一种星载阵列天线的高效波束赋形算法

随着有源相控阵和数字波束形成技术的应用, 低轨道卫星通信多波束阵列天线不仅可以形成同时多个固定的对地等通量低旁瓣赋形波束, 还具备了可以随着通信任务需求变化, 动态调整方向图形状的能力.但是目前常用的高性能波束赋形算法, 运算量较大, 收敛速度慢, 优化参数调整复杂, 无法直接应用于在线实时计算.针对上述要求, 提出了一种高效的迭代最小方差方向图综合方法.该方法采用方向图分区域加权逼近和方向图相位去约束技术, 在满足较高的主瓣赋形精度和旁瓣电平控制等指标要求的前提下, 具有迭代过程简单、优化参数少、算法稳健和运算量少等特点, 可以部分满足要求波束方向图动态变化的卫星通信系统权重系数在线计算的需要.     

基于投影矩阵法的阵列天线波束形成方法

该文介绍一种阵列天线波束形成的新算法投影矩阵法,包括复系数、仅相位、仅幅度的波束形成技术,并推广应用到多目标波束综合设计中。文中首先给出采用投影矩阵法进行阵列天线复系数和仅相位波束形成的计算方法,然后提出仅幅度控制下的投影矩阵法,并进一步应用到多目标波束同时优化设计中。该文计算了多种工程应用例子,特别是满足全口径和多子孔径波束优化的仅幅度控制技术、满足多波束优化的仅相位控制及共用幅度优化技术,对算例的设计达到了采用优化激励系数控制波束指向、波束赋形、旁瓣电平等性能要求,实现了阵列天线的波束形成。仿真结果说明了投影矩阵法的有效性,适用范围广泛。      

DSP在卫星测控多波束系统中的应用

本文介绍了卫星测控多波束系统DSP模块的设计以及功能实现,在DSP模块的设计中使用了两片TigerSHARCDSP芯片并行连接,在500ms内完成测向和波束合成权值的计算。高性能的DSP芯片和优越的阵列信号处理算法保证信号能够得到及时准确的处理,满足了系统的需求。     

基于任务规划的自动化运行技术体制设计

针对多波束测量系统可靠自动化运行需求,研究复杂系统自动化控制软件的设计模型和方法,解决在系统运行过程中多任务并行自动调度、基于系统状态和系统参数等信息反馈的命令序列动态生成问题,提出了一种基于任务规划的自动化运行技术体制设计模型,通过对多任务并行优化调度,以及控制命令的参数化设计,降低了自动化运行系统的实现难度。通过实验验证,基于任务规划的自动化运行技术能够有效地解决复杂系统的自动化调度和运行问题。     

迭代投影的平顶方向图综合算法

针对现有的平顶波束综合形成算法计算量较大的问题,提出了一种迭代求解平顶波束的快速形成算法。该算法首先设置方向图参数、迭代条件,然后利用方向图与阵元加权系数的变换关系设计投影算法并通过二阶差分运算确定过渡带,最后结合蝶形计算方法快速迭代逼近理想的平顶方向图。实验结果表明,该算法相比凸优化算法运算效率较高,并且可修复阵元失效后的平顶方向图。算法运算次数随着副瓣阈值、主瓣宽度和零陷深度等参数的变化而变化。     

一种低副瓣阵列天线指数幅度加权算法及仿真

在阵列天线的波束形成设计中,对波束的低副瓣设计提出了严格要求。提出了一种优化线阵列天线副瓣抑制的幅度加权的波束形成算法。通过此加权算法在小幅度展宽波束主瓣宽度的情况下,实现副瓣抑制高达30 d B的效果。并通过对多个不同单元数量的线阵列天线的方向图综合仿真计算,分析该算法参数对方向图的影响,该算法具有副瓣抑制效果好,简洁高效,易于工程实现等特点。     

基于泰勒分布线阵特殊旁瓣技术的研究

提出了基于泰勒加权分布线阵特殊旁瓣要求的设计方法,其波束图是由给定的旁瓣级要求来设计的泰勒分布波束图,在实际需要的特殊旁瓣要求上,设计满足了要求的最窄波束宽度波束图。给出了相应的参数设计,并证明该设计能在要求的最大旁瓣级上获得最大阵增益。借助计算机对线阵进行波束图设计。结果表明,使用该方法设计的波束图能满足特殊旁瓣要求和最大阵增益。     

基于DFT插值的宽带波束形成器设计

本文提出一种基于DFT插值的宽带波束形成器设计方法。首先推导了具有频率不变波束图的连续线阵的灵敏度函数与离散线列阵加权系数之间的关系；接着给出了基于DFT插值的宽带波束形成器设计的两个步骤：（1）使用窄带波束形成器的设计方法计算在参考频率下基阵的加权系数；（2）根据参考频率下基阵的权系数与其它子带权系数之间的关系，利用DFT插值的方法求出其它子带的加权系数。最后，给出了一个设计实例说明本文方法的有效性。     

基于LIN总线的汽车室内照明智能调控系统设计

汽车室内照明系统中通过LIN总线通信节点替代复杂的线束,能够实现简单、精准的照明调控。设计通过1个主节点以及2个从节点进行控制的汽车室内照明智能调控系统,系统通过光照度采集模块,利用光敏电阻采集汽车室内当前光照度;根据当前光照度信号,利用以MC56HC908GZ60芯片为核心的LIN模块,实现汽车室内照明灯控制命令的响应、传输和调控,控制命令信号通过LIN总线传输到前、后控制器中,两种控制器采用光照度恒定控制算法,实现汽车室内光照度的恒定调控。实验结果表明,该系统输出电压和电流能够保持相对稳定,在满足汽车室内照明系统需求的同时,将亮度误差控制在1%以下,实现汽车室内照明灯的精确控制。     

基于径向基神经网络的波束优化方法

针对不规则结构阵列的波束图容易出现旁瓣升高的问题,该文提出了一种基于径向基神经网络(RBFNN)的波束设计方法。该方法根据Olen波束形成中阵元位置和阵列加权向量之间的非线性关系,利用径向基神经网络输入和输出之间的非线性映射特性,以任意结构阵列的实际阵元位置为基准,构造带有误差的阵元位置样本集。之后利用Olen法计算阵列加权向量并进行波束形成,当波束图满足设计要求时,记录对应的位置和阵列加权向量作为径向基神经网络训练数据的输入样本和输出样本,并使用训练后的网络得到实际阵列的加权向量。最后,对直线阵、弧形阵、随机环形阵进行了波束优化设计,结果这几种阵形的波束都可以满足设计要求,证明了所提方法的有效性。     

一种多功能定时控制模块的设计与实现

根据搜索雷达定时、通讯和多功能控制的任务需求，以FPGA 为主要控制器件，构建了基于CPCI 总线架构的多功能定时控制模块。硬件设计包含电源模块、时钟管理、FPGA、PCIe控制和RS-422 串口等功能模块，软件方面使用Verilog 语言编程实现了雷达时序控制、PCIe 接口控制和同步串口数据传输、雷达参数初始化、显控指令分发、分系统状态回告、遮蔽角响应、GPS校时等多种功能。模块随雷达样机在烟台某试验场进行了试验验证，经过整机联调和整机试验，定时控制模块的功能和可靠性得到了充分验证。实际工程应用表明，通用定时接口各模块的功能和性能均能满足系统的设计要求。     

小阵面相控阵雷达波束控制系统的实现

对于阵面规模小的相控阵雷达,波束控制系统为了减少设备硬件量,满足快速波束变换的要求,采用集中式控制模式,查表计算的方法来实现波束控制码的运算和状态码的控制。设计中DSP计算查找波控运算基码,FPGA根据基码按阵面排列顺序并行计算各个单元的波控码,有效地降低了波束转换时间。采用DSP和FPGA相结合的工作方式,运算速度快、编程灵活、调试方便,对于分布式波束控制的设计也具有一定的参考性。     

基于FPGA的多功能阵列信号处理系统设计

为了适应阵列信号处理数据量大、实时性高的特点,文中结合项目需求设计了一种基于FPGA的多功能阵列信号处理系统。通过采用先进的大规模高性能FPGA和多路高精度ADC芯片,可完成对40路中频信号的同步采集和数字下变频处理,并由数字波束合成运算得到36组波束数据。通过设置多种类型的对外接口,可实现与多个外联设备的网络数据交互、串口控制、波束控制及MGT高速数据传输。文中给出了系统的硬件和软件总体架构设计,并详细介绍了芯片选型、外设接口及各软件功能模块的具体实现方法。测试结果表明,本系统满足设计需求,具有较强的阵列信号处理能力以及良好的通用性和可扩展性。     

一种基于FPGA的雷达波束控制系统设计

为了达到波束控制高效、低成本和小型化的目标。在此介绍一种基于FPGA的相控阵雷达波束控制系统硬件平台及其软件设计。系统采用FPGA作为波束控制算法实现的核心,选用单片机实现阵面组件驱动部分的控制调试,在此硬件平台上,开发一种用硬件描述语言和单片机汇编语言与VB语言设计相结合实现的波束控制系统。设计的系统设备量少,控制和调试功能完善,适宜于推广到集中式运算、分布式驱动的波束控制体系。     

基于DSP和FPGA的水声定位系统主控机设计

数字信号处理系统是水声学定位系统的核心,本系统采用DSP结合FPGA进行了水声定位系统主控机的设计,给出了硬件框图,介绍了主要组成模块的功能,完成了存储器接口设计、网络接口设计、FPGA逻辑接口设计等设计。调试以及实验结果表明,本硬件系统能够完成合作目标的信号检测与时延估计,满足了水声定位系统的要求。     

基于GPIB的雷达接收机自动测试系统

雷达接收机有大量的参数需要测量。传统的人工测试方法既费时又费力,而且测量的结果受人为因素的影响,已经不能满足实际测试的要求。而基于通用接口总线的雷达接收机自动测试系统是解决该问题的一条可行途径。文中介绍了该远程测试系统的硬件结构和软件设计。在软件设计上,本系统用Agilent IO Libraries Suite将VB程序转化为能够被程控仪器识别的标准命令,从而控制有通用接口总线接口的仪器;而仪器端则根据使用的命令树设计了一种基于二叉树的命令解析程序来解析控制端发送的命令。通过实际测试,该测试系统成功实现了计算机对通用接口总线设备的远程控制。     

基于DSP、FPGA与CAN总线的跟踪控制器设计

DSP和FPGA组成的伺服控制系统能够满足复杂的控制算法要求。通过对TI公司的DSP控制芯片和ALTERA公司的FPGA芯片的功能和特点分析,结合CAN总线与上位机通信,设计了一种基于DSP、FPGA与CAN总线的跟踪控制器。给出了该控制器的功能和硬件结构,以及软件流程设计。重点介绍了该控制器的硬件资源选择,工作原理,基本功能模块构成及算法实现。该控制器能够满足高速跟踪的伺服系统在实时性、精确度和稳定性上的高要求,具有良好的功能扩展能力。     

动载体光电稳定平台伺服控制系统设计

基于数字控制器TMS320F28335和驱动器MSK4226模块,利用光纤陀螺作为惯性空间角速率反馈传感器,完成了一种动载体光电稳定平台伺服控制系统的硬件和软件设计.详细介绍了硬件设计要求和原则、实现方法,分析了控制软件需求,设计流程,控制周期.测试结果达到预期要求,并将该系统应用于实际稳定平台设计中.