干涉式矢量传感器MIMO雷达的DOD/DOA和极化联合估计

该文结合干涉测量理论与简化矢量传感器多输入多输出(MIMO)雷达,提出一种干涉式矢量传感器MIMO雷达的发射方位角(DOD)、接收方位角(DOA)和极化联合估计方法。利用干涉发射阵列的长、短基线空间平移不变性采用多分辨ESPRIT算法获取DOD高精度估计值;同理,利用矢量接收阵的多分辨特性得到高精度DOA估计值;利用与阵列结构无关的极化域旋转不变性求取极化辅角和极化相位差。最后给出随机信号源模型下的闭式克拉美罗界推导。该干涉矢量MIMO阵列,可同时获取MIMO雷达的波形分集和矢量传感器的极化分集,且在不增加阵元数和硬件复杂度情况下大大扩展有效孔径,提高了角度估计精度。另外简化矢量传感器减少了传统矢量传感器的互耦效应更有利于工程实现。仿真结果证明了该文多参量估计算法的有效性。     

基于均匀圆阵的近场源三维参数估计

基于均匀圆阵,提出一种近场源距离-方位角-俯仰角联合估计算法。利用阵元观测数据,构造一组高阶累积量矩阵,通过矩阵联合对角化技术得到阵列流形矩阵的估计。根据阵列流形矩阵的估计以及近场和远场条件下方位角相同的结论,获得方位角的估计。利用阵列流形矩阵和方位角的估计,得到距离和俯仰角的估计。该方法无需二维频域峰值搜索或参数配对。计算机仿真验证了算法的有效性。     

基于虚拟阵列的二维稀疏阵列相干源DOA估计

波达方向DOA估计是雷达阵列信号处理的一个重要方向,传统的MUSIC算法对均匀阵列条件下独立信号源的估计有很强的适应性,但实际的雷达工作中,稀疏布阵下多相干源测角是一个经常出现的应用场景。文中针对二维稀疏阵列的相干源测角,提出了一种基于虚拟阵列的相干源DOA估计方法。该方法利用虚拟阵列内插的方法,将一个任意二维稀疏阵列内插为一个均匀面阵,再通过二维空间平滑方法对相干源进行测角,能够同时获得信号的方位角和俯仰角信息。稀疏面阵和稀疏圆阵的仿真实验结果表明,该方法可以有效的解决二维稀疏阵列的相干源测角问题。     

均匀圆阵二维波达角估计的Cramer-Rao界

均匀圆阵(UCA)是一种应用广泛的具有二位波达角估计能力的平面阵列。为了从理论上分析不同阵列参数下到达波方位角(AOA)、仰角估计精度,推导了均匀圆阵二维波达角估计的性能界,以此为基础分析了阵列孔径、阵元个数、快拍数以及来波仰角高低与到达角估计精度的关系,并通过对UCA-MUSIC算法计算机仿真验证了推导结果的正确性。研究结果为波达角估计类算法提供了可供参考的性能下界,圆阵设计时也不再需要大量的Monte Carlo仿真试验确定阵列参数,可直接从估计精度表达式中获得。     

基于NC-MUSIC算法的均匀圆阵DOA估计及性能分析

近年来基于非圆信号的DOA估计算法由于其优良的估计性能,受到越来越多的关注。在接收阵列为均匀圆阵的情况下,对入射信号进行方位角和俯仰角的联合估计。依据非圆信号的DOA估计数学模型及阵列模型,采用NC-MUSIC算法完成对均匀圆阵方位角和俯仰角的联合估计。通过计算机仿真,得出该算法对均匀圆阵方位角和俯仰角的估计是比较准确的,并且通过NC-MUSIC与MUSIC算法仿真性能的分析比较,得出在接收阵列为均匀圆阵的情况下,NC-MUSIC算法也优于MUSIC。     

基于矢量传感器的扩展孔径双基地MIMO雷达多目标定位算法

该文研究基于电磁矢量传感器的扩展孔径多输入多输出(MIMO)雷达多目标定位算法。提出了一种新型MIMO雷达系统,发射阵列采用常规阵元,而接收阵列采用电磁矢量传感器,且传感器间距大于半波长。算法首先采用ESPRIT算法获得目标波达角(DOA)高精度模糊估计,随后利用矢量传感器的内在结构特点结合子空间旋转不变性获得目标DOA低精度无模糊估计进行解模糊,从而得到目标高精度DOA估计。最后利用已知DOA信息,采用1维MUSIC算法获得目标波离角(DOD)高精度估计。与已有算法相比,该算法大大提高了MIMO雷达的目标定位精度,且无需配对和2维搜索,具有较低的运算量。仿真结果证明了所提算法的有效性,其估计精度与CRB界接近。     

基于矢量传感器MIMO雷达的DOD DOA和极化联合估计算法

该文研究了一种基于多输入多输出(MIMO)电磁矢量传感器阵列雷达目标波离角(DOD),波达角(DOA)和极化联合估计问题。提出一种新型矢量阵MIMO雷达系统模型,发射阵列采用常规阵元,而接收阵列采用电磁矢量传感器。在此基础上,该文提出4维MUSIC, ESPRIT和迭代1维MUSIC 3种联合参数估计算法。其中迭代1维MUSIC算法首先利用矢量传感器的内在结构特点获得目标DOA预估计,随后采用MUSIC算法对DOD和DOA分别进行1维搜索获得目标角度的高精度估计,最后给出一种基于ESPRIT的目标极化估计算法。迭代1维MUSIC算法可用于不规则阵列,对接收阵列约束较少,无需2维搜索及多维搜索,还可以利用矢量阵特点扩展阵列孔径提高DOA估计精度。此外,论文还推导了DOD, DOA和极化联合估计的CRB。仿真实验表明,与前两种算法相比,迭代1维MUSIC算法具有与CRB更接近的估计精度。     

低空目标光纤麦克风阵列无源测向技术

由于武装直升机、巡航导弹等超低空突防目标位于地面雷达探测的盲区,近年来采用声阵列探测受到广泛关注。研究了基于时延估计的低空目标声阵列无源测向理论与算法,设计了基于广义互相关算法的光纤麦克风平面五元十字阵的低空目标无源测向模型,采用光纤麦克风阵列可以保持各通道良好的幅相一致性。推导了五元十字阵目标定位方程,并分析了时延估计误差、有效声速误差以及阵尺寸测量误差等对目标测向精度的影响。最后,对五元十字阵声阵列测向进行仿真,并给出了仿真分析结果。     

脂血标本对血液常规检测的影响

空间碎片在轨感知系统对层合板中的声发射源定位提出了需求,这是声发射定位技术的重要研究课题.利用虚拟波阵面的概念提出了一种应用于层合板的多传感器声发射源定位方法,将定位方程的求解转化为求取一元函数最小值的优化问题,并利用黄金分割法对其进行求解.在玻璃/环氧单向铺设层合板与正交铺设层合板上对铅芯折断波源进行了定位实验.结果表明,该方法可有效应用于层合板定位问题,当材料波速较低时定位精度较高,并在采用多传感器阵列时可取得比3传感器阵列更高的定位精度.该研究结果也为空间碎片在轨感知系统的研制提供了参考.     

基于新型阵列的双基地电磁矢量传感器MIMO雷达高分辨角度参数估计

针对双基地EMVS-MIMO雷达角度参数估计问题,该文通过设计新的发射阵列和接收阵列来实现对双基地EMVS-MIMO雷达角度参数估计精度的提升.相比于半波长的均匀线性发射阵列和接收阵列,所设计的新型阵列能够实现发射端和接收端阵列孔径的扩展.并且,为了避免发射角和接收角的角度参数额外配对过程,该文利用平行因子算法来实现发射角和接收角的角度参数自动配对.同时,相应的发射方位角、发射俯仰角、发射极化角、发射极化相位差和接收方位角、接收俯仰角、接收极化角以及接收极化相位差也是自动配对的.通过利用平行因子算法多次迭代之后得到的方向加载矩阵,对应于发射角和接收角的精粗估计的旋转不变关系可以从方向加载矩阵中进行相应的提取.因此,高分辨的发射角和接收角可以通过精粗估计的结合来实现.相比于当前算法,所提算法具有自动参数配对特性以及较低的计算复杂度.仿真实验表明所提算法具有较高的估计精度.     

天波超视距雷达发展综述

在天波超视距雷达系统的短基线多站联合定位中,一般假设多站点电离层反射虚高保持一致,为确定这一假设对定位结果的影响,本文进行电离层探测试验,以研究电离层虚高对多站联合定位精度的影响。试验时分别架设两个接收站模拟短基线超视距雷达系统的接收站点,再在较远距离架设目标站点,利用来自目标站点的发射信号模拟目标的返回信号。本文假设参考站点到目标站点链路的电离层反射虚高和大圆距离是已知的,对于同一工作频率,利用参考站点-目标站点链路上的电离层虚高,去解算定位站点-目标站点之间的大圆距离。参考站点和定位站点相距约90 km情况下,结果显示：目标和定位站(道孚-武汉)大圆距离约为1 260 km时,两条链路的虚高均方根误差约为5.82 km,相应的大圆距离的定位均方根误差约为5.02 km,相对误差约为0.34%;当目标和定位站(乐山-武汉)大圆距离约为1 000 km时,误差分别约为5.5 km, 5.69 km和0.46%。试验结果和理论分析表明,可以从缩短接收站点的布局和降低电离层反射虚高两个方面进一步提高目标定位的精度。本文试验结果可为短基线天波超视距雷达的建设提供较为重要的参考价值。     

电离层虚高对超视距雷达多站联合定位精度的影响

在天波超视距雷达系统的短基线多站联合定位中，一般假设多站点电离层反射虚高保持一致，为确定这一假设对定位结果的影响，本文进行电离层探测试验，以研究电离层虚高对多站联合定位精度的影响。试验时分别架设两个接收站模拟短基线超视距雷达系统的接收站点，再在较远距离架设目标站点，利用来自目标站点的发射信号模拟目标的返回信号。本文假设参考站点到目标站点链路的电离层反射虚高和大圆距离是已知的，对于同一工作频率，利用参考站点-目标站点链路上的电离层虚高，去解算定位站点-目标站点之间的大圆距离。参考站点和定位站点相距约90 km情况下，结果显示:目标和定位站(道孚-武汉)大圆距离约为1 260 km时，两条链路的虚高均方根误差约为5.82 km，相应的大圆距离的定位均方根误差约为5.02 km，相对误差约为0.34%；当目标和定位站(乐山-武汉)大圆距离约为1 000 km时，误差分别约为5.5 km, 5.69 km和0.46%。试验结果和理论分析表明，可以从缩短接收站点的布局和降低电离层反射虚高两个方面进一步提高目标定位的精度。本文试验结果可为短基线天波超视距雷达的建设提供较为重要的参考价值。     

雷达间歇辐射对测向交叉定位性能的影响分析

针对雷达采取间歇辐射的射频隐身管控措施,以双站测向交叉定位为例,该文研究了辐射时间比与定位性能的影响关系。首先分析了雷达间歇辐射的管控方法,然后在载机做匀速直线运动的假设下,采用克拉美罗下界(CRLB)方法,建立了辐射时间比对定位精度的影响模型。最后给出了模型的求解步骤并进行了仿真验证。仿真结果表明,不同辐射时间比对定位性能的影响不同,在初始距离为100 km,辐射时间比小于0.5时,定位收敛时间超过10 s,可以有效降低测向交叉定位的性能。

     

CCD双站被动定位效能评估

光电被动定位系统隐蔽性好,有利于提高复杂电磁环境中对抗作战的效能。建立基于CCD的双站被动定位系统模型,为提高测算精度,依据最小二乘法原理推导出静止目标坐标的求解方法。基于大气消光系数、目标背景亮度系数、CCD成像设备参数建立CCD侦察模型。以目标探测概率大于10%为标准,确定单个CCD的作用距离,并在此基础上分析CCD双站定位范围随双站间距的变化关系。在有效定位范围内抽取批量目标样本,计算双站定位误差,分析误差的均值和标准差随双站间距的变化规律。计算结果表明:对于确定的天气条件及CCD成像设备,当双站间距超过一定距离后,定位范围将逐步减小;定位误差及误差离散程度随着双站间距的增加先变小后变大。分析结果对于优化CCD设备参数、合理配置观测站位置具有一定的借鉴意义。     

基于FY-3D/MERSI-II远红外数据的火情监测研究

风云三号D极轨气象卫星中分辨率成像光谱仪(FY-3D/MERSI-Ⅱ)具有250 m分辨率的10. 8μm和12μm波长的远红外通道,为气象卫星遥感火情应用提供更为丰富的数据源。文章研究了FY-3D/MERSI-Ⅱ的10. 8μm远红外通道监测火情的特点,10. 8μm远红外通道虽在光谱方面对高温热源探测灵敏度不如FY-3D/MERSI-Ⅱ的3. 8μm中红外通道,但由于空间分辨率较1 km分辨率的中红外通道高4倍,因而对较大的火点有明显反映,火点探测能力较1 km分辨率远红外通道有明显提高。利用混合像元线性波谱分离方法计算,对于平均温度为750 K,面积400 m^2的明火区,在1 km分辨率远红外通道像元引起的亮温增量约0. 47 K,而在250 m分辨率远红外通道像元引起的亮温增量约为7. 30 K,可与周边背景像元亮温形成较明显差异。利用1 km分辨率的中红外通道判识火点范围,利用250 m分辨率的远红外通道进一步确定明火区位置,可将火点定位精度从公里级提高到百米级。利用该方法开展了森林草原火灾应用实例分析,基于250 m分辨率远红外通道确定的火点位置与实地考察信息吻合较好,说明了提出方法的有效性。多个应用实例表明,在反映大范围火场中较强火势区域位置和草原火灾明火线分布等方面,FY-3D/MERSI-Ⅱ远红外通道较中红外通道具有明显优势,可以更加精细化和准确的反映火情的空间分布,在火情监测方面具有实际应用价值。     

一种基于电磁态势数据聚类的辐射源定位算法

辐射源定位是战场军事行动的重要基础。而复杂战场电磁环境下,难以建立有效的传播模型,同时在多辐射源的条件下传统的定位方法难以快速准确定位。针对上述问题,基于分布式电磁态势感知网络,提出了一种智能优化感知节点位置的辐射源定位方法,采用改进的布谷鸟搜索(Cuckoo Search)算法进行网络中感知节点位置寻优,再利用克里金插值(Kriging Interpolation)来实现电磁态势的感知,以及对电磁态势数据进行结合峰值密度聚类(Density Peaks Clustering, DPC)思想的K-means聚类从而实现辐射源定位。该方法能够在初始部署不理想的条件下调整感知位置,实现无先验信息的目标辐射定位。实验表明,所提方法在多目标复杂环境下,插值精度优于随机部署和普通布谷鸟优化感知位置的克里金插值,在感知区域为4 km×4 km,节点总数为40 000个,且感知节点占比1%的条件下,平均定位误差为47.28 m,具有一定的应用前景。     

二路收发的空间光通信系统

研制了工作于大气中的空间光通信系统,系统的发射天线采用了两组互相独立的组合 式准直光学系统,发射光源采用980nm 的CW激光器,调制方式为直接电流调制;接收天线为两组折反式望远光学系统,以快速响应的PIN 光电管为主探测器,四象限探测器为两个系统之间对准与否的位置探测器。该系统实现了点对点的622Mbit/ s 通信,正常天气情况下可实现通信的距离100m～2km。该文在给出了该系统的组成的基础上详细讨论了系统的接收与发射天线。     

基于卡尔曼滤波的接收信号强度指示差值定位算法

针对频谱监测系统中被监测信号无法控制并且没有任何先验知识,只能通过对信号被动监测,即接收与处理信号来估计信号源位置的要求,该文提出一种基于接收信号强度指示差值(RSSID)的定位算法,并利用卡尔曼滤波提高其定位精度。该文将两监测站之间的RSSID转换成信号源到两监测站的距离之比,根据距离之比构造定位方程矩阵,进而利用最小二乘法求取信号源位置。仿真结果表明：所提算法比经典RSSI定位算法性能更优,降低了环境因素对定位精度的影响,并且能更好地满足参数较少的定位服务需求,可以有效地应用于频谱监测系统中。同时,卡尔曼滤波可以有效改善系统的定位精度,达到预期的定位效果。

     

一种新的海战场雷达辐射源识别方法

现代海战场电磁环境日趋复杂,使得常规的辐射源识别的方法很难适应实际需要。文章从有源探测的角度出发,提出了一种新的辐射源信息数据库,并采用模糊综合评判方法进行辐射源识别。实验表明,该识别方法具有很强的针对性,识别准确率高;算法简单,实时性强,对现代海战场雷达辐射源识别具有较强的指导作用。     

Effects of radio-frequency exposure (100-kHz to 500-kHz) onvery-high-speed digital data transmission system using a copperloop

This paper describes our investigation of the effect of radio frequency (RF) exposure on the performance of a very-high-speed digital data transmission system called the Asymmetrical Digital Subscriber Lines (ADSL) using the uncoded quadrature modulation (QAM) scheme at a rate of approximately 1.6 Mb/s and which operates within the 100- to 5OO-kHz frequency band. The effect of different wideband emissions within the ADSL band, including the background radio noise in the environment and emissions from light dimmers, fluorescent lamps, motors, and other household appliances on the customer's premises were investigated. Also, the effect of RF exposure caused by radiation from high-power licensed transmitters, such as LORAN-C, coastguard transmitters, and radiobeacons, were investigated. A complete database of information for these transmitters was acquired. The coupled voltage caused by radiation from the transmitters was predicted by using a detailed electromagnetic interference (EMI) model that was developed and experimentally verified. Field surveys near LORAN-C stations in New York, New Jersey, and California were performed. For the study on spurious emission-like background radio noise, light dimmers, invisible fences, and emission from diesel engines, it was found that these sources inside the customer's premises may not generate potential interference to the system. Minimum distances (critical distance) that should be maintained between the ADSL receiver and the interfering radio transmitters (LORAN-C radiobeacons) were obtained for the 18 ADSL test loops. Initial study of multiple exposure caused by several transmitters radiating at different frequencies, but all within the ADSL band, showed that such an effect should not generate any potential interference within the 100- to 500-kHz band