• 2023年第44卷第2期文章目次
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    • >测控通信与导航
    • 遥测网络系统发展与展望

      2023, 44(2):1-10. DOI: 10.12347/j.ycyk.20220519002

      摘要 (214) HTML (18) PDF 1.52 M (307) 评论 (0) 收藏

      摘要:遥测系统对于评定航空航天飞行器飞行试验结果、故障定位、健康监测和趋势预测等具有非常重要的意义。近二十年来,高码率遥测体制、双向通信及网络化遥测等需求不断增长,美国靶场司令委员会(RCC)下属机构靶场仪器组(IRIG)将遥测网络系统TmNS纳入到IRIG 106标准中,代表了下一代遥测系统的发展方向。在介绍TmNS发展历程的基础上,对TmNS的概念定义、典型架构、分层模型和网络数据消息、系统配置管理、时间同步、服务质量QoS、路由、源选择、安全等关键技术进行阐述和分析,结合我国遥测技术发展现状,总结其对我国遥测技术发展的启示,并对TmNS后续发展进行展望。

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    • 超宽带矩形微同轴平面对数周期天线

      2023, 44(2):11-17. DOI: 10.12347/j.ycyk.20220906001

      摘要 (187) HTML (17) PDF 3.02 M (212) 评论 (0) 收藏

      摘要:在宽带电子系统轻量化的需求下,基于MEMS矩形微同轴技术设计了10 GHz~50 GHz的超宽带平面对数周期天线。天线采用三节矩形微同轴阻抗变换实现160 Ω到50 Ω的宽频带阻抗匹配,并通过矩形微同轴转共面波导进行馈电。为展现微同轴的馈电优势,验证设计的微同轴平面对数周期天线性能,制备了50 Ω矩形微同轴传输线和天线实物并进行了测试。实测结果表明,在10 GHz~50 GHz频段内,矩形微同轴传输线传输损耗<0.22 dB/cm,两根间隔0.15 mm的矩形微同轴传输线间隔离度>60 dB。天线实测反射系数<-8 dB,增益>4 dBi,增益波动<1.6 dB。

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    • 一种基于粒子滤波的双目视觉惯导SLAM技术

      2023, 44(2):18-26. DOI: 10.12347/j.ycyk.20221203002

      摘要 (97) HTML (8) PDF 5.05 M (174) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对智能无人系统的定位与地图构建问题,提出一种基于粒子滤波的双目视觉惯导SLAM(即时定位与地图构建)方法。算法基于传统粒子滤波思想设计实现,后端处理时仅对位姿状态量进行滤波,有效解决了传统算法的维度爆炸问题,减少计算量的同时保证一定的精确度,兼顾SLAM算法精确性和即时性的要求。实验结果表明,方法整体定位精度相对误差低于5%,在光照条件适宜的小型场景效果更佳,误差低于3%,能够达到分米级精度,证明了SLAM方法能够完成SLAM系统的要求,实现即时定位与地图构建功能,具有一定的准确性、稳定性和鲁棒性。粒子滤波能够应用于视觉惯导SLAM领域并达到较高的精度要求。

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    • 一种基于频移补偿的apFFT相位估计改进方法及应用

      2023, 44(2):27-34. DOI: 10.12347/j.ycyk.20221109001

      摘要 (106) HTML (17) PDF 1.31 M (199) 评论 (0) 收藏

      摘要:全相位快速傅里叶变换(all phase Fast Fourier Transform,apFFT)相位一致性特点使正弦信号相位估计不受频率估计影响,但由于频谱泄露和栅栏效应,apFFT相位估计性能受信号频率位置影响。针对该问题,提出了一种基于高精度频率估计和补偿的apFFT相位估计方法。首先,对信号进行高精度频率估计,并以此对信号进行频移补偿,然后对补偿信号进行apFFT,最后求解信号相位。蒙特卡洛仿真结果表明:所提算法的相位估计性能不受信号频率位置影响,相位估计误差性能与理论值一致,受两参数克拉美罗界(CRLB2)约束,约为1.158 2倍的CRLB2;相位估计性能和抗噪声能力明显优于经典apFFT算法和其他对比算法。更进一步,利用我国首次火星探测器TW-1(天问一号)近火捕获段干涉测量数据进行算法验证,结果表明:相位估计精度约4 mrad,干涉测量时延估计精度约50 ps。

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    • 基于ZYNQ平台的嵌入式高性能驱动控制研究

      2023, 44(2):35-41. DOI: 10.12347/j.ycyk.20221129001

      摘要 (96) HTML (19) PDF 1.72 M (123) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统的光电平台驱动控制方案闭环周期长和体积大的问题,提出了一种基于ZYNQ平台的驱动控制方法。通过采用模块化设计思想,充分发挥ZYNQ中PL部分的并行处理优势,建立对应CLARK变化、PARK变换、交直轴电流PI校正、反PARK变换和SVPWM模块的IP核,最终输出PWM信号控制驱动桥六个桥臂的开关状态。系统的PWM周期可达18 kHz,电流环的闭环周期可控制在50 μs以内,极大地缩减了系统的闭环时间。实验结果表明,电交轴电流可以快速跟随方波和正弦波指令信号,且对应电机的三相电流平滑无畸变,纹波较小。不同频率的正弦输入信号证明了系统的闭环带宽可高于318 Hz,验证了方法的有效性,对于实现小型化高精度的伺服驱动控制具有重要参考价值。

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    • 基于修正模型的天线指向误差统计特性分析

      2023, 44(2):42-51. DOI: 10.12347/j.ycyk.20220730001

      摘要 (105) HTML (8) PDF 1.67 M (228) 评论 (0) 收藏

      摘要:作为评估天线性能的重要指标之一,天线指向精度直接影响着天线的跟踪观测性能。为了适应任务需求,提高天线及星地链路分析精度,本文基于指向误差修正模型对模型各分量的影响因素含义进行了系统分析,并定量研究了各个分量对指向误差的影响。基于各模型参数的分布特性,提出了一种指向误差概率分布模型,进一步完善了天线指向误差分析计算方法,最后利用天线的典型参数分析计算了天线指向误差角近似满足修正瑞利分布下的特征,可为后续星地链路统计分析提供参考依据。

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    • 靶场联合试验环境构建与应用

      2023, 44(2):52-58. DOI: 10.12347/j.ycyk.20221106001

      摘要 (80) HTML (8) PDF 1.21 M (170) 评论 (0) 收藏

      摘要:靶场联合试验环境构建是联合作战背景下武器装备实战化考核的迫切需要。通过分析当前靶场存在的突出问题,阐述构建虚实融合的联合试验环境必要性;在分析美军联合试验环境发展路线和建设措施的基础上结合靶场现实需求,提出建设和完善支撑内外场装备资源综合集成与协调运行的基础平台,补充半实物模拟器和数学仿真模型等模拟资源,加强体系级、平台级、系统级仿真评估手段,以及修改完善应用层、服务层、资源层标准规范是靶场联合试验环境构建的基本路径,并以舰艇抗饱和攻击和联合防空自防御两个试验任务作为典型应用,说明联合试验环境构建的重要作用。

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    • 基于交错带状线3 dB电桥的大功率功放技术

      2023, 44(2):59-65. DOI: 10.12347/j.ycyk.20221020001

      摘要 (91) HTML (10) PDF 2.89 M (204) 评论 (0) 收藏

      摘要:在现今的军用电子系统中,功率放大器起着举足轻重的作用。功率合成器件作为功率放大器的重要组成部分,需要满足高合成效率、高功率耐受能力和小型化的特性要求。基于交错耦合带状线定向耦合器,通过宽带匹配级联设计了一款8 GHz~12 GHz的四路功率合路器。测试结果显示:四路功率合路器的隔离度<-15 dB,回波损耗<-19 dB,合成效率>78.7%。基于该四路功率合成模块研制了一款X频段功率放大器,样机尺寸为52 mm×38 mm×5.5 mm,放大器在8 GHz~12 GHz的最大输出功率为52.2 dBm(40%占空比),插入损耗<1.4 dB。与传统的平面结构相比,基于这种功率合成器的结构更紧凑,合成效率更高,隔离度更好,功率耐受能力更强,适用于卫星通信、雷达和电子对抗等领域。

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    • 基于GO法的Nd:YAG侧面泵浦激光器可靠性分析

      2023, 44(2):66-72. DOI: 10.12347/j.ycyk.20220923001

      摘要 (96) HTML (18) PDF 884.29 K (206) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文报道了基于GO(Goad Oriented)法的Nd∶YAG侧面泵浦激光器可靠性分析,建立了Nd∶YAG侧面泵浦激光器的GO图模型,定性分析了Nd∶YAG侧面泵浦激光器的薄弱环节,定量计算了激光头中各薄弱环节的可靠性结果,包括等效故障率λR、等效维修率μR、平均无故障工作时间(MTBF)等;并定量计算了KTP晶体故障率的改善对Nd∶YAG侧面泵浦激光器可靠性提高的影响。本文中建立的GO图模型可为Nd∶YAG侧面泵浦激光的优化及可靠性评价提供理论依据。

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    • 一种相控阵天线转台伺服控制系统设计

      2023, 44(2):73-80. DOI: 10.12347/j.ycyk.20221102001

      摘要 (132) HTML (21) PDF 1.58 M (168) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对相控阵天线测控系统小型化的需求,提出一种相控阵天线转台伺服控制系统设计方法,采用集成化的设计思想,将伺服控制系统集成到转台内部。系统设计有波束控制器,具有波束控制功能和自动跟踪目标的功能,以及利用网络通信方式实现对多套伺服控制系统的远程控制功能。系统的伺服控制器采用参数自适应模糊PID控制结合时间最优控制的复合控制算法,阶跃信号、正弦信号测试和跟踪测试结果表明,伺服控制系统具有优异的动态性能和较高的跟踪精度。该伺服控制系统功能丰富,控制性能良好,具有广阔的应用前景。

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    • 一种通用型箭载数据采集传输设备的设计与实现

      2023, 44(2):81-86. DOI: 10.12347/j.ycyk.20221010001

      摘要 (95) HTML (12) PDF 2.41 M (179) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文结合国内外运载型号的发展趋势,梳理现役火箭遥测系统的应用需求,实现了一种基于VPX(新一代高速串行总线标准)总线架构的通用型箭载数据采集传输设备设计方案,对其关键技术如结构标准化技术、总线通用化技术、模块化技术等进行了重点分析。该方案对箭上设备的系统架构状态进行统一,大幅度提升设备的性能、集成度和通用性,满足型号未来应用需求,在航天领域具有广阔的发展前景。本文最后给出了该通用型箭载数据采集传输设备相比现役产品的优势。

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    • BDS分集接收机高精度定位技术研究

      2023, 44(2):87-91. DOI: 10.12347/j.ycyk.20220602002

      摘要 (75) HTML (8) PDF 706.77 K (144) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统BDS(BeiDou Navigation Satellite System,北斗卫星导航系统)分集接收机在定位时,直接使用每个天线的卫星信号,导致定位位置点不明确,定位精度较低。针对该问题,提出了一种高精度的分集定位技术。首先,给出了一种基于通道码相位的天线时延标定算法,以消除不同天线的硬件时延差异;然后,介绍了一种不依赖于外部姿态信息计算北斗坐标系下天线基线向量的方法,并对计算精度进行了理论分析;最后,介绍了一种考虑天线时延和基线向量的分集定位解算算法,通过将定位结果归算至基准天线,明确了定位位置点,从而提高了定位精度。在室外静态环境条件下进行了对比测试验证,结果表明:该定位技术使BDS分集接收机的定位精度得到了明显提高,达到了单天线的定位精度。

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    • >雷达与对抗
    • 珠海一号高光谱影像云检测算法

      2023, 44(2):92-99. DOI: 10.12347/j.ycyk.20221128001

      摘要 (109) HTML (34) PDF 5.16 M (164) 评论 (0) 收藏

      摘要:珠海一号高光谱卫星具有高空间、高光谱、高时间分辨率等特点,有效推动了高光谱遥感数据在农林环境、自然资源探测等领域的广泛应用,其中高精准的云检测是遥感数据预处理的关键步骤。如何对高光谱图像有效特征提取并克服传统云检测方法特征复杂、算法参数多、计算量大、鲁棒性差等缺陷,是高光谱云检测研究的关键问题。为此,提出了一种多尺度特征融合的U型结构网络,模型首先利用残差模块进行特征编码,并将编码进行多尺度融合,在网络的跳跃连接处引入了坐标注意力机制提取有用信息,最后通过残差解码得到输出结果。实验前首先利用主成分分析降维,将高光谱数据重构为4维影像数据,然后通过数据标注与数据增强,建立珠海一号高光谱影像云检测数据集。采用了38-Cloud云数据集训练初始网络参数,随后利用构建的数据集进行迁移学习。实验结果表明,对于所建立的珠海一号高光谱云检测数据集,所提方法的像素准确率达到92.28%,可以实现高精度的高光谱遥感影像云检测。

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    • 船只目标三维转动对SAR成像影响的定量分析

      2023, 44(2):100-111. DOI: 10.12347/j.ycyk.20220823001

      摘要 (96) HTML (11) PDF 3.04 M (259) 评论 (0) 收藏

      摘要:在分析船只三维转动(横滚、俯仰、偏航)对合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像质量的影响方面,现有文献只考虑了仅存在一维转动时的影响,未考虑三维转动同时存在时对SAR成像质量的影响。另外,现有文献主要基于船只转动对船只散射点瞬时多普勒频率的影响进行分析,并未真正与对SAR图像质量的影响关联起来。本文推导了适用于船只存在三种一维转动、同时存在三维转动时的SAR图像二维时域表达式,以及散射点方位向坐标的表达式。在上述表达式的基础上,通过分析船只上的散射点在SAR图像中的偏移情况,扩展到分析船只整体在SAR图像中的形变情况;通过分析一维转动对SAR成像的影响,扩展到分析三维转动同时存在时对SAR成像的影响。研究表明:船只三维转动引入了包络误差和相位误差,导致SAR图像中散射点模糊并在方位向偏移,且不同散射点的偏移量不同,从而使船只形状发生畸变。仿真结果验证了所推导表达式的准确性及理论分析的正确性。

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    • 基于平板波导的双频双极化CTS阵列天线设计研究

      2023, 44(2):112-122. DOI: 10.12347/j.ycyk.20220830001

      摘要 (120) HTML (13) PDF 4.63 M (250) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对卫星通信天线轻量化和辐射孔径复用等需求,对双频段双极化连续切向节(Continuous Transverse Stub,CTS)阵列天线进行研究。天线采用正交共口径设计,结合标准波导接口的带通滤波器和独立功分馈电网络实现了高极化隔离度特性;通过对枝节辐射能力控制和天线阵列设计,达到了兼顾增益特性的同时降低旁瓣电平的目的。仿真结果显示:天线分别在18.5~21.2 GHz和27.5~31 GHz两个频段内回波损耗小于-10 dB,旁瓣电平均小于-12 dB,端口隔离度优于80 dB,增益分别为24~27 dBi和25~27 dBi,结构简单,易于加工,剖面高度低,易于运输和共形安装。

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