基于OTHR的无源雷达系统及其关键技术

提出了一种利用天波超视距雷达照射作为外辐射源,舰载雷达接收海面回波来进行海面舰船和低空飞机等目标探测的无源探测系统。该系统可以对海面舰船、低空飞机等目标进行有效探测。文中着重分析了该雷达系统中可能存在的问题,如同步信号的获取,电离层反射带来的多径干扰抑制,阵元的幅相误差、舰船运动造成的导向矢量约束误差对天线阵列波束形成性能的影响,并给出了解决方案。仿真结果表明方法是行之有效的。     

天地波MIMO雷达多目标角度估计仿真

天地波混合组网雷达系统将天地波一体化雷达和地波超视距雷达组网技术的特点和优势结合起来。多输入多输出雷达体制综合采用多通道、等效发射波束形成技术,为天波超视距雷达面临的多径、多模效应和杂波多普勒扩展等问题提供了一条有效解决途径。将MIMO(Multiple Input Multiple Output)技术与天地波雷达系统相结合,研究了天地波MIMO雷达的信号模型,以L阵配置下的天地波MIMO雷达为例,利用MUSIC(Multiple Signal Classification)算法实现多目标角度估计,实现了对天地波MIMO雷达的多目标角度估计的仿真试验,天地波MIMO雷达的仿真结果验证了该模型的有效性。     

阵列多波束雷达的优化设计

针对阵列多波束雷达主要参数的优化设计进行了理论分析,提出了阵列多波束雷达的空域覆盖、接收波束和接收通道的设计原理、误差分析和工程实现,给出了实验系统的实际效能结果及其分析。这对优化雷达系统参数、合理利用雷达资源有一定的工程指导意义。     

基于频域分割的机载冰川雷达宽波束运动补偿算法

对于方位向宽波束的机载高分辨率冰川厚度探测雷达进行运动补偿在实际应用中具有重要意义。该文提出了一种对宽波束正下视机载冰川厚度探测雷达系统进行运动补偿的方法。使用频域分割方法把宽波束运动误差转换为窄波束误差,在对各块数据完成窄波束补偿后相干叠加得到运动补偿后的数据。该算法直接在时域对误差进行补偿,不受误差形式的限制。文中对机载冰川雷达运动误差的空变性进行了详细分析,给出了补偿算法的原理和处理流程。针对本实验室研制的VHF波段的冰川雷达系统,分别对低频和高频运动误差进行了点目标仿真,验证了该方法的有效性。     

GEO多波束卫星通信网络关键技术研究

文章对GEO多波束卫星通信网络的体系结构进行了分析研究;提出了一种集中式与分布式相结合的天地一体化无线资源管理模式;针对QoS保证和特殊的抗干扰应用需求,对其呼叫准入控制、波束切换管理、分组调度策略等关键技术给出了初步的研究建议。     

一种雷达卫星标校中的野值剔除方法

通过卫星标校方式提高雷达系统测量精度时,雷达获取的测量点迹对标定结果的影响巨大,尤其存在野值点的情况下,雷达系统误差标定可能失效.提出了基于雷达卫星标校的野值剔除方法,首先将测量值与真实星历值对比,得到雷达的初始系统误差和随机误差,并以此确定测量点迹的波动范围,排除部分野值;然后利用剔除野值后的数据,以同样的方式确定波动范围,对测量点迹重新进行野值剔除;最后利用过滤后的测量点迹进行雷达系统误差的标定.实验结果表明,该方法得到的雷达系统误差和随机误差变小,能够提高雷达系统测量精度.     

一种非合作双基地雷达空间同步定位精度

介绍了非合作双基地雷达的基本几何关系,给出了其平面结构图,讨论了脉冲追赶和同时多波束接收二种空间同步方式的优缺点。利用比幅测角法对非合作雷达的重要参数回波到达角进行估计仿真。在同时多波束空间同步条件下,运用距离和-角度定位法对非合作基地雷达系统定位精度进行估计仿真分析。仿真结果表明定位误差受波达角误差影响,并且有着特殊的空间分布规律,具有一定的工程应用价值。     

阵列天线因随机振动引起的测向误差分析及校准

针对阵列天线受舰船甲板低频机械随机振动引发振子位移变化导致的测向误差问题,建立了天线振子随机振动误差模型,仿真分析了天线阵列3个轴向随机振动模式对测角接收信号的影响,提出了一种基于多个接收机在不同位置同时测量的测角误差校正方法.该方法采用最小二乘法得到多个误差校准矢量,通过调用天线波束指向扇区内校准矢量的方法进行误差补偿,解决了低频随机振动模式下阵列天线测角误差的校准问题.该方法已应用到舰载微波着舰引导系统数据解算中.     

一种低轨卫星阵列天线多波束覆盖及多业务协作传输方案

随着5G技术的发展与成熟,将5G技术应用于低轨卫星通信中对天地融合一体化接入具有重要的意义.对于低轨卫星阵列天线多波束覆盖,卫星端天线阵列形成的波束覆盖范围较大,服务的用户数较多,采用自适应波束覆盖的复杂度较高,而采用固定波束覆盖有着星下用户的链路余量过大、边缘用户链路余量低的缺点.为此,设计了一种基于部分连接混合预编...     

在轨航天器多目标测控现状与发展趋势

随着在轨航天器数量增加,多目标同时测控成为天/地基航天测控网建设发展的重要方面.对各类多目标测控方法进行了总结,认为多波束天线技术是实现多目标测控的主流方向.分别从天基、地基两个方面综述了现行基于多波束的多目标测控方法及其未来研究方向,分析了国外巨型星座基于馈电链路的多目标测控管理方式,讨论了随遇接入测控模式的概念及发展情况.在对天地一体化信息网络发展现状概述的基础上,分析了天地一体化信息网络中多目标测控管理特征.     

Maritime cognitive radio spectrum sensing based on multi-antenna cyclostationary feature detection

ABSTRACT

With the development of the maritime transportation industry, the number of ships is increasing and the ships are becoming more intelligent. Due to the rapid development of maritime communication, the demand for communication spectrum is increasing. Therefore, the maritime cognitive radio (CR) system is an effective solution. Because of the multipath fading caused by sea surface and atmosphere has a more serious influence on communication signals, which increases the instability of the signal reception, the spectrum sensing technology in maritime cognitive radio is more challenging than the spectrum sensing on land. In order to solve this problem, a cyclostationary detection algorithm for multiple antennas in fading model is proposed. A maximum ratio combining algorithm based on optimal weight correlation value (OWCV-MRC) is proposed for the diversity gain and system performance degradation caused by diversity technology on multipath fading channels. The algorithm uses the correlation values of the attenuation gains on the two different branches as the weighting coefficients of each branch, thus improving the coefficient matrix in the maximum ratio combining (MRC) algorithm. The simulation results show that the proposed algorithm can effectively detect the target signal in the fading channel with ultra-low signal to noise ratio (SNR).     

一种多极化SAR舰船目标与方位向模糊鉴别方法

针对SAR图像舰船目标检测过程中存在方位向模糊造成虚警的问题,该文设计了一种基于改进的H//WishartH?非监督分类的多极化SAR图像舰船与方位向模糊鉴别方法。该方法首先提取目标散射回波峰值区域,以该区域的H//Wishart分类结果为初始聚类中心,利用复Wishart分布的最大似然分类器改善分类结果,通过对比分析各散射类型区域的结构鉴别舰船目标和方位向模糊。通过实验表明该方法能有效地鉴别舰船目标与方位向模糊,减少SAR舰船目标检测过程中存在的虚警。      

舰船尾流激光探测跟踪方法与试验

舰船尾流激光探测跟踪是水下航行器对舰船进行探测、识别、跟踪的新手段。论文基于舰船尾流分布特性、气泡目标特性,采用蒙特卡洛仿真方法,实现了多尺度、宽数密度、大厚度舰船尾流气泡群的后向散射回波信号特性仿真,得到了水下航行器载激光探测系统在搜索、跟踪阶段信号的变化趋势,以及不同目标舰船的激光后向回波信号变化强度,可有效模拟激光探测系统对舰船尾流目标特性的真实跟踪状态。对于大型船只,当激光探测系统位于尾流之下时,航行器距舰船目标越近,尾流气泡激光回波越强,脉冲宽度展宽幅度越大;当激光探测系统位于尾流之中时,航行器距舰船目标越近,尾流气泡激光回波越弱,脉冲宽度变窄幅度越大。探测系统位于尾流之下时与探测系统位于尾流之中时,信号变化相反。小型船只信号变化趋势基本与大型船只保持一致,但尾流激光探测回波强度变低。开展了湖泊环境下船舶尾流激光探测跟踪试验,当探测系统在尾流之下时,大型船只尾流激光回波信号信噪比高,小型船只尾流激光难以检测。探测系统位于尾流之中时,大小船只尾流激光探测系统都可实现有效探测。论文可为舰船尾流探测实际工程应用提供支撑。     

利用矩量法设计车载多天线系统天线布局

利用矩量法仿真天线间的耦合度,对车载多天线系统的天线布局进行了预测,根据预测结果设计了多天线系统的布局,并利用试验对实体模型进行测试,验证所得天线间耦合度测试数据与仿真数据,结果证明了仿真数据的可靠性和布局预测的正确性。     

宽幅SAR海上大型运动舰船目标数据集构建及识别性能分析

以TopSAR和ScanSAR成像模式为代表的宽幅合成孔径雷达(SAR)可以实现更大范围的海洋场景观测。但实现宽测绘带的同时降低了成像分辨率,因此宽幅SAR图像中的舰船目标缺乏清晰的结构特征,给大范围海上舰船目标识别带来了极大的挑战。同时,由于缺乏海上运动航母、两栖舰等大型关键目标的宽幅SAR样本数据,使得海上运动大型关键舰船目标识别更加困难。针对该问题,该文构建了宽幅SAR海上大型运动舰船目标数据集,共包含2291个大型舰船目标样本,类别划分为大型军事舰船,长度为≥250 m的大型民用舰船和长度为150～250 m的大型民用舰船。其构建过程为:首先,通过先验知识辅助获取港口区域大型军事舰船目标样本;其次,利用属性信息对OpenSARShip数据集进行长度筛选获取大型民用舰船目标样本;最后,在样本的距离-多普勒域添加二次相位误差进行运动仿真来模拟海上运动舰船目标的成像结果。此外,该文使用经典识别算法和深度学习方法对构建的数据集与运动仿真处理后的数据进行了识别性能分析,结果表明在低分辨率情况下采用SAR图像复数信息可以在一定程度上提高算法的识别率;并且运动舰船目标的散焦问题对识别准确率具有较大影响。      

基于沙漏型变换的多舰船目标成像仿真

本文描述了基于沙漏型变换的多舰船目标成像流程,并对其进行了仿真。通过对仿真数据进行处理,验证了该算法的有效性,而实测数据的处理结果则表明,该算法可以较好的对运动舰船进行聚焦,对提高图像的信噪比有较大帮助,有利于对弱小舰船目标的检测。     

基于INet的雷达图像杂波抑制和目标检测方法

强海杂波与海面目标的复杂特性使得海面目标回波微弱,有效的海杂波抑制和稳健快速的目标检测是雷达对海上目标探测需考虑的重要因素。然而,现有的海面目标检测算法对于复杂环境下的目标检测性能有限,环境和目标特性适应性差。该文设计了一种杂波抑制和目标检测融合网络(INet),通过层归一化-传递和连接方法提取关键目标特征,采用注意力网络抑制杂波和增强目标,构建跨阶段局部残差网络保证检测网络的轻量化和准确性。基于导航雷达在多种观测条件下采集的回波数据,构建了海面目标雷达图像数据集;通过模型的预训练和平面位置显示器(PPI)图像的帧间积累对INet进行了优化,得到了Optimized INet(O-INet)模型。经过多种天气条件下实测数据测试和验证,并与YOLOv3, YOLOv4,双参数CFAR和二维CA-CFAR对比后证明,所提方法在提高检测概率、降低虚警率和复杂条件下的强泛化能力有显著优势。      

舰载无线通信设备通用测试诊断专家系统设计

针对舰船在航渡过程中无线通信设备故障维修保障难度大的情况,结合目前舰载主用无线通信设备的性能指标和结构特点,研究设计了基于规则和模糊推理的舰载无线通信设备通用测试诊断专家系统,通过故障诊断专家知识库提供的知识和经验进行逻辑推理和分析判断,可对故障设备整机和单板进行自动检测,实现了对多型舰载无线通信设备的故障诊断定位,提高了舰船在航渡过程中无线通信设备维修保障的能力和水平。     

Characteristics of sea reflection fading in maritime satellite communications

The Japanese domestic experimental mobile satellite system (EMSS) has been studied to establish high quality channels for small vessels with compact and low-gain antennas. The present international maritime satellite communication system (INMARSAT) has also been studied for the next generation to extend services for small ships, for which the present ship terminals including the antenna systems are too large and too heavy. By using a low-gain antenna, however, multipath fading caused by sea reflections will become a serious problem in designing the new system. To take effective countermeasures to the fading effect, it is very important to get a better knowledge of the fading phenomena caused by sea reflections. From a standpoint of maritime satellite communications, experiments measuring the amount of fading were performed under various sea conditions and in two frequency bands. The wave height, which is considered the most important experimental parameter, was measured objectively by a wave rider buoy. The experimental results show that the amount of fading depends on a wave height and radio frequency and, as the most interesting result, as a wave increases above a certain level, the amount of fading decreases. These results are also discussed theoretically.