新体制引信干扰机理分析

为应对新体制无线电引信带来的威胁,从引信对抗角度以超宽带无线电引信为研究对象,研究干扰作用下其失效机理。揭示了超宽带无线电引信敏感干扰波形响应机理,理论推导了周期调制干扰信号作用下引信响应特性,仿真计算了在射频噪声、正弦波调幅、正弦波调频以及扫频正弦波调幅干扰信号作用下超宽带引信接收机相关器输出响应特性。以干信比增益为表征参量,通过理论计算、仿真及试验验证得出结论:周期类调制干扰中调幅类干扰对超宽带引信干扰效果最好。     

用于干涉型光纤传感系统的相似性解调方法

基于扫频激光器和马赫-增德尔干涉结构的光纤传感系统,针对扫频激光器的频率步进不够精细导致干涉臂长差解调结果不精确的问题,提出了一种相似性解调方法.该方法通过在频率步进范围内进一步细分,构造相应细分值的模拟函数,与采集到的干涉信号进行相似性对比,相似性最大时所对应的模拟干涉臂长差即为精确结果,并通过仿真与实验验证了该方法的可行性.实验表明该系统中干涉臂长差的解调范围为2~17 mm,该范围内解调结果最小分辨率为1μm,可以达到测试量程万分之一的分辨率,且抗干扰能力强、精度高,可实现信噪比大于6.87 d B时信号的解调.根据解调原理,在不强调实时性的应用中,可以通过提高细分的精细度,进一步提高系统分辨率.     

基于合成频率步进线性调频信号的合成孔径激光雷达成像

为解决合成孔径激光雷达(SAL)所需高重复频率大带宽相干光源问题,提出了合成频率步进线性调频信号(SFSCS)的方案,并进行了基于SFSCS信号SAL(SFSCS-SAL)的成像理论和实验演示研究。采用多台独立的窄带宽高重复频率线性调频激光器构成SFSCS信号,给出了SFSCS-SAL的成像数据方程和图像形成方法。理论分析表明:在一定条件下,SFSCS-SAL的成像处理与常规SAL相同;但是,与单个子脉冲激光器SAL相比,SFSCS-SAL的距离向成像分辨率提高至少N倍(N为构成SFSCS的独立激光器数目)。实验演示中,利用一台1550nm波段的线性调波长激光器,通过光学斩波的方法模拟生成了子脉冲数为3的SFSCS信号。以此SFSCS信号作为探测光源,建立了SFSCS-SAL实验装置,对强散射目标和弱散射扩展目标,均实现了高分辨率成像。实验结果与理论分析一致。     

并联驱动声光调制器在连续波线性调频激光雷达系统中的应用

讨论了连续波线性调频激光雷达系统中声光调制器的设计方法，并给出了具体设计参数。提出应用两个并联驱动且声声沿相反方向传播的声光调制器来补偿由于超声波频率的改变而引起的衍射光方向的偏转，并同时提高了扫频带宽。该器件应用于线性调频激光测距实验中，取得了可信的实验结果。     

一种新型激光调频原理——自注入调频

本文提出一种新型的高效激光调频方法——自注入调频放大原理。可将调频元件对激光输出功率的影响降到最小,即可能使调频效率接近于1。提供了用一台激光振荡器同时获得高功率、窄带宽输出的可能性。并给出了理论和实验结果。 关键词：     

基于电流内调制DFB激光器的高空间分辨率OFDR

针对光频域反射（OFDR）系统中光源调频非线性导致的传感单元定位误差、传感精度低、传感范围窄、系统适应性差等问题，提出了开环校正结合光电锁相环闭环校正电流内调制分布反馈式半导体（DFB）激光器的方法。该方法用于控制DFB激光器连续、快速、大范围频率扫描线性化，使其成为OFDR系统的优质光源，提高OFDR的分辨率。实验结果表明DFB激光器的扫频非线性度由16.55%下降至0.078%，拍频信号中心频率的功率提升了21.1 dB，探测范围由15 m提升至50 m，测量值与实际值的最大误差为3.79 mm，重复性测量的最大标准偏差为112.2μm。     

基于光纤色散相位补偿的高分辨率激光频率扫描干涉测量研究

为了实现更高分辨率的激光频率扫描干涉测量, 增大光源的扫频范围以及减小扫描频率的非线性成为关键. 采用外腔式大带宽扫频光源结合光纤辅助干涉仪构建的外部时钟频率采样非线性校正是目前较为常用的方法. 本研究发现随着扫频带宽和测量范围的增加, 光纤辅助干涉仪与测量光路中存在的色散失配导致频谱出现严重展宽, 极大的降低了测量的分辨率. 本文建立了辅助干涉仪和测量干涉仪色散失配影响的理论模型, 利用该模型分析了扫频带宽和测量范围与测量分辨率的变化关系, 与实验结果相一致, 并进而提出了基于峰值演化消畸变的色散相位补偿方法, 有效地提高了测量的分辨率, 在2.53 m 处实现了接近理论值的64.5 μm的测量分辨率. 该色散失配模型及补偿方法为提高大尺寸激光频率扫描干涉仪的测量分辨率及测距范围提供了参考.     

基于频谱细化算法的电泳光散射Zeta电位测量方法

电泳光散射法测量Zeta电位时,散射光频移只有几百赫兹,在全频段求取散射光功率谱会降低频率分辨率。为此,提出先用傅里叶变换在全频段对散射光信号进行频谱估计,获取需要细化分析的频谱范围,然后用线性调频变换频谱细化算法在窄带范围内进行高分辨率的频谱细化分析,从而获得准确的散射光频移。设计了基于激光多普勒技术的散射光频移测量装置,使用该方法分别测量了3种标准聚苯乙烯乳胶微球的Zeta电位。实验结果表明,线性调频变换频谱细化算法可以有效地提高Zeta电位的测量精度,测量重复性小于5%。     

豚鼠对窄带噪声的音调辨别

窄带噪声的调频也和纯音调频一样,能诱发豚鼠的皮层慢反应。反应的阈值(最小调频深度)即可作为对窄带噪声的音调辨别阈(△f)。豚鼠的△f与噪声通带的宽度B及中心频率f有关,△f与B的关系可表达为△f=AB~n。式中A为B=1Hz时的△f值,它与纯音的△f相近并随f而变;在f为1kHz及4kHz时n近似地为1/3。当f在125—8000Hz范围内、B/f比值不变时,△f/f基本上为一常数。这是在频率辨别研究领域内Weber定律的很好示例。△f-f-B三者的总关系在豚鼠可简单地用经验式△f=0.1f~(2/3)B~(1/3)表达。用此式算得的△f值与实验结果相当接近。     

窄带快照式多光谱成像色彩还原方法

由于兼具光谱分辨和空间分辨能力, 快照式窄带多光谱成像在资源遥感、精准农业、医疗检测等领域将有广泛应用。由于该方法使用窄带成像来提高光谱分辨率及图像对比度,所获得的图像是灰度信息,失去了场景的色彩信息,不便专家对图像鉴别、评价与赏析。已有的色彩还原算法主要针对光谱波段带宽较宽或者多个波段叠加基本覆盖整个可见光谱范围等两种光谱成像仪,不适合窄带多光谱成像方法的色彩还原。该研究适合于快照式窄带多光谱成像的色彩还原方法,提出建立窄带多光谱彩色相机的概念。首先,提出两种窄带多光谱色彩还原方法：(1)基于CIE色度系统三刺激值色的,(2)基于贝尔阵列插值算法的;其次,分别应用两种算法还原快照式窄带多光谱相机所获得的植物、手臂及宫颈组织等三种代表性场景窄带多光谱灰度图像;之后,计算并比较表征两种算法所得的代表性场景彩色图像的均值、方差、熵及梯度等表征图像质量的参数数值,确定出适合快照式窄带多光谱成像的色彩还原方法;最后,对所确定的色彩还原算法进行色偏校正。实验结果表明,基于CIE三刺激值色彩还原方法比贝尔阵列插值法更适用于窄带多光谱成像颜色复原。配合使用CIE三刺激值色彩还原方法及灰度图象校正算法,从窄带光谱成像所获得的植物、手臂皮肤及宫颈组织的灰度图像所还原出的近彩色图像逼近物体真实色彩,满足人眼观察习惯。介绍了仅覆盖可见光光谱范围30%的窄带多光谱图像进行色彩还原的方法,该方法证明快照式窄带多光谱成像可以兼具光谱分辨能力,同时保持可供人主观辨识的色彩信息。所提出实现快照式窄带多光谱彩色成像的方法,有望设计不同于传统RGB相机的彩色相机实施方案。     

基于KFCM增量更新的无线电引信目标识别方法

针对传统无线电引信在复杂电磁环境下作用效果较差的问题,以连续波多普勒引信为例,通过对引信检波输出信号频域的分析,提出一种基于熵的特征提取方法,并利用KFCM算法对信号进行分类识别。由于实际战场环境复杂且不可预测,其背景噪声强度与实验环境下存在差异,因此结合KFCM增量更新特性,使分类模型根据噪声强度变化而实时更新调整,从而达到更好的分类效果。实验结果证明,基于增量更新KFCM算法能显著提高不同信噪比下引信目标识别能力,将KFCM增量更新算法运用到无线电引信抗干扰能取得良好效果。     

基于微动调制的FMCW SAR无源压制干扰方法

调频连续波(FMCW)合成孔径雷达(SAR)体积小、重量轻、成本低、功耗低等优点,在无人机等小型飞行平台中具有较大的应用潜力,对FMCW SAR的干扰也将成为目前干扰技术研究的重点;在构建旋转微动目标回波模型的基础上,分析了FMCW SAR旋转微动目标的干扰特性,并进一步提出了一种基于微动调制的FMCW SAR无源压制干扰方法;该方法利用旋转角反射器在距离向和方位向上形成的二维干扰条带,能够实现对被掩护目标的有效保护;文章详细分析了对FMCW SAR实施干扰时旋转角反射器的参数选择方法,并利用仿真实验验证了理论分析与所提无源压制干扰方法的有效性。     

无线电引信双源辐照效应研究

为了探索复杂电磁环境对无线电引信的作用规律,提出双辐射源电磁环境构建方法和试验方法,试验研究了无线电引信的双辐射源电磁环境效应,找到了使无线电引信意外起爆的双辐射源辐照频率组合方式和敏感阈值。发现双辐射源使无线电引信意外起爆的作用机理:引信天线及弹体接收到差频为多普勒频率的复合连续波信号,经自差机振荡器混频、检波管检波并滤波后,输出信号幅度较大的正弦波信号,经低频电路放大、信号整流积分及抗干扰惯性支路的共同作用,通过增幅速率选择电路,触发执行级电路误动作导致引信意外起爆。     

无线电引信的超宽谱辐照效应及其防护

 探讨了超宽谱高功率微波对无线电引信的辐照效应、耦合机理和防护方法。利用超宽谱高功率微波辐照源对多姿态的无线电引信进行了辐照实验并对结果进行了分析，实验表明当引信和弹体的轴向与超宽谱高功率微波的电场极化方向一致时，引信最容易被引爆，辐照效应最明显。通过理论分析和辐照实验找出超宽谱高功率微波能量耦合机理为：引信和弹体上感应的瞬变电压通过引信电源电路传递到执行电路，瞬变电压上升率超过了电路中晶闸管的断态电压临界上升率，使晶闸管意外导通，导致引信误动作。在不影响引信工作特性前提下，采取增加防护器件和替换敏感器件的加固方法，可以提高引信抗干扰能力。采用综合防护加固方法可使引信在超宽谱高功率微波辐照下不再产生误动作，达到了防护加固的目的。     

强电磁场对某型无线电引信安全性的影响

 为了研究强雷电电磁场（LEMP）对没有保护状态下无线电引信性能的影响，对LEMP进行了模拟。利用MARX发生器向宽带横电磁波（GTEM）室注入雷电电压波，在GTEM室内产生模拟的LEMP电场；利用浪涌发生器向亥姆霍兹线圈注入雷电电流波，在线圈内产生模拟的LEMP磁场。根据某型无线电引信可能遭遇的雷电电磁环境，对处于勤务处理状态的该型无线电引信进行了辐照效应实验，测试辐照前后引信的性能指标，对其差异进行比较，分析了LEMP对该型无线电引信性能指标的影响。结果表明，在强的雷电电磁场环境下LEMP电场会损坏该型无线电引信的高频组件，使其不能产生探测信号，导致引信不能正常发火；LEMP电场还会损坏检波电路，使检波直流电压不能达到正常指标，从而导致引信也不能正常发火；LEMP磁场对该型引信性能基本没有影响。     

超宽带电磁脉冲对典型引信的耦合效应研究

为明晰超宽带电磁脉冲对典型无线电引信的干扰和损伤影响,应用时域有限积分法对典型无线电引信腔体耦合效应进行了数值模拟研究。以典型无线电引信腔体及其低频电路板实际结构为对象进行建模,仿真研究了超宽带电磁脉冲对该引信腔体的耦合特性,分析了引信高低频电路间连线过孔参数和脉冲参数对耦合效应的影响规律,研究了加装印刷电路板对耦合效应的影响。结果表明:与圆形和正方形孔缝相比,矩形孔缝的耦合系数受极化方向的影响显著;脉冲上升时间越小,耦合系数越大;加装印刷电路板后,腔体相同位置处耦合系数下降,谐振频率改变。     

基于重采样技术的调频连续波激光绝对测距高精度及快速测量方法研究

调频连续波激光测距方法可以实现高精度的大尺寸绝对距离测量, 且测量过程无需合作目标, 在大空间坐标精密测量领域有很高的研究价值. 而如何提高测量分辨率和实用化一直是近年来调频连续波激光绝对测距研究的热点. 本文研究了调频连续波激光测距的原理, 基于双光路调频连续波激光测距系统, 提出了通过信号拼接提高测量分辨率的信号处理优化方案, 该方案可以提高测距分辨率, 且可以降低对激光器的性能要求; 提出了可实现高速测量的简易测量方法. 设计加工了双光路光纤调频连续波激光测距系统, 利用该系统进行了测距分辨率及测距误差标定实验, 实验结果表明: 优化方案可以有效地提高测量分辨率和测量效率, 在26 m测量范围内, 测距分辨率达到了50 μm, 测距误差不超过100 μm; 快速测量方案有较高实用价值.     

引信高功率微波电磁辐射效应数据的FCM分析

高功率微波(HPM)电磁脉冲对引信辐照实验的数据分析是研究其电磁效应中的一个重要问题,数据分析的主要困难在于HPM电磁效应数据的高维复杂性。通过聚类算法设计,采用模糊C均值聚类(FCM)算法对某无线电引信的高功率微波电磁效应数据进行分析处理,利用其类内相似和类间相异的原则,经迭代运算,实现HPM对无线电引信效应数据的脉宽、峰值功率、功率密度等参数间的识别和分类。结果表明:采用FCM算法能够得到HPM对某引信的最佳聚类中心,即致使引信失效的最佳干扰阈值,证明了算法的有效性。     

Chemical shift anisotropy selective inversion

Magic angle spinning (MAS) is used in solid-state NMR to remove the broadening effects of the chemical shift anisotropy (CSA). In this work we investigate a technique that can reintroduce the CSA in order to selectively invert transverse magnetization. The technique involves an amplitude sweep of the radio frequency field through a multiple of the spinning frequency. The selectivity of this inversion mechanism is determined by the size of the CSA. We develop a theoretical framework to describe this process and demonstrate the CSA selective inversion with numerical simulations and experimental data. We combine this approach with cross-polarization (CP) for potential applications in multi-dimensional MAS NMR.