为实时监测和控制无人值守情况下海上靶载设备工作状态,设计了一套基于网络传输的靶载嵌入式遥测监控装置。以AVR单片机为核心,基于模块化设计,其中包括数据处理模块和数据传输模块和电流电压采集模块、温湿度采集模块及电源开关模块,通过有线专用网络以及卫星通信的工作模式,实现了远端靶载设备工作状态实时监测和遥控开关机能力。该设计装置已应用于工程实践,经实测表明,系统性能稳定、数据采集传输准确。

针对宽带阵列信号波束合成过程中波束合成信号的载波相位连续性问题,在建立阵列天线模型的基础上,介绍了一种在实际工程中易于实现的宽带阵列波束合成处理流程,同时根据信号处理流程对宽带数字信号处理过程进行了理论分析和推导。根据分析和推导过程建立仿真模型,仿真结果充分验证了宽带阵列波束合成信号的载波相位连续性。

随着无线通信技术的广泛应用,高集成度、抗干扰能力强的无线测控技术越来越受到人们的重视。设计了一种基于TI公司推出的无线射频收发芯片CC1200和FPGA的无线测控电台,介绍了总体方案设计,主要分为无线收发系统的方案设计和基带信号处理设计,最终实现了整机的硬件板卡和软件程序的设计。结果表明整机在实际应用场景下,满足各项参数指标要求,具有一定的工程实践价值。

卫星信道带宽资源有限,低滚降成形滤波器技术是提升卫星信道带宽利用率的手段之一,但是采用该项技术需要大量乘法器资源,尤其在符号速率变化较宽的通用调制解调器设计中,其需求的乘法器资源之巨使之很难实现。针对该问题提出一种低滚降成形滤波器的设计方法,通过仿真确定群时延是影响滚降特性的主要因素,选取合适的群时延,把内插技术与多相滤波技术有效结合在一起,有效减少了滤波器消耗的乘法器资源,设计出滚降系数为0.05的成形滤波器,并在硬件平台上实现,已在卫星通信终端中应用,有效提升了卫星信道的利用率。

针对目前大多数波导喇叭电磁兼容(EMC)测量天线存在的重量重、频带窄和单极化等问题,设计了一种新型超宽带Vivaldi双极化EMC测量天线。通过将2个相同的Vivaldi天线十字正交安装,实现双线极化功能;优化2个天线的馈电位置,实现2个天线高隔离、方向图一致、对称、平缓和交叉极化低等技术要求。利用ANSYS HFSS电磁仿真软件对天线进行仿真分析,结果表明,0.6～6 GHz时,辐射方向图在±55°内平缓、对称、无凹坑,满足探头天线的使用需求。整个频带内交叉极化<-25 dB,2个输入端口隔离度≤-28 dB,完成了对天线实物的加工,其测量结果与设计结果较好地吻合,满足了作为EMC测试天线的使用需求。

针对电磁感应/谐振无线能量传输系统的效率计算,研究(电磁)场-(电)路混合仿真。将电磁感应/谐振无线能量传输系统划分为2部分:线圈耦合单元与电路单元。采用Comsol软件对线圈单元进行电磁仿真计算,得到线圈电感值及线圈间的耦合系数,将电感值及耦合系数带入Multisim软件进行电路仿真,得到系统总效率。混合仿真中电路单元不仅包括放大电路,还包括耦合线圈的等效电路模型,以此将耦合线圈和放大电路相互影响和匹配纳入仿真中。为检验场-路混合仿真准确度,设计和测试一套四线圈磁耦合谐振式无线能量传输系统,其谐振频率为4.78 MHz、无线传能距离为40 cm。混合仿真得到该系统效率为98.8%,与测试得到系统效率96.9%吻合良好。

分析了一种有限地共面波导结构的超短带(Ultra-wideband,UWB)槽天线单元,以及作为天线单元结构在同时同频全双工天线阵列中的应用情况。从阻抗匹配和辐射原理角度对该天线单元进行原理阐述,从全波电磁仿真层面进行分析计算,研制出原理样机进行测试验证。实测结果表明,与仿真分析一致,在8～18 GHz范围内测得的方向图与仿真分析结果具有较好的一致性。

介绍了遥测设备中广泛采用的比相单通道单脉冲角跟踪原理,借助数学模型阐述了角误差的调制和解调的实现过程,分析了信号强度对于设备自跟踪的影响,并采取实测方式研究了信号饱和对角误差电压解调的影响,测试一定距离时影响角误差解调的遥测信号强度。该测试原理和方法对于遥测设备人员准确跟踪被测目标,避免因信号饱和影响设备自跟踪具有重要意义。

针对小样本条件下雷达目标分类精度低的问题,提出了一种基于支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的雷达目标分类方法。通过雷达目标特征的提取、选择和分类器的设计,实现了目标的多分类,且提高了目标分类精度。实验结果表明,基于二维特征的分类器可实现多目标的高精度分类,且平均分类精度均优于85%。

针对中小渔船雷达天线的需求,提出了一种适用于X波段的圆极化船舶雷达微带天线。为了增加天线的辐射方向性、减小天线的尺寸并降低天线的复杂度,将20辐射单元交错位于馈电网络两侧;与贴片边缘相连的阻抗变换器采用蜿蜒型结构;馈电网络采用阶梯型阻抗变换器。设计的天线实物长度约26 cm,其工作中心频率在9.3 GHz,测试结果表明,该天线具有良好的定向性和圆极化性。

针对Ku和K波段(14.5～17.5 GHz,21～23 GHz)的宽带功分网络需求,设计了一种基于波导腔-微带线混合型结构的新型双级阻抗变换线Wilkinson功分器。通过仿真优化,加工了一款1分32宽带Wilkinson等功分网络。测试结果表明,在14.5～17.5 GHz,21～23 GHz频段,该功分网络所有端口驻波低于1.6,幅度和相位均方根误差分别优于0.5 dB和5°,与仿真结果保持一致,验证了该方案的工程可实现性。

近年来,测控网运行质量评估手段主要依据设备跟踪卫星成功率,评价过于简单,针对现有测控网运行质量评估手段单一、测控设备在测控网中运行效率无法评估等问题,基于模糊综合评判法,对测控网运行质量开展评估研究,以模糊数学为基础,建立相应数学分析模型,采用测控网内设备跟踪试验数据作为输入,计算仿真出测控网运行期间单套设备综合打分排名。结果表明,计算得到的数据结果与设备运行实际情况比较符合,模糊综合评判法有助于提高测控网运行质量评估能力,对后续测控设备、测控网的发展和建设提供合理化建议。

针对无人机测控通信系统,在分析低仰角信道中直射、反射与散射径特性的基础上,提出一种无人机低仰角测控通信信道建模方法。将直射径建模为含有直射载波多普勒频偏的乘性信道,采用正弦波叠加法将散射径建模为入射角在任意范围内均匀分布的衰落信道,并分析讨论了散射径中不同入射角范围对其时变性、相关性的影响。采用此模型设计2个不同莱斯因子条件下的信道实例,验证建模方法的正确性,并讨论莱斯因子对系统BER特性的影响。仿真结果表明,莱斯因子对系统性能有较大的影响,当莱斯因子较小时,则要求无人机或测控站天线主波瓣较窄,具有较强抑制多径的能力。

针对日益提高的高精度原子钟时间频率比对的需求,给出基于光纤链路的远距离高精度时间同步设计。在65 km光纤双向时间同步链路的基础上通过引入中继提高光纤传输距离,在180 km的光纤链路上实现了远距离时间同步,双向时间同步精度为153 ps。试验结果表明,添加掺铒光纤放大器进行远距离光纤时间信号传递是可以实现的,突破了单段光纤传输距离小于100 km的限制。

在I/Q正交采样时,I/Q正交性幅相误差需要补偿。经幅相误差建模,提出利用全相位FFT(all-phase FFT,apFFT)简单、有效地校正I/Q正交性幅相误差的新方法。在分析apFFT输入数据形式的基础上,与以往仿真直接设置-(N-1)～N-1点数据作为apFFT输入不同,提出利用矩阵束前向外推得到apFFT的输入数据。经apFFT处理后,求取I/Q通道信号的初相位误差即为相位误差,求传统FFT谱峰之比即为幅度误差。通过计算机仿真验证了前向外推的可靠性以及apFFT求I/Q正交性幅相误差的精度,在3 dB信噪比,镜像抑制度达到60 dB。

针对BPSK,QPSK,OQPSK信号的相位估计问题,提出了一种基于代价函数的相位估计算法。该算法不依赖符号同步信息,直接使用零中频信号进行相位估计。构造了一个代价函数并从理论上推导了代价函数与信号相位的关系,给出了基于代价函数的相位估计算法的实现方法,分析了算法的性能以及计算的复杂度。仿真结果表明,该算法能有效地估计BPSK,QPSK,OQPSK信号的相位,估计精度受搜索步长、信号长度和信噪比等参数的影响。

针对自组织网络在小型便携式移动平台上的开发应用问题,以嵌入式ARM系统为载体,结合WiFi无线传输协议,设计和实现了一种移动自组织网络通信平台。采用嵌入式Linux操作系统,利用Linux内核netfilter框架,对流经平台数据进行抓包、处理,针对数据包的不同类型,加载不同的报文处理策略,实现了移动自组织网络通信平台间的自组织路由功能。测试结果表明,设计的移动自组织网络通信平台具有良好的通信稳定性和连续性,满足移动自组织网络的通信应用需求。

针对无法简单套用经典方法来研究复杂军用通信网可靠性设计这一难题,对通信网可靠性研究进行了分析,提出了详细的可靠性测度指标。基于军用通信网可靠性设计需求,建立了系统可靠性测度和数学模型,给出了一种快速的解析评估算法和适用于大型网络的模拟方法。仿真结果表明,该设计能够快速、有效地计算评估可靠性指标,为军用通信网络可靠性设计提供可行、有效的工程方法。

近年来,随着遥感成像技术的快速发展,高空间分辨率光学遥感图像的获取变得越来越便利。在需求的牵引和图像数据的支持下,光学遥感图像场景分类技术获得快速发展。基于主流英文期刊和会议发表的相关论文,从场景分类方法、分类性能评价准则和数据集、分类性能比较3个方面对光学遥感图像场景分类技术进行综述和比较。对于场景分类方法,按所用特征的不同将其分为基于人工设计特征和基于深度特征的方法并进行了详细论述。对于分类性能评价准则和数据集,重点介绍了常用的2种评价准则和4种数据集。对于分类性能,挑选多种有代表性的方法,对其分类性能进行比较和分析,并提出后续重点研究方向。

针对传统侧壁耦合式正交器(Ortho-Mode Transducer,OMT)窄带工作特点,提出了通过分析直通路非对称结构高次模激励频率来展宽相对工作带宽的方法。为减小传统正交器调试工作量和尺寸小型化,给出了一种紧凑型免调试正交器,并设计加工了Ku频段正交器进行验证。该正交器在接收(10.95～12.75 GHz)和发射(13.75～14.5 GHz)频段内实测满足电压驻波比(Voltage Standing-Wave Ratio,VSWR)小于1.12∶1,端口收发隔离度大于50 dB,且实测结果和仿真结果符合良好。该正交器不仅指标优良,还具有低成本和容易加工的优点,适合工程推广。