基于ZYNQ的机载SAR实时回波仿真研究

机载合成孔径雷达硬件架构和成像算法的不断发展对复杂大尺度目标的实时回波仿真提出了更高要求.为了实现雷达仿真器实时和多模式性能的提升,基于Xilinx可编程逻辑SoC平台ZYNQ设计了机载合成孔径雷达实时回波仿真器,将改进二维快速傅里叶变换的回波仿真算法与具体硬件实现流程结合,提出了基于AXI总线PS-PL互联的脚本式CORDIC回波仿真方法,实现了复杂面目标回波的实时仿真.对于雷达目标模型高精度仿真算法研究,高性能便携式实验室回波仿真器研制,以及多模式回波仿真方法与高性能硬件平台的结合具有重要的实践参考意义.通过对比计算机仿真结果与仿真器实验室测试结果,证明了基于上述方法的机载合成孔径雷达回波仿真器的高效性和完整性.     

直接辨识扰动模型的内模极点配置自适应控制

给出了直接在辨识器中估计扰动模型和过程模型参数的算法,扰动模型用于极点配 置自适应控制,根据内部模型原理消除未知确定扰动.由于使用了与常规方法不同的观测向 量,因而省去了分离扰动模型的计算过程.这种方法可适用于多个扰动频率的情况,且辨识器 的阶数不超过常规辨识器.分析了参数的可辨识性和系统的稳定性.     

一种改进的鲁棒多目标优化方法

针对在解决某些复杂多目标优化问题过程中,所得到的Pareto最优解易受设计参数或环境参数扰动的影响,引入了鲁棒的概念并提出一种改进的鲁棒多目标优化方法,它利用了经典的基于适应度函数期望和方差方法各自的优势,有效地将两种方法结合在一起。为了实现该方法,给出一种基于粒子群优化算法的多目标优化算法。仿真实例结果表明,所给出的方法能够得到更为鲁棒的Pareto最优解。     

MIMO雷达最大似然参数估计

多输入多输出(MIMO)雷达使用多个天线同时发射多个独立探测信号,并使用多个天线接收目标回波信号.本文考虑了发射空域分集、相干接收MIMO雷达模型及其最大似然(ML)参数估计方法.基于最大似然准则,本文推导了两种渐近最大似然算法.仿真实验的结果表明,在均匀噪声模型中,其中一种渐近算法与基于延迟求和波束形成的最大似然算法性能接近,而另一种渐近算法性能略差,但具有较低的计算复杂度.而在非均匀噪声模型中,本文所提出的两种渐近最大似然算法的性能均优于基于延迟求和波束形成的最大似然算法.     

串行生产线的参数优化

对随机离散事件系统模型,用实验(或模拟)方法进行扰动分析(Perturbation Analysisi, 简称PA),对固定的样本,得到性能指标(设为J(θ))对可调参数θ的梯度dJ(θ)/dθ的估计. 用固定长度的观测值(如L个顾客)估计dJ(θ)/dθ,将估计值代入随机逼近算法,递推地求最优 参数,得到了基于扰动分析的优化算法.实验结果表明.这种优化算法,有较好的收敛速度. 对串行生产线,提出每离开L个顾客递推一次参数的优化算法,并证明了这种算法可收敛到 使J(θ)达极小的θ.     

基于电子海图的真实感航海雷达图像仿真方法

为了满足军事与商船航海雷达的仿真要求,提高雷达回波图像仿真的真实感,提出了一种基于扇形带状纹理融合模型的实时扫描仿真方法模拟高真实感的雷达回波图像。该方法以电子航海图(ENC)数据为雷达回波源数据,根据雷达回波形成机理,以扇形带状纹理融合算法替代传统基于像素单元的雷达图像仿真方法,实时生成雷达回波纹理数据,在此基础上,提出雷达回波信号处理仿真模型实现雷达基本功能,包括增益调节、海浪抑制与雨雪抑制等。经实验证明,该方法在雷达回波显示效率和效果上有了明显改善,为解决雷达与电子海图显示与信息系统（ECDIS）模拟提供有效的手段。     

基于流体扰动计算的无人机三维无碰撞航路规划

针对三维多架无人机(UAV)入侵的情况,提出一种基于流体扰动计算方法与交互多模型(IMM)算法相结合的无碰撞航路规划算法.首先将流体扰动计算方法用于三维单机入侵情况下的无碰撞航路规划,并简要分析该方法的特点.然后将改进的流体扰动计算方法运用到三维多机入侵的情况,并采用机动目标多模型跟踪算法对机动入侵机进行跟踪并对其未来运动态势进行预测,再结合滚动优化思想在线调整影响系数,在无人机性能约束要求下对避撞航路进行实时的局部优化,最终规划出一条三维可飞行的无碰撞航路.仿真结果表明,该算法能够规避多架入侵机,航路平滑可飞,满足实时性要求.     

一类未知MIMO非线性离散系统的改进自适应准滑模解耦控制

针对一类带有外部扰动的未知MIMO非线性离散系统,提出一种新型自适应准滑模控制算法.该算法基于非参数动态线性化技术,运用高阶滑模控制的思想实现带有扰动系统的二阶准滑模控制.同时,利用扰动解耦技术,在控制器的设计中引入离散扩张状态观测器(DESO)对系统各回路间的耦合以及数据模型的未建模动态进行补偿,以进一步实现多变量系统的解耦,提升控制品质.理论分析和仿真结果说明了所提出方法的有效性和可行性.     

基于扰动观测器的AUVs固定时间编队控制

考虑含有模型参数不确定及未知海洋扰动的多AUVs协同编队问题,本文提出一种新的控制方法,该方法可保证编队在固定时间内实现.首先,将模型参数不确定及海洋扰动看作复合扰动,设计扰动观测器,实现固定时间内对扰动的精确估计.基于扰动观测器,指令滤波技术、固定时间理论及虚拟轨迹概念,设计编队控制律,实现编队目标,并保证闭环系统中的所有信号是全局固定时间稳定的.最后通过两艘AUV的编队仿真验证了所提算法的有效性.     

基于自适应滑模的不确定Euler-Lagrange多智能体系统抗扰动蜂拥控制

针对具有参数不确定性和未知外部扰动的Euler-Lagrange多智能体系统,设计一种基于自适应滑模控制的分布式蜂拥算法.该算法使用自适应滑模控制和自适应控制律分别补偿未知的外部扰动与模型中可线性参数化回归的不确定项,从而在实现蜂拥控制的同时,避免智能体对外部扰动先验知识的要求.理论分析表明,在多智能体达成蜂拥的同时,算法保证滑模的自适应增益有界.此外,所提出的算法同时考虑虚拟领导者追踪与基于目标区域的跟踪问题,并给出碰撞避免的条件.最后,通过算例仿真验证所提出算法的有效性.     

室内环境下无线干涉定位系统的多径误差分析

无线干涉定位系统（RIPS）通过获得无线传感网络中节点的相位来实现对节点精确定位。介绍无线干涉定位算法,利用多径效应误差模型实现对RIPS定位结果的多径修正。构建RIPS室内定位仿真模型和硬件平台进行多径环境下的室内测距实验,结果显示实测误差远高于仿真误差。对此,从采样方式、反射系数和节点高度3个方面定量分析造成测距误差的原因。分析结果表明,采样方式、反射系数和定位节点高度设置是造成RIPS实际测量误差的主要因素,经过理论修正后测距误差可以降低87.61%。     

An accurate SISAR imaging method of ground moving target in forward scatter radar

In order to accurately extract the profile image of the ground moving targets(GMT) in the forward scatter radar(FSR),a forward scatter signal model of GMT is built based on the Fresnel-Kirchhoff diffraction formula,the multipath propagation model and the high order phase approximation method.The classical shadow inverse synthetic aperture radar(SISAR) imaging algorithm is modified using the proposed signal model.In the modified imaging algorithm,the impacts of ground reflection,non-linear variation of target Doppler frequency and the target motion direction on imaging accuracy are discussed.Meanwhile,non-linear and time-dependent parameters are used to compensate for the motion phase of the GMT forward scatter signal,and a novel estimation method of the height difference and median line height of the target profile is put forward under the multipath interference.Finally,both the accuracy of the proposed signal model and the effectiveness of the modified imaging algorithm are validated by the simulation results.     

基于盲信号分离的回波抵消技术

针对数字直放站回波抵消技术中自适应滤波法在多径回波信道条件下不能完全消除次径回波的问题,提出了基于盲信号分离的直放站回波抵消方法。首先对施主天线接收的混合信号进行相空间重构,使观测信号的数目大于等于独立信源的数目;然后利用独立分量分析法（ICA）对重构的信号进行盲信号分离;最后根据各分离信号和发送信号的相关情况判断有用信号,实现回波消除。对复杂多径回波信道条件下的多载波全球移动通信系统（GSM）信源进行回波抵消测试,分离得到的有用信号的相关系数可以达到0.9593。表明盲信号分离的方法可以实现复杂多径信道下的直放站回波抵消,有效解决了传统的自适应滤波法存在的问题。     

传感器网络中无线电干涉定位系统的多径误差分析

根据多径信号的物理特性,从理论上推导了镜反射的多径误差简便模型,基于该模型进行了无线电干涉定位系统的多径误差分析.讨论了衰减因子、天线高度和水平距离等多径参数对测量结果的影响,并且进行了仿真计算和分析.结果表明,高精度定位必须考虑多径效应.     

雷达自动跟踪测量的C2算法抗多径干扰研究

将传统的多目标分辨算法（C^2算法）应用于低角多径环境下目标俯仰角的跟踪测量,并在不同多径反射环境下对不同高度、不同飞行速度和飞行力。向的目标进行了仿真,得到良好的仿真结果,表明该算法具有比较优良的抗多径干扰性能,通过对仿真结果的分析。验证了该算法在低空多径环境下目标俯仰角测量的有效性;将该方法席用于靶场雷达系统低空目标俯仰角的跟踪测量,可较大地提高测量精度。改善靶场测控系统的不足。     

基于SFS方法的三维重构及精度分析

从明暗恢复形状(SFS)是计算机视觉中三维重构问题的研究热点和难点之一,目前已有算法存在两个问题:1)选择的反射模型不符合物体表面的反射特性;2)引入的约束条件和求解过程过于复杂,求解速度慢,效率低。对SFS算法进行了详细分析,引入了朗伯特光照反射模型,对物体表面做球形假设,然后对图像做近似微分运算以求出高度函数,实现了利用单幅灰度图像恢复物体表面三维形状并仿真的数据处理方法,同时对传统线性化SFS算法和所提算法进行了实验验证,对两种模型的重构精度和算法的执行效率进行了比较和分析。实验仿真结果表明,在保证一定精度的前提下,所提算法的执行效率比传统算法高。     

复杂多径下IR-UWB自适应频偏估计算法研究

在脉冲超宽带定位系统中,时钟频率偏移是影响测距和测角精度的重要因素;针对复杂多径下频偏估计精度低的问题,设计了一种适应复杂多径环境的脉冲超宽带自适应频偏估计算法;首先,借助脉冲超宽带信号的抗多径优势,将实时估计的信道脉冲响应作为自适应匹配滤波模板,以保证复杂多径下相关峰的准确提取;利用相关峰辐角信息得到前导符号的相位序列;再使用贝叶斯估计算法提高频偏估计精度;在IEEE 802.15.4a标准CM1、CM2多径信道下进行仿真,仿真结果表明,低信噪比情况下,频偏估计估计精度保证在0.2 ppm以内;在巷道环境实验结果表明,50 m范围内频偏估计标准差在0.06 ppm以内;实现了复杂多径环境下高精度频偏估计,具有较强的实用性。     

Modeling and correction of multipath interference in time of flight cameras

Multipath interference of light is the cause of important errors in Time of Flight (ToF) depth estimation. This paper proposes an algorithm that removes multipath distortion from a single depth map obtained by a ToF camera. Our approach does not require information about the scene, apart from ToF measurements. The method is based on fitting ToF measurements with a radiometric model. Model inputs are depth values free from multipath interference whereas model outputs consist of synthesized ToF measurements. We propose an iterative optimization algorithm that obtains model parameters that best reproduce ToF measurements, recovering the depth of the scene without distortion. We show results with both synthetic and real scenes captured by commercial ToF sensors. In all cases, our algorithm accurately corrects the multipath distortion, obtaining depth maps that are very close to ground truth data.     

一般7R串联机器人标定的仿真与实验

为了标定一般7R冗余度串联机器人的所有几何参数,提出了一种实效的算法．首先,使用D-H矩阵对机器人建立了运动学模型和几何参数识别模型,对雅可比矩阵进行奇异值分解并对分解后的正交阵的最后5行进行初等行变换,以确定需要补偿的几何参数．通过机器人关节角和末端手爪位置的测量数据,计算雅可比矩阵以及手爪位置理论值和实测值的误差,采用最小二乘法对机器人的尺寸参数进行补偿量的计算．仿真过程表明,在有测量扰动的情况下,算法是稳定的和可靠的．最后,对机器人进行了实际的测量和标定,取得了满意的结果．     

Implementation of InIRA Data Compression Using BAQ with FPGA

Interferometric Imaging Radar Altimeter (InIRA) is based on interferometric measurement technology with small incident angle, one transmitter and two receivers. Interference Imaging Radar Altimeter can obtain highly coherent sea surface echo and extract interference phase information from the echo, and then achieve sea surface height by inversion. Its prominent advantages are wide swath and high precision. However, because of the huge amount of data, it brings serious challenges to on-board high-capacity data storage and downlink transmission. This paper introduces a method with FPGA to realize Block Adaptive Quantization (BAQ) compression algorithm, which processes the original ocean echo data of a certain satellite borne Interferometric Imaging Radar Altimeter, and analyzes the influence of different compression ratios on the measurement performance. Meanwhile, the traditional BAQ algorithm was improved according to the data characteristics of the new InIRA. It provides reference basis for data compression of future spaceborne Interferometric Imaging Radar Altimeter. The test shows that when the compression ratio is 8/3, the SQNR can reach 15 dB. At 8/6 compression ratio, the measurement error of sea surface height at a resolution of 2 km is about 2.68 cm.