基于MIMO-OFDM的雷达通信一体化收发方法

本文提出了一种基于MIMO-OFDM的雷达通信一体化共享信号收发方法,研究分析了MIMO-OFDM系统的信号模型以及在雷达通信一体化系统中通信信息调制在OFDM雷达信号上的处理方法。利用MIMO波束形成技术来实现雷达通信一体化信号的发射和接收处理,设计满足雷达目标探测方向和通信方向要求的发射方向图以实现雷达通信一体化信号的发射,同时接收波束形成分别在雷达目标方向和通信方向零陷从而获得通信信号和雷达回波,这样可以减轻其信号间干扰。数值仿真表明,所提出的雷达通信一体化共享信号收发方法可以提高一体化系统的通信性能,同时获得更精确的雷达目标参数。     

基于LVDS的电子星模拟器设计

为了实现卫星姿轨控地面半物理仿真试验,设计了基于LVDS的电子星模拟器,图像分辨率支持1024*1024;图像位宽支持12 bit;能够同时完成帧频10 Hz的图像上传及采集;将星敏感器作为高精度姿态测量部件引入控制系统,地面动力学通过以太网将四元数提供给电子星模拟器,电子星模拟器将生成的电子星图通过LVDS传输给星敏感器,通过地面实时系统将控制系统、星务计算机、敏感器系统组成了实时仿真验证系统;试验表明电子星模的输出接近目标值,闭环测试中星敏采集到准确的星图;通过实物在闭环回路仿真验证了上述方案的有效性,并通过指标对比分析,显示了电子星模拟器的可行性,在卫星姿轨控地面半物理仿真试验中具有良好的推广性。     

一类回归轨道随机生成算法实现

不同的卫星应用系统对轨道设计提出了不同的要求.文中提出的算法,能够自动生成卫星轨道参数,保证回归轨道卫星过顶地面某指定区域时,位于轨道的近地点,以满足卫星近地探测、侦察的一类仿真应用需求.该算法通过已知的近地点星下点坐标和随机的升交点经度确定出轨道面的空间位置;通过回归周期和近地点卫星高度确定出轨道形状和大小,进而求得满足条件的轨道方程.该算法在VC 中得到实现.文章最后给出了一个验证算法,通过输出数据和卫星星下点轨迹图验证了原算法.实践表明,文中提出的算法有效地支持了整体系统的仿真.     

可识别声源深度的三维声聚焦波束形成方法

当前平面传声器阵列结合波束形成方法进行声源识别定位时,存在不能确定声源相对全息测量阵列距离的问题,提出了可识别声源深度的三维声聚焦波束形成方法。基于球面波声场模型和波束形成方法,在不同深度的平面上进行声聚焦,首先根据聚焦面上波束形成功率的最大点位置沿聚焦深度方向（即z方向）的轨迹变化判断声源在z方向的位置,再进一步确定声源在x和y方向的位置。为验证方法的有效性,在点声源构成的声场中进行了仿真验证,并且在全消声室内进行了单声源及多声源识别定位的实验验证。仿真结果和实验结果一致表明：该方法能够实现基于平面阵列的三维空间中声源的识别定位。     

基于TDM信号的反无人机MIMO雷达系统

随着无人机威胁的日益增大,对低成本三坐标雷达的需求也逐渐增长。鉴于多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)技术已在通信领域得到了广泛应用,有效降低了硬件成本,可将MIMO技术引入三坐标雷达领域用于对无人机目标的探测。因此,介绍了一种基于时域复用(time-division multiplexing, TDM)信号的MIMO雷达系统。时域复用方式通过对发射单元发射时间的控制实现信号优良正交性能,并有效降低了信号产生单元与发射信道的复杂度。基于TDM信号形式,进行了MIMO雷达天线设计,给出了时分信号正交解调与数字波束形成处理的流程。计算机仿真也验证了TDM信号条件下的MIMO雷达点目标成像与波束形成的能力。     

无相位反馈的分布式发射波束成形技术研究

分布式发射波束成形技术是实现协作通信的一种有效方式,而分布式发射波束成形面临的主要技术挑战有发射信息共享、载波同步、发射时间同步等。本文针对这些技术挑战利用时分双工系统前后向信道的一致性,提出了一种不需要在节点之间反馈相位控制信息的分布式发射波束成形技术。在此基础上,发射节点和目标节点之间数据传输采用OFDM技术,提出了对每个子载波信号分别进行发射波束成形的实现方法。     

基于SRS遍历容量的下行波束赋形性能研究

波束赋形传输技术包括下行波束赋形和上行波束赋形。下行链路波束赋形是通过基于估算信道信息加权多天线的发射信号来实现的,从而增强在目标用户方向上的部分功率增益。上行链路波束赋形本质上是对来自不同天线单元信号进行加权和求和计算,以优化所需信号的质量并抵制干扰。简要描述下行链路波束赋形系统模型构建方案和最优获得空间相关矩阵值算法。在此基础上,详细阐述移动通信系统中下行链路波束赋形应用的基本原理,重点研究SRS遍历容量改进优势,分析波束赋形基准性能和多滴仿真性能的特点。结合链路层单一EBB衰落算法的结果,通过对短期和长期以及混合波束赋形技术的比较,得出了一些重要结论。     

期望信号大动态下的稳健波束合成算法

基于期望信号波达方向信息的自适应波束合成算法对角度误差非常敏感,特别是在期望信号功率较大情况下,产生“自零陷”而导致算法失效。基于恒模特性的盲自适应波束合成在干扰信号功率大于期望信号功率时,算法也会把期望信号抑制以捕获干扰信号。在期望信号波达方向信息已知情况下,采用最小二乘恒模自适应波束合成算法,可以克服上述问题,使得期望信号在大动态时也能正常实现对干扰信号的抑制。本文阐述了算法实现步骤,并通过线阵模型进行仿真验证,证明算法的正确性。     

预警卫星半实物仿真系统设计与实现

国防支援计划(DSP)是美国现役的预警卫星系统,主要对导弹进行早期探测和预警;为评估DSP卫星对目标的探测能力,文中分析了预警卫星的部署情况和工作模式,提出了预警卫星仿真系统的总体设计方案,确定该系统的功能模块以及实现方式;根据预警卫星双波段探测的工作模式构建了红外双色扫描探测模型,提出了基于双霍夫变换的多帧关联目标检测算法,利用目标的运行特性有效去除背景噪声,并结合双波段探测信息融合策略降低卫星虚警率;最后利用双星定位方法预估目标轨迹并对不同发射角目标的预测轨迹与真实轨迹之间的误差进行对比分析;通过试验运行,该系统达到了预期结果,具备对目标导弹的探测和跟踪能力,为导弹性能评估提供一种仿真手段和依据。     

Android系统下空情仿真软件的设计与实现

传统的雷达监视手段采用询问/应答方式对目标探测。从长远来看,雷达系统自身具有很多局限性。因此,需要发展新的监视手段。广播式自动相关监视ADS-B即航空器自动广播由机载星基导航和定位系统生成的精确定位信息,地面设备和其他航空器通过航空数据链接收此信息,卫星系统、飞机以及地基系统通过高速数据链进行空天地一体化协同监视,是未来监视系统的重要组成部份和发展方向。本文实现的空情仿真系统是通过一定规律模拟飞行物信息,将这些信息根据ASTERIX CAT021协议将其封装到报文中,之后发送给指定的ADS-B站。与此同时本系统将获取的报文信息解析出相应的飞行物信息呈现在用户界面上。用户通过本系统可以监视到指定区域上飞机的运行轨迹和即时的飞行信息。     

雷达探测空间目标效能仿真系统设计与实现

空间目标的日益增多给观测太空和发射卫星都带来了很大难度,因此有必要利用一定的手段对空间目标进行探测,而雷达探测具有独特的优势。以VC++和STK为主要工具,开发针对低轨卫星和空间碎片的雷达探测效能仿真系统。该系统能够方便快捷地从雷达对空间目标的探测能力、雷达空域内同时存在的目标数目和雷达对目标观测弧段长度等3个方面分析雷达探测空间目标的效能。     

Application of satellite navigation system for emergency warning and alerting

One of the key responsibilities of any government is to communicate and disseminate safety information and warnings to the general public in case of an emergency. Traditionally, warnings are issued by the government through a broadcast approach using communication channels such as TV and radio. However this monopolistic approach is now challenged by new technologies and media capable of providing individualised warnings to personal mobile devices. Location-based emergency services and mobile alerts are becoming increasingly prevalent in the provision of emergency warnings. These new modes of emergency services have been adopted by several countries worldwide including Australia. One example is the Australian National Emergency Alert (EA) which is a telephone-based service enhanced with location-based capabilities. This paper introduces the concept of applying global satellite navigation systems such as the Japanese satellite system in the domain of emergency warning and alerting. The Japanese satellite warning system can be tailored to transmit real-time location-based emergency warnings to people's mobile devices while not being constrained by the limitations of ground-based communication technologies. A key advantage of satellite based communication is its high resilience to communication network overload and failure of ground systems and network infrastructure during a disaster. This enables people to obtain necessary information anywhere (outdoor) and anytime during times of disaster. A satellite-based warning system could also be integrated with existing warning services and be used as a complementary technology. This paper examines opportunities and challenges for using satellite navigation systems to deliver warnings and safety messages during emergencies and disasters.     

基于方位与时延信息融合的被动声纳航迹关联

在探测区域存在多个目标的情况下,水声岸站被动测向定位系统必须首先解决多目标的航迹关联问题,即确定各个传感器所测量的信息哪些是来源于同一目标的.通过融合被动声纳所测量到的方位和时延信息提出了一种方位最近邻关联方法,对该方法和传统的多维分配算法进行仿真表明该方法能获得很高的正确关联概率,同时该方法克服了传统的多维分配算法在传感器和目标数量较多时计算量过大的问题,是一种优于多维分配算法的水声被动多传感器多目标航迹关联方法,这说明利用信息融合手段解决水声领域航迹关联问题具有潜在的优势.     

带可控臂的绳系卫星短距释放实验研究

通过绳系卫星轨道面内运动的天-地动力学相似,利用地面物理仿真平台实验研究绳系卫星短距离释放的控制问题.首先建立带控制臂的绳系卫星系统非线性动力学方程,获得天-地动力学相似条件,采用比例-微分反馈控制方法,对受控绳系卫星的姿态运动进行数值仿真.其次,利用地面物理仿真平台实现绳系卫星的天-地动力学相似环境,通过单根刚性臂实现卫星姿态运动和系绳摆动的两自由度运动控制.实验和数值对比结果表明,借助控制臂可以有效的对绳系卫星的释放进行控制.     

对地观测卫星的多目标分配方法

卫星在进行短期对地观测任务时,需要将有限的卫星观测资源(对地观测的有效载荷)分配给多个地面目标,从而使观测所得的总信息量最大,或者得到某个准则下最优的信息增益,有必要对此进行研究:建立起评估卫星对地观测效果的效能模型,并对所观测目标进行排序,从而得到关于多目标的卫星分配模型.模型以可见光观测卫星为例,考虑了卫星对目标观测效果有影响的四类主要因素,提出了一种基于信息熵与隶属函数的处理方法,可作为卫星目标观测体系需求分析、顶层设计以及效能评估的依据.最后以一个仿真实例说明了模型的适用性.     

基于HLA的卫星通信链路分布式仿真的研究

该文首先对HLA进行了概述。其次介绍了卫星通信链路仿真系统的功能,该功能是由10个模型构成的基础模块和应用模块实现的;在此基础上提出了一种基于HLA的卫星通信链路分布式仿真系统的设计框架,构建了由11个联邦成员组成的卫星通信链路仿真联邦,并较为详细地阐述了仿真系统的联邦成员的设计和联邦成员间信息交互的设计,给出了联邦成员间信息传递关系的示意图,较好地解决了仿真系统各功能模型的同步、并行运行的问题;最后通过仿真得出了有关结论,为卫星通信链路、通信网络的设计与性能评估奠定了基础。     

遥感图像星上智能处理地面仿真模拟系统设计与实现

传统卫星遥感应用模式复杂繁长,无法满足用户越来越关注的实时化遥感服务需求,为卫星配备智能化大脑,一方面可以降低数据传输带宽,另一方面可以提高数据获取的时效性,因此,星上智能处理已经成为遥感卫星发展的必然选择。但星上处理在轨调试困难,现有遥感卫星星上处理平台的地面测试系统都是卫星实验室测试时,针对不同的卫星载荷临时组建,缺乏通用性且并未形成集成化的装置,导致现有遥感图像星上智能处理的地面测试效率偏低。尤其是面对目前星上处理智能化的新需求,缺乏一套高性能、低功耗、全流程的星上处理地面仿真系统。针对遥感数据处理自动化与智能化发展的新特点,提出了一套基于FPGA与GPU相结合的遥感图像星上处理地面仿真模拟系统。该系统能够在地面模拟实现多种载荷的0到1级数据预处理,在预处理的基础上实现智能遥感影像的加速识别,其关键难点在于遥感图像智能处理算法的高计算复杂度和嵌入式计算机有限计算力之间的平衡;遥感图像处理领域的AI专用算法固化和硬件加速之间的平衡;不同卫星平台测试需求和系统架构通用性之间的平衡。本文阐述了仿真平台设计的方法,构建了基本原型并对其进行了验证。测试结果表明：该系统可以较好地完成星上智能处理典型算法地面全流程测试,所有硬件可以直接上星组装,完备度高,对优化和指导卫星地面仿真系统运行管理体系具有一定的参考价值。     

基于自相似排队模型的星上交换输入缓存分配算法

针对空间信息网络的自相似分组业务流、星上交换节点的有限缓存资源,提出一种基于自相似排队模型的星上交换输入缓存分配算法。构建了基于VOQ的空间信息网络星上Crossbar交换节点模型,依据空间信息网络业务流的自相似性,通过建立虚通道自相似排队模型,估算出各个虚通道的缓存溢出概率,再根据其溢出概率采用贪婪算法来实现缓存资源的优化分配。仿真分析了在自相似分组业务流下优化分配算法和均匀分配算法的性能。结果表明,在相同缓存开销下,优化分配算法可以有效降低分组的平均时延;在同等分组平均时延下,分组业务流自相似程度为0.8和0.6时,可分别节省缓存开销约25%和17.4%。