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基于多项式Chirplet变换的线性调频引信干扰波形设计方法

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兵工学报 2024年第2期45卷 504-515页

作者：闫晓鹏张锦玉郝新红李剑锋代健北京理工大学机电动态控制重点实验室北京100081

针对现代战场环境下线性调频引信干扰技术的迫切需求,提出多项式Chirplet变换的方法实现低信噪比下对调频连续波无线电引信的信号参数估计,并针对调频连续波引信重构了干扰信号。基于线性小波变换原理,选取适当的核函数,将无线电引信信... 详细信息

针对现代战场环境下线性调频引信干扰技术的迫切需求,提出多项式Chirplet变换的方法实现低信噪比下对调频连续波无线电引信的信号参数估计,并针对调频连续波引信重构了干扰信号。基于线性小波变换原理,选取适当的核函数,将无线电引信信号经过旋转与平移操作后进行短时傅里叶变换,再利用遗传算法求得变换核的最优参数,实现对调频连续波信号的参数估计,并重构干扰信号。仿真对比结果表明,该方法可以在较低信噪比下实现对调频连续波无线电引信信号载波频率、调制周期、最大频偏等参数进行精准估计,相较于周期调制类干扰,重构干扰信号能够以更低功率对调频引信产生较好的干扰效果。

关键词：多项式Chirplet变换参数估计调频连续波参数化时频分析干扰重构

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密集扫频干扰下调频连续波引信响应特性

兵工学报 2024年第7期45卷 2251-2259页

作者：周文郝新红杨瑾段乐帆北京理工大学机电动态控制重点实验室北京100081

密集扫频干扰作为一种典型的压制式干扰方式,在实际战场使用中对调频连续波引信产生巨大威胁。针对调频连续波引信在密集扫频干扰下容易失效的问题,在分析调频连续波引信工作原理的基础上,推导密集扫频干扰下的调频连续波引信响应过程,... 详细信息

密集扫频干扰作为一种典型的压制式干扰方式,在实际战场使用中对调频连续波引信产生巨大威胁。针对调频连续波引信在密集扫频干扰下容易失效的问题,在分析调频连续波引信工作原理的基础上,推导密集扫频干扰下的调频连续波引信响应过程,进一步分析采用时域干扰样本归零抗干扰方法后的等效干扰效果,并进行相关的仿真分析及实验验证。仿真及实测实验结果表明:密集扫频干扰信号与引信信号越相似,在差频信号时域样本中的有效干扰比例就越大;进行时域干扰样本归零处理后,将产生对调频连续波引信真实目标信号的间歇采样转发干扰效果,距离维包络上将产生多个假目标,假目标的分布与归零处理后的等效占空比及干扰频率相关,导致调频连续波引信的炸点散布显著增大。

关键词：调频连续波引信密集扫频干扰归零处理间歇采样转发干扰响应特性

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基于功率谱熵的无线电引信目标与干扰信号分类方法

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北京航空航天大学学报 2024年第3期50卷 913-919页

作者：刘冰郝新红蔡鑫北京理工大学机电动态控制重点实验室北京100081

无线电调频引信在战场环境容易受到干扰信号的干扰导致早炸,丧失打击能力。为提升无线电调频引信抗干扰能力,准确识别引信目标与干扰信号,提出一种基于功率谱熵特征的无线电调频引信目标与干扰信号分类识别方法。利用实测采集的无线电... 详细信息

无线电调频引信在战场环境容易受到干扰信号的干扰导致早炸,丧失打击能力。为提升无线电调频引信抗干扰能力,准确识别引信目标与干扰信号,提出一种基于功率谱熵特征的无线电调频引信目标与干扰信号分类识别方法。利用实测采集的无线电引信检波端输出信号,通过提取目标和干扰信号的功率谱指数熵和Renyi熵特征构成特征向量,作为K邻近(KNN)分类器的输入进行目标和干扰信号分类识别,并利用5-折交叉检验方法对其进行验证。结果表明:目标和干扰信号的功率指数熵和Renyi熵具有显著差异性,使用KNN分类器对其进行分类识别时,最高的识别准确率可达99.47%。

关键词：无线电调频引信抗干扰功率谱熵特征目标分类 KNN算法

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基于多域特征的多雷达信号自动识别方法

北京航空航天大学学报 2024年第3期50卷 931-939页

作者：杨瑾郝新红陈齐乐北京理工大学机电动态控制重点研究室北京100081

为解决复杂电磁环境中多台雷达在相似的频段上同时发射各自的信号,导致侦察接收信号在时域和频域上重叠的问题,提出一种低信噪比(SNR)下自动调制识别(MR)方法。通过接收脉冲间列快速傅里叶变换(FFT)将接收信号的能量集中在各自的多普勒... 详细信息

为解决复杂电磁环境中多台雷达在相似的频段上同时发射各自的信号,导致侦察接收信号在时域和频域上重叠的问题,提出一种低信噪比(SNR)下自动调制识别(MR)方法。通过接收脉冲间列快速傅里叶变换(FFT)将接收信号的能量集中在各自的多普勒频率上,以达到分离多个截获信号的目的;将每个信号的Wigner-Ville分布(WVD)和模糊函数(AF)作为一幅图像的2层同时发送到训练后的残差神经网络(ResNet),以解决某些类型的信号仅采用单一时频分布时识别精度低的问题。理论分析和仿真结果表明:所提方法不仅能有效分离时域和频域重叠的多个雷达信号,而且能在SNR为-10 dB的条件下准确识别其调制模式。

关键词：电子战调制识别多普勒频率多域特征残差神经网络

基于深度学习和双域融合的红外成像制导系统复杂背景噪声去除方法

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兵工学报 2024年第6期45卷 1747-1760页

作者：栗苹周宇曹荣刚李发栋曹宇曦李佳武张安琪北京理工大学机电学院北京100081 北京理工大学机电动态控制重点实验室北京100081 北京理工大学唐山研究院河北唐山063611

红外成像制导系统受到严苛运行环境影响,其成像过程伴随复杂背景噪声干扰,严重影响系统制导跟踪精度。为减少复合噪声对红外成像效果的影响,在分析多种常见噪声的成因和特性的基础上,提出一种基于加性成分和乘性成分的噪声特性先验设定... 详细信息

红外成像制导系统受到严苛运行环境影响,其成像过程伴随复杂背景噪声干扰,严重影响系统制导跟踪精度。为减少复合噪声对红外成像效果的影响,在分析多种常见噪声的成因和特性的基础上,提出一种基于加性成分和乘性成分的噪声特性先验设定,结合空间域和变换域的双域融合去噪思想,设计了一种基于深度卷积神经网络的多类型噪声去除方法。该方法将富梯度流卷积模块引入UNet++结构以缩减梯度信息冗余并提升多感受野特征提取能力;针对噪声形态特性提出维度注意力机制以实现双域噪声估计;引入高阶双树复小波变换作为域变换方法,提升在不同尺度和方向上对噪声成分的识别能力。通过消融实验验证了噪声先验设定以及双域融合去噪思想的有效性和优越性,通过对比实验证明了所提方法对多种类型噪声均具有优秀的去噪能力。所提方法对高斯噪声的去噪峰值信噪比和结构相似度指标分别达到29.57和0.85,优于其他典型噪声抑制方法;对多类型混合噪声则分别达到27.84和0.82,达到良好的去噪水平。此外,也验证了所提方法对真实图像噪声具有优秀的去噪能力。

关键词：红外成像图像去噪深度学习空间域去噪变换域去噪

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基于稀疏恢复的调频引信抗扫频干扰方法

兵工学报 2024年第6期45卷 2044-2053页

作者：杨瑾郝新红乔彩霞陈齐乐北京理工大学机电动态控制重点实验室北京100081 北京无线电计量测试研究所北京100081

针对连续波调频引信在扫频式干扰作用下的早炸或者瞎火问题,提出基于时域干扰剔除及信号稀疏重构的抗干扰方法。通过时域异常值检测定位干扰位置和持续时间,并剔除异常数据抑制干扰对引信的影响;进一步地针对干扰剔除引起的信号时域稀疏... 详细信息

针对连续波调频引信在扫频式干扰作用下的早炸或者瞎火问题,提出基于时域干扰剔除及信号稀疏重构的抗干扰方法。通过时域异常值检测定位干扰位置和持续时间,并剔除异常数据抑制干扰对引信的影响;进一步地针对干扰剔除引起的信号时域稀疏,建立基于稀疏正则项的差频信号重构优化方程,并提出基于交替方向乘子法的迭代重构算法;通过仿真和实测数据验证方法的性能。研究结果表明:该方法能够在信噪比-15 dB,置零样本率不高于70%的情况下,抑制扫频干扰的影响,准确实现目标距离-速度信息的获取,提高了调频引信抗扫频干扰能力。

关键词：稀疏恢复扫频干扰调频引信交替方向乘子法

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激光引信探测“低小慢”无人机仿真系统

探测与控制学报 2024年

作者：许明君王婷韩杰宋承天北京理工大学机电动态控制重点实验室

随着空天技术和无人化技术的快速发展，“低小慢”无人机已成为威胁我国安全的重要因素之一，但对于探测“低小慢”无人机的研究较少，本文设计了一款对空激光引信探测仿真系统，用于研究打击“低小慢”目标时激光引信主要参数的边界值... 详细信息

随着空天技术和无人化技术的快速发展，“低小慢”无人机已成为威胁我国安全的重要因素之一，但对于探测“低小慢”无人机的研究较少，本文设计了一款对空激光引信探测仿真系统，用于研究打击“低小慢”目标时激光引信主要参数的边界值。本文以典型“低小慢”无人机为拦截目标，基于“低小慢”无人机与炮弹的交会场景建立了激光引信探测模型，设计对空激光引信探测仿真系统并对激光引信探测“低小慢”无人机时主要参数边界值的影响进行了仿真示例及分析，结果表明本文设计的仿真系统可为对空激光引信设计研制提供有效的理论依据。

关键词：激光引信 “低小慢”无人机仿真系统

基于2D-FFT与2D-CFAR的调频引信快速高精度信号处理方法研究

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：张安琪曹荣刚周宇李佳武曹宇曦于永滨北京理工大学机电动态控制重点实验室北京理工大学唐山研究院

针对调频引信在实际应用中谐波定距法的定距精度不高问题，根据FFT及CFAR理论，设计了以二维快速傅里叶变换算法(2D-FFT)与频域二维恒虚警率自适应检测算法(2D-CFAR)为核心的差频信号处理算法。该算法将一维差频信号转换为二维矩阵，通... 详细信息

针对调频引信在实际应用中谐波定距法的定距精度不高问题，根据FFT及CFAR理论，设计了以二维快速傅里叶变换算法(2D-FFT)与频域二维恒虚警率自适应检测算法(2D-CFAR)为核心的差频信号处理算法。该算法将一维差频信号转换为二维矩阵，通过2D-FFT变换得到二维距离-速度频谱，并将静态杂波滤除抑制噪声对调频引信的影响，对滤波后的二维频谱使用2D-CFAR提取目标的距离与速度。通过仿真验证了该算法的性能，研究结果表明：该差频信号处理算法在干信比15dB的情况下，定距相对误差为0.033，测速相对误差为0.001，能够在10.26μs内准确地输出起爆信号。所提算法能够满足调频引信与地面目标在高速交会情况下，目标距离和速度的准确获取和实时性，并提高了调频引信的抗扫频干扰能力。

关键词：调频引信 2D-FFT 2D-CFAR FPGA 信号处理

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螺纹连接对引信过载信号粘连的影响因素

探测与控制学报 2024年第3期46卷 23-27,32页

作者：赵孟鑫牛少华李兵北京理工大学机电动态控制重点实验室北京100081

侵彻引信多采用螺纹结构与战斗部连接装配。弹体侵彻目标过程中,作用于弹体的冲击载荷将通过螺纹结构传递给引信,使得引信过载较弹体更为复杂,特别是当弹体高速侵彻多层硬目标时,引信过载信号易产生粘连混叠,针对这一问题,基于螺纹连接... 详细信息

侵彻引信多采用螺纹结构与战斗部连接装配。弹体侵彻目标过程中,作用于弹体的冲击载荷将通过螺纹结构传递给引信,使得引信过载较弹体更为复杂,特别是当弹体高速侵彻多层硬目标时,引信过载信号易产生粘连混叠,针对这一问题,基于螺纹连接刚度理论模型,并根据弹引结构特点及其系统等效模型,以某弹引结构为例,对螺纹结构参数影响引信过载信号粘连的情况进行了分析。结果表明,螺距减少,螺纹连接刚度增加,与引信座与战斗部相比,引信与引信座之间螺距的改变对引信处过载影响更大,引信处螺距的增大有利于降低信号的粘连程度。

关键词：弹引连接引信螺纹过载等效刚度