标，基于重要参数提出了三种资源调度算法。通过对三种资源调度算法进行仿真对比分析，总结各算法在不同场景下的适应性及其优缺点。结合实例说明基于复合函数的资源调度算法的有效性，为相关技术研究和工程实践提供参考。     

多无人机编队自主协同控制架构

提出了动态环境下多无人机编队执行不同使命任务的自主协同控制系统结构。按照分层递阶的思想,将多无人机编队作战系统分为两级分层控制结构和五层功能结构,从不同层级实现无人机群的自主控制,保证了机群指挥的统一性、控制的灵活性和系统的可扩展性;采用灵活的系统通信结构以应对战场环境的不确定性;个体无人平台之间局部相互作用引起的涌现行为及无人机功能编队之间的分布式任务规划,自下而上地驱动作战系统的资源优化配置,结合自上而下的系统指控组织动态适应性优化,优化了系统指控组织结构,有效地整合了战场资源。     

2比特激励编码超构表面的辐射与散射调控

超构表面(metasurface, MS)是当前电磁领域研究的热点和前沿,它能够有效调控电磁波. 2比特数字编码MS由于不同形态单元个数的增加,增强了散射和辐射控制的灵活性,为更好的隐身效果、更宽的带宽以及多功能的实现提供了可能. 文中将分形磁电偶极子天线结构和极化控制MS单元有机融合,先构建出激励MS单元,再通过结构变换和数字编码,提出了2比特可激励编码MS,并设计了拓扑结构. 仿真和实验验证了辐射与散射调控的多功能特征. 设计的2比特激励编码MS在天线雷达散射截面(radar cross section, RCS)减缩和未来无线通信系统领域具有潜在的应用价值.     

低复杂度时空调制超表面设计方法与应用

为利用超表面实现空频域电磁波的高效调控,提出了一种基于解析优化的时空调制超表面设计方法.根据调控需求引入理想时变散射系数;采用矩形脉冲离散时变散射系数,并根据所需电磁响应设计超表面单元结构;进行傅里叶展开,对每个脉冲的状态、起始时刻、脉冲宽度等进行解析优化,保留目标阶谐波,消去其他阶谐波.解析和仿真结果具有较好的一致性,表明了设计方法的可行性与准确性.该设计方法深入地研究了时空调制对空频域电磁波的调控机理,为时空调制超表面在雷达、通信等领域的应用提供了新的设计思路.     

X/Ka频段遥感卫星地面接收信道便携式测试系统设计

为解决X/Ka信道在建设和运行维护过程中测试设备笨重、功能单一、设备操作复杂、工作状态无法获取等弊端,通过优化中频与射频链路方案、小型化与多功能集成设计、集中监控与射频线缆供电等方式,设计了一种便携式X/Ka频段遥感卫星接收信道测试系统,实现了1 GHz宽带X/Ka卫星数据地面接收系统射频(7.9~8.9 GHz、18~20 GHz、25~27.5 GHz 3个频段,有线或无线)、中频环路的调试和测试(1.2 GHz、1.5 GHz 2个频段)及信道的测试系统的集中监控、高阶调制、多种编码、多普勒仿真、噪声源添加等功能,极大地方便了现场或野外测试应用。     

国外声呐技术研究现状与发展趋势

概述了声呐从诞生至今的发展变化,总结了国外现役主战声呐装备型号、体制、使用国家和平台。从多功能一体、阵列构型、多基地协同、开放式体系架构四个层面分析了国外声呐技术研究现状。结合任务需求和基础技术支撑,从全自适应智能化认知、MIMO声呐、广域异质多传感器联合感知三个维度展望了声呐技术的发展趋势。     

集成微波光子射频前端技术北大核心

微波光子射频前端具有频率覆盖范围大、工作波段和瞬时带宽可灵活重构、抗电磁干扰等优势,在泛在无线通信、软件无线电、雷达和电子战系统中有着广阔的应用前景。为进一步减小系统的尺寸和功耗以满足实际应用的需求,构建基于光子集成芯片技术的微波光子射频前端微系统势在必行。文章分析了集成微波光子射频前端微系统目前在器件层面和系统集成层面面临的挑战,并从高精细、可重构的光滤波器设计、混合集成系统架构设计和系统频率漂移抑制方案三个方面重点介绍了作者所在课题组开展的关于混合集成可重构微波光子射频前端的研究现状。     

一种多波段多功能宽带可重构微波光子雷达设计方法

微波光子多波段多功能宽带可重构雷达,具有同时多波段、多功能、大瞬时带宽、可重构、低相噪、任意频率载频、高分辨成像等性能优势,有望实现一部雷达对任意波段任意功能雷达的替换和实现只用一部雷达就替换多部雷达的对雷达数量的缩减,将多部雷达变为一部雷达,是未来雷达的一个重要发展方向。本文首先对未来多功能雷达的需要进行了分析,再介绍了微波光子多功能宽带可重构雷达的独特性能优势,再提出了一种微波光子多功能宽带可重构雷达的设计,介绍了保证低相噪,多波段,系统相参,大瞬时带宽的系统模块设计方法。最后对本设计的性能优势和前景进行了总结。     

大尺寸机载智能多功能显示器的设计与实现

分析了座舱显示系统发展现状和面临的问题,设计并实现了一种一体化、大屏幕显示的智能化多功能显示器。该型显示器通过FC-AE-ASM（Fibre Channel-Avionics Environment-Anonymous Subscriber Message）网络和高速串行总线高效传输图形数据,解决了图形处理及传输的瓶颈问题;采用ARINC661（座舱显示系统与用户系统的接口）标准,规范了任务处理和显示处理的接口设计标准;支持红外触控以提高人机信息的交互效率;采用工程优化设计以提高显示器抗恶劣环境的能力。应用表明智能多功能显示器运行可靠,相对于传统飞行显示器,在显示处理、数据传输和人机功效等方面具有显著优势。     

基于零相关区序列集的空时自适应处理地面运动目标检测算法

在多发单收的合成孔径雷达-地面运动目标检测(SAR鄄GMTI)雷达系统中,虽然多颗卫星之间不需要数据传送就能在接收卫星上实现地面运动目标检测,但存在由于空间发射互相正交的一组波形而导致SAR 成像相干积累的积分旁瓣过高的问题,从而影响对后续的图像域杂波相消性能。因此,文中提出了将空时自适应处理算法用于发射零相关区序列集(ZCZcodes)信号的星载多入单出系统,这样不用考虑积分旁瓣对SAR 成像质量和图像域杂波相消性能带来的影响,且计算量较SAR鄄GMTI 算法小,同样不需要数据传送也在接收卫星上实现了地面运动目标检测。仿真结果和性能分析验证了该方法的有效性。