“双证”模式下雷达装备原理与维修课程教学改革探索

为实现军校装备修理专业士官学历教育与职业技能鉴定“双证”模式的有效融通,提升学员对部队修理工岗位任职的适应能力,在“双证”融通下对基于雷达装备原理与维修课程的教学模式改革和建设问题进行了研究,并从课程教学目标、课程教学内容、课堂实施过程以及课程教学条件四个方面给出了具体的实施方法．这为装备修理专业士官课程教学模式改革提供了一种思路．     

一种基于多重次自适应因子的强跟踪UKF算法

针对强跟踪UKF算法存在自适应因子调节单一、难以准确调节多维的系统变量对不准确系统模型和噪声自适应调节能力不够的问题,提出了一种基于多重次自适应因子的强跟踪UKF (MST-UKF)算法．首先解析了强跟踪UKF的本质原理;其次提出在状态噪声协方差和观测噪声协方差前各引入多重次自适应因子对角矩阵对其进行自适应调节,并对其计算方法进行了设计;最后分别针对系统模型、噪声不准确情况下的目标进行跟踪仿真．仿真结果表明,MST-UKF算法能自适应直接调节噪声协方差,以此应对系统模型的不匹配、状态噪声的不准确性以及观测噪声的不准确性,实现了对复杂条件下目标的良好跟踪．     

平流层飞艇晃动对艇载雷达回波影响的分析

平流层飞艇载雷达系统较之地基雷达针对临近空间目标更具探测优势,但也存雷达探测性能受飞艇运动影响的问题,须结合飞艇的运动特点分析艇载雷达的回波形式。对此,本文从艇载雷达天线阵元的速度差别入手,分别建立了艇载雷达天线阵元的运动计算模型和艇载雷达回波计算模型。根据建立的模型,分析了飞艇晃动对雷达信号的影响,计算了不同因素对天线阵元速度的影响,并分别在天线阵元速度差别最大和最小的情形下进行了回波仿真,结果显示:在飞艇运动状态下,艇载雷达探测效果随目标距离增加而下降,但在不同的探测方向上下降程度是不同的。      

临近空间高超声速跳跃式滑翔目标跟踪模型

针对临近空间高超声速跳跃式滑翔目标跟踪问题,在分析目标运动特性的基础上提出了一种二阶时间相关的新型机动跟踪模型,该模型的核心是将加速度作为具有衰减振荡自相关的零均值随机过程,并据此构建了跟踪临近空间高超声速跳跃式滑翔目标的状态方程;为进一步分析模型的运动适应性,结合卡尔曼滤波算法推导了模型的系统动态误差稳态值,从模型参数取值的角度探讨了模型的适应性问题;为提高模型参数设计的合理性,分析了模型中两个参数的对应关系,并给出了参数设计的大致参考区间.理论分析表明,模型具备周期性与衰减性的统一,在短时间内主要表现为周期性,在长时间内主要表现为指数衰减性,这一特性提高了对临近空间高超声速跳跃式滑翔运动描述的合理性,此外,该模型跟踪临近空间高超声速跳跃式滑翔目标时的参数理论取值具有较低的系统动态误差稳态值.仿真实验表明与已有的临近空间高超声速目标单噪声机动模型相比,该模型具有较高的跟踪精度;并通过比较不同参数下的仿真结果一定程度说明了参数取值方法的合理性.     

高超声速滑翔飞行器典型运动分析与模型设计

为了得到合理可行的高超声速滑翔飞行器运动轨迹和目标跟踪预测仿真数据,对滑翔飞行器典型运动进行了分析和模型设计.首先建立简化的飞行器动力学模型,分析了无横向机动的平衡滑翔和恒攻角跳跃滑翔两种纵向运动特点;然后在给定纵向运动条件下对摆动式和转弯式两种横向运动进行了分析,建立了不同横向运动与所需控制量攻角、倾侧角之间的关系模型;最后对设计的轨迹模型进行了仿真.仿真结果表明所设计的轨迹模型是合理的.     

基于等效电路模型的高频透波频率选择吸波体设计

基于等效电路模型分析方法设计了一种高频透波频率选择吸波体,实现了吸波体通带位于其吸波带之上频段的滤波特性.频率选择吸波体的损耗层和带通层分别采用了加载集总电阻的曲折方环单元和十字缝隙单元.仿真结果表明,所设计结构的通带中心频率位于X波段内的9.34 GHz,通带中心频率处的插入损耗小于0.7 dB,-10 dB吸波带为3.0~8.3 GHz.当电磁波斜入射角度小于40°时,所设计结构均保持稳定的传输性能和反射性能.由于频率选择吸波体所采用的周期单元结构的旋转对称性,其传输和吸波性能对入射电磁波的极化方式不敏感.     

自适应平方根球型无迹卡尔曼滤波算法

针对传统无迹卡尔曼滤波器存在跟踪精度低、数值稳定性差、鲁棒性弱等缺点, 提出了一种基于球型无迹变换的自适应平方根UKF滤波算法（Adaptive Square Root UKF Filtering Algorithm Based on Spherical Unscented Transform, ASRS-UKF）。该算法在标准的平方根UKF算法上,首先改用了球型无迹变换对权系数以及sigma点进行计算选取;其次改进了平方根UKF中平方根矩阵的分解方法;同时在预测误差协方差矩阵中引入了自适应衰减因子。最后,通过将该算法同平方根UKF以及强跟踪UKF算法进行仿真对比,结果表明,ASRS-UKF算法在减少计算量、加快计算速度的同时还提高了滤波精度和稳定性,而且对于系统模型匹配不佳的情况下,仍具有良好的跟踪性能。     

一种改进的强跟踪UKF及其在目标跟踪中的应用

针对无迹卡尔曼滤波(UKF)算法缺乏对系统模型和噪声不准确等情况时的自适应调整能力导致滤波精度下降甚至发散的问题,提出了一种改进的强跟踪UKF滤波算法(IST-UKF)．首先,结合UKF算法以及强跟踪滤波原理,阐明了强跟踪UKF成立的充分条件．其次,在此基础上,提出在向前一步预测协方差矩阵中引入两个多重次自适应因子,并分别设计了其计算方法．最后,将该算法应用于目标跟踪中,并与强跟踪UKF算法(ST-UKF)以及UKF算法进行仿真对比．仿真结果表明,IST-UKF算法不仅具有强跟踪能力,还能对过程噪声进行自适应调整,实现了对目标的良好跟踪;并且当初始过程噪声设置较大时,更有利于IST-UKF算法的发挥．     

基于子阵的FDA-MIMO雷达去栅瓣方法

针对频率分集多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output with Frequency Diverse Array, FDA-MIMO)雷达在采用常规线性频率间隔的情况下,出现的距离维栅瓣与距离维主瓣宽度的矛盾问题,提出了一种基于子阵的FDA-MIMO雷达去栅瓣方法,推导出基于子阵的FDA-MIMO雷达闭合方向图表达式,并分析了FDA-MIMO雷达采用子阵去除栅瓣和提高距离维分辨率的原理。仿真结果表明,与通过限定频率间隔选取范围去除距离维栅瓣的常规方法相比,当子阵采用互质大频率间隔时,FDA-MIMO雷达形成的方向图不仅去除了距离维栅瓣,且距离维主瓣宽度更窄,距离维分辨率更高。     

基于气动参数分离变换的高超声速目标动力学模型

针对基于常规运动模型的跟踪算法难以实现对临近空间高超声速滑翔飞行器(NSHGV)的有效跟踪问题,提出了一种基于气动参数分离变换的高超声速目标动力学模型．根据NSHGV目标的传统动力学模型,分析了气动参数的内含因子,将气动参数内含的气动系数、质面比以及滚转角分别分离出来作为待估参量扩展到状态向量中,建立了合适的状态模型方程．仿真结果表明,本文模型对NSHGV的跟踪精度明显好于Singer运动学模型;与基于传统动力学模型相比,本文模型在各参量的估计精度上都有提升,尤其是在各速度估计上提升了21%～22%,在各气动参数估计上提升了52%～82%.