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自相关加权融合的高精度频率估计算法

国防科技大学学报 2024年第4期46卷 222-228页

作者：刘康何明浩陈昌孝曾莎李争空军预警学院信息对抗系湖北武汉430019

为保证雷达对抗侦察系统在复杂电磁环境下的工作性能,提出了一种基于自相关加权融合的多段信号频率估计算法。对各段含噪信号进行自相关处理得到初相位为零、频率与原信号一致的高信噪比正弦信号,利用反余切算子构建支持度矩阵对自相关... 详细信息

为保证雷达对抗侦察系统在复杂电磁环境下的工作性能,提出了一种基于自相关加权融合的多段信号频率估计算法。对各段含噪信号进行自相关处理得到初相位为零、频率与原信号一致的高信噪比正弦信号,利用反余切算子构建支持度矩阵对自相关信号进行实时加权融合,在粗估计基础上建立参考信号,通过最小化误差函数求得高精度频率估计结果。仿真结果表明,相较于现有算法,本文算法在满足较低计算量的同时,不但精度明显提高,且在不同信噪比、信号长度以及信号异常等条件下均具备稳定的估计性能,为基于多传感器的雷达对抗情报侦察提供了参考。

关键词：多段信号融合频率估计自相关实时加权误差函数

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雷达探测高超声速目标分区搜索资源优化

华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第9期52卷 29-37页

作者：郑建成李志淮曲智国喻晨龙空军预警学院防空预警装备系中国人民解放军95246部队空军预警学院雷达士官学校

针对高超声速目标来袭方式多样而不易捕获的问题，设计了一种远程、中远程、近程区域同时搜索的相控阵雷达分区搜索资源优化方法．首先分析此类目标复杂的目标特性对雷达搜索任务的影响，指出雷达现有搜索工作模式的不足并构设分区搜索... 详细信息

针对高超声速目标来袭方式多样而不易捕获的问题，设计了一种远程、中远程、近程区域同时搜索的相控阵雷达分区搜索资源优化方法．首先分析此类目标复杂的目标特性对雷达搜索任务的影响，指出雷达现有搜索工作模式的不足并构设分区搜索场景；然后以累积探测距离作为雷达搜索任务质量的度量指标并映射至效益函数，建立分区搜索资源优化的数学模型；最后对设计方法的有效性进行仿真验证．结果表明：当给定分区同时搜索的任务优先级时，中远程、近程搜索区域均可达最大搜索任务质量；而远程搜索区域当任务效益值仅为0.55时，其搜索任务质量仍可达效益最大时搜索任务质量的86%．当雷达搜索资源使用受限时，设计的灵活搜索方法可有效应对具备多种来袭样式的高超声速目标威胁．

关键词：相控阵雷达高超声速目标任务质量分区搜索资源优化

基于平滑矩阵集优化的双基地MIMO雷达相干目标DOD和DOA联合估计

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北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 268-275页

作者：游致远胡国平周豪郑桂妹空军工程大学防空反导学院西安710051 空军工程大学研究生院西安710051

针对在进行相干目标测向时出现的协方差矩阵秩亏现象,双基地多输入多输出(MIMO)雷达探测相干目标会出现精度差、角度分辨率低等问题,提出一种基于分集平滑优化对相干目标波离方向角(DOD)和波达方向角(DOA)进行联合估计的算法。所提算法... 详细信息

针对在进行相干目标测向时出现的协方差矩阵秩亏现象,双基地多输入多输出(MIMO)雷达探测相干目标会出现精度差、角度分辨率低等问题,提出一种基于分集平滑优化对相干目标波离方向角(DOD)和波达方向角(DOA)进行联合估计的算法。所提算法能通过分集平滑降维协方差矩阵,构造更有效的平滑矩阵集对相干目标进行联合角度估计。将发射阵列和接收阵列进行分集平滑并构建发射子矢量,计算其协方差矩阵;将每个发射子矢量的协方差矩阵进行平滑重构而后进行加权处理得到前向平滑矩阵;对前向平滑矩阵进行共轭翻转等变换后,得到前后向平滑矩阵,再对其进行奇异值(SVD)分解;利用降维多重信号分类(RD-MUSIC)算法对信号进行空间谱估计并实现DOD和DOA自动配对。所提算法有效提高双基地MIMO雷达对相干目标的测向性能,并通过实验证明所提算法的可行性。

关键词：双基地雷达 MIMO雷达相干目标分集平滑角度联合估计

基于低空目标检测的分布式多输入多输出雷达功率分配合作博弈算法

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兵工学报 2024年

作者：齐铖谢军伟张浩为王雷王瑞军费太勇空军预警学院空军研究院空军工程大学防空反导学院

为提升低空突防作战场景下分布式多输入多输出(Multiple Input and Multiple Output， MIMO)雷达系统的目标检测效能，提出一种合作博弈功率分配 (Cooperative Game Power Allocation， CGPA) 算法。基于带误差的支援信息建立了低空多... 详细信息

为提升低空突防作战场景下分布式多输入多输出(Multiple Input and Multiple Output， MIMO)雷达系统的目标检测效能，提出一种合作博弈功率分配 (Cooperative Game Power Allocation， CGPA) 算法。基于带误差的支援信息建立了低空多径环境下的分布式MIMO雷达信号模型，并推导了基于奈曼皮尔逊准则的检测模型。结合Max-Min准则以信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio， SINR)为优化模型的效用函数。在此基础上，利用加权方法简化了联盟利益Shapley值的计算，得到满足帕累托最优性和公平性的合作资源分配方案。通过对发射功率资源的细致化管理，有效减小多径效应引起接收信号幅度的参差与衰落。在改善接收信号的稳定性的同时，挖掘并利用多径环境下丰富的散射特性，有效提升了雷达系统的探测效能。仿真实验验证了分布式MIMO雷达系统低空多径目标检测的出色性能，所提功率分配算法能够有效提升系统检测性能，并具有较好的实时性。

关键词：分布式多输入多输出雷达系统目标检测多径效应功率分配合作博弈理论

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量子微波-光波相干转换实验系统与研究进展

激光与光电子学进展 2024年

作者：苗强吴德伟空军工程大学信息与导航学院

量子微波-光波转换作为构建量子网络的关键技术，是驱动量子科学发展的重要引擎之一，其在分布式量子计算、远程量子传感、量子精密测量等方面表现出巨大的应用和发展前景。本文系统总结了当前实现微波-光波转换的电光、原子、光力、磁... 详细信息

量子微波-光波转换作为构建量子网络的关键技术，是驱动量子科学发展的重要引擎之一，其在分布式量子计算、远程量子传感、量子精密测量等方面表现出巨大的应用和发展前景。本文系统总结了当前实现微波-光波转换的电光、原子、光力、磁子等四类主要实验平台系统及其物理原理与模型，梳理了依托四类平台实现微波-光波转换的实验方案及其研究进展，总结对比了各类平台在光子转换效率、转换带宽以及实验条件苛刻程度等方面的性能优劣，最后探讨了微波-光转换当前与未来的发展趋势及在量子信息系统应用中需重点解决的关键问题。

关键词：微波-光波转换电光耦合 Rydberg原子光力耦合磁光耦合

基于可解释深度卷积网络的空时自适应处理方法

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雷达学报（中英文） 2024年第4期13卷 917-928页

作者：廖志鹏段克清何锦浚邱梓洲王永良中山大学电子与通信工程学院深圳518107 空军预警学院武汉430019

在实际应用中,空时自适应处理(STAP)算法的性能受限于足够多独立同分布(IID)样本的获取。然而,目前可有效减少IID样本需求的算法仍面临一些问题。针对这些问题,该文融合数据驱动和模型驱动思想,构建了具有明确数学含义的多模块深度卷积... 详细信息

在实际应用中,空时自适应处理(STAP)算法的性能受限于足够多独立同分布(IID)样本的获取。然而,目前可有效减少IID样本需求的算法仍面临一些问题。针对这些问题,该文融合数据驱动和模型驱动思想,构建了具有明确数学含义的多模块深度卷积神经网络(MDCNN),实现了小样本条件下对杂波协方差矩阵快速、准确、稳定估计。所构建MDCNN网络由映射模块、数据模块、先验模块和超参数模块组成。其中,前后端映射模块分别对应数据的预处理和后处理;单组数据模块和先验模块共同完成一次迭代优化,网络主体由多组数据模块和先验模块构成,可实现多次等效迭代优化;超参数模块则用来调整等效迭代中可训练参数。上述子模块均具有明确数学表述和物理含义,因此所构造网络具有良好的可解释性。实测数据处理结果表明,在实际非均匀杂波环境下该文所提方法杂波抑制性能优于现有典型小样本STAP方法,且运算时间较后者大幅降低。

关键词：多模块深度卷积神经网络空时自适应处理稀疏恢复非均匀杂波杂波抑制

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基于多尺度特征的多模态激光雷达增强算法

激光与光电子学进展 2024年第18期 238-246页

作者：罗一凯何林远马时平空军工程大学航空工程学院

激光雷达（LiDAR）通过扫描周围环境，获取测量数据构建三维（3D）点云来实现环境感知的功能，广泛应用于车辆环境感知任务。然而，激光雷达无法感知环境中的语义信息，一定程度上限制了其在3D目标检测中的效果。为增强激光雷达在复杂... 详细信息

激光雷达（LiDAR）通过扫描周围环境，获取测量数据构建三维（3D）点云来实现环境感知的功能，广泛应用于车辆环境感知任务。然而，激光雷达无法感知环境中的语义信息，一定程度上限制了其在3D目标检测中的效果。为增强激光雷达在复杂环境下的3D目标检测效果，设计了一种基于多尺度特征的多模态融合激光雷达增强算法，并在Transformer框架下进行了一定的创新。在编码器中，语义感知聚合模块提取的多尺度语义特征用于跨模态特征融合，而解码器中的尺度自注意力与提案引导初始化使得预测过程更加高效。还设计了一种用于辅助预测框位置回归的三角损失函数，将预测框的回归位置利用三角几何约束限制在2D标签与3D标签之间，以得到更好的预测效果。在nuScenes数据集上进行的实验证明了所提模型的有效性与鲁棒性。

关键词：激光雷达多模态融合 Transformer 三维目标检测鸟瞰图

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基于多尺度特征的多模态激光雷达增强方法

激光与光电子学进展 2024年

作者：罗一凯何林远马时平空军工程大学航空工程学院

激光雷达（LiDAR）通过扫描周围环境，获取测量数据构建三维点云来实现环境感知的功能，广泛应用于车辆环境感知任务。然而激光雷达无法感知环境中的语义信息，这在一定程度上限制了其在3D目标检测中的效果。为增强激光雷达在复杂环境下... 详细信息

激光雷达（LiDAR）通过扫描周围环境，获取测量数据构建三维点云来实现环境感知的功能，广泛应用于车辆环境感知任务。然而激光雷达无法感知环境中的语义信息，这在一定程度上限制了其在3D目标检测中的效果。为增强激光雷达在复杂环境下的3D目标检测效果，本文设计了一种基于多尺度特征的多模态融合激光雷达增强方法，并在Transformer框架下进行了一定的创新。在编码器中，语义感知聚合模块提取的多尺度语义特征将用于跨模态特征融合，而解码器中的尺度自注意力与提案引导初始化使得预测过程更加高效。本文还设计了一种用于辅助预测框位置回归的三角损失函数，将预测框的回归位置利用三角几何约束限制在2D标签与3D标签之间，以得到更好的预测效果。本文所提出的模型在nuScenes数据集上进行的实验证明了该模型有效性与鲁棒性。

关键词：激光雷达多模态融合 Transformer 三维目标检测鸟瞰图

双子脉冲FDA-MIMO雷达接收滤波器与发射频偏联合设计方法

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系统工程与电子技术 2024年

作者：丁梓航谢军伟吴苗苗盛川高旭辰空军工程大学防空反导学院

为提高频控阵-多输入多输出（frequency diverse array-multi-input and multi-output， FDA-MIMO）雷达系统的抗干扰能力，本文提出了一种基于双子脉冲模式下的频控阵雷达多输入多输出雷达接收滤波器-发射频偏联合优化设计方法。在传... 详细信息

为提高频控阵-多输入多输出（frequency diverse array-multi-input and multi-output， FDA-MIMO）雷达系统的抗干扰能力，本文提出了一种基于双子脉冲模式下的频控阵雷达多输入多输出雷达接收滤波器-发射频偏联合优化设计方法。在传统脉冲的基础上，引入双子脉冲发射模式并建立了相关信号模型。在此基础上，建立了以最大信干噪比（signal-to-interference-plus-noise ratio， SINR）为准则的接收滤波器-发射频偏联合优化问题。为了得到最优的接收-发射滤波器设计方案，引入了一种迭代优化算法将该优化问题拆分为接收滤波器优化和发射频偏优化两个独立的子问题。为进一步完成对发射频偏的设计，将其转化为关于发射导向矢量的设计问题，采用半正定松弛和随机方法并通过发射导向矢量和频偏的数学关系最终获得频偏的设计方案。最后，仿真实验验证了所提双子脉冲FDA-MIMO雷达模式和接收滤波器-发射频偏联合优化设计方法对提高雷达系统抗干扰能力的有效性。

关键词：频控阵 MIMO雷达迭代优化半正定松弛频偏设计