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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

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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

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连续波调频引信分数域匹配阶抗扫频干扰方法

兵工学报 2024年

作者：杨秋燕陈齐乐郝新红北京理工大学机电动态控制重点实验室北京遥感设备研究所

针对连续波调频（Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW）引信易遭受的扫频干扰问题，提出一种分数域匹配阶干扰抑制方法。该方法基于FMCW引信目标回波差频信号为多个单音信号叠加、干扰差频信号为线性调频信号的特点，利用线性... 详细信息

针对连续波调频（Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW）引信易遭受的扫频干扰问题，提出一种分数域匹配阶干扰抑制方法。该方法基于FMCW引信目标回波差频信号为多个单音信号叠加、干扰差频信号为线性调频信号的特点，利用线性调频信号在特定阶数分数阶域的聚集性，通过分数阶域一维恒虚警(One-dimensional Constant False Alarm Rate Detector，1D-CFAR)检测，获得干扰信号位置，并通过干扰位置幅相重构剔除干扰对引信的影响。针对干扰信号分数阶域阶数寻优问题，设计迭代黄金分割搜索法的分数阶变换阶次快速搜索算法。通过仿真和实测数据验证了新方法的有效性，结果表明：在低于-20 dB信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)条件下，新方法能够有效抑制同频非相参调频信号的干扰。

关键词：引信连续波调频扫频干扰抗干扰分数阶傅里叶变换恒虚警检测

基于运动阵列微波成像与多尺度可变形卷积网络的引信目标识别方法

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兵工学报 2024年

作者：韩燕文闫晓鹏高晓峰伊光华代健北京理工大学机电动态控制重点实验室北京无线电测量研究所

针对传统调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave， FMCW）引信探测维度低、方位分辨能力弱导致目标识别能力不足的问题，提出基于运动阵列微波成像与多尺度可变形卷积网络（Multi-Scale Deformable Convolutional Networks，... 详细信息

针对传统调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave， FMCW）引信探测维度低、方位分辨能力弱导致目标识别能力不足的问题，提出基于运动阵列微波成像与多尺度可变形卷积网络（Multi-Scale Deformable Convolutional Networks， MSDCN）的引信目标识别方法。在充分分析引信运动过程中回波相位变化规律的基础上建立FMCW运动阵列天线模型，通过运动合成扩充引信天线虚拟阵元数，大幅度提升引信方位向分辨率，实现目标距离-方位的二维高分辨成像。同时，深入分析弹目交会过程中由于目标位置、姿态、距离等状态变化形成的图像多尺度特性，构建MSDCN目标识别模型，提高引信对复杂动态交会场景下目标成像多尺度特性的自适应识别能力。实验结果表明，该方法能够显著提高引信方位分辨能力，在不同目标场景下均取得较好的成像和识别效果，对典型目标多尺度像识别准确率达到94%，-6 dB信噪比时目标识别准确率仍能达到88%。

关键词：引信调频连续波运动阵列距离-方位二维像多尺度可变形卷积网络目标识别

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

基于恒虚警检测的线性调频引信抗扫频式干扰方法

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：杨秋燕郝新红乔彩霞杨瑾北京无线电计量测试研究所北京理工大学机电动态控制重点实验室

针对线性调频引信受扫频式干扰后易出现的“早炸”和“瞎火”问题，提出了一种恒虚警（CFAR）检测与Burg外推法结合的干扰剔除与信号重构方法。该方法根据线性调频引信目标回波差频信号同干扰差频信号在时频域平面的分布差异，利用CFAR... 详细信息

针对线性调频引信受扫频式干扰后易出现的“早炸”和“瞎火”问题，提出了一种恒虚警（CFAR）检测与Burg外推法结合的干扰剔除与信号重构方法。该方法根据线性调频引信目标回波差频信号同干扰差频信号在时频域平面的分布差异，利用CFAR检测干扰差频信号的时频分布，并将干扰所在位置能量置零，从而剔除干扰对引信的影响；针对干扰置零法引起的目标回波信号部分片段丢失、信噪比下降等问题，提出了基于Burg外推法的信号重构的方法，重构置零区间内的目标回波差频信号。通过仿真和实测验证了算法的性能，结果表明：论文所提抗干扰算法可有效抑制线性调频引信差频信号中的干扰成分。

关键词：线性调频引信差频信号抗干扰短时傅里叶变换恒虚警检测器

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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电磁轨道炮无线电引信综合电磁防护方法

兵工学报 2024年

作者：文瑞虎栗苹黄峥王海彬李鹏斐北京理工大学机电学院西安机电信息技术研究所机电动态控制重点实验室

电磁轨道炮发射时膛内瞬变强磁场环境会使无线电引信电路中产生感应电流，对引信正常工作产生影响，因此需要采取合理的电磁屏蔽和防护措施保证引信可靠工作。针对上述问题，基于法拉第电磁感应定律，提出电磁轨道炮无线电引信综合电磁... 详细信息

电磁轨道炮发射时膛内瞬变强磁场环境会使无线电引信电路中产生感应电流，对引信正常工作产生影响，因此需要采取合理的电磁屏蔽和防护措施保证引信可靠工作。针对上述问题，基于法拉第电磁感应定律，提出电磁轨道炮无线电引信综合电磁防护方法，即利用高磁导率材料壳体进行磁屏蔽，降低引信电路的磁感应强度；利用高电导率材料的涡流效应降低引信电路中的磁感应强度变化率；通过优化电路设计，减小引信电路面积；通过电路板布局，减小引信电路与磁场的点乘。通过对强磁场环境下无线电引信的有限元模型的仿真分析，证明了上述电磁防护方法的有效性。研究结果能够为电磁轨道炮无线电引信设计提供参考。

关键词：电磁轨道炮无线电引信磁感应强度感应电动势电磁防护