一种应用于海上浮标的卫星中继通信终端

为了实现四级海况下海上小型浮标与岸基站数据中心之间的实时通信,设计和研制了一种高速率、低延时和高可靠的S频段卫星中继通信终端。该卫星中继通信终端由S频段中继通信机、抛物面天线、伺服跟踪机构、电源变换模块、温度控制器以及耐10 m水压的天线罩体等组成。终端为直径1 m的半球体,质量小于30 kg,最大峰值功耗小于等于130 W。卫星中继通信终端利用快速捕获跟踪卫星信号技术,能在7 s内迅速捕获和跟踪卫星前向链路信号;采用自适应海况可变码率技术提高了数据传输的可靠性。四级海况下,卫星中继通信终端实现了浮标与岸站之间最大2Mb/s高速率实时数据传输,大回路数据通信误码率小于等于10-5。     

基于Google Earth Engine的海量舰船目标SAR图像处理应用研究

传统基于单机的合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像舰船目标检测需要在本地计算机上进行数据下载、处理和分析,这极大受限于本地计算机的性能,只能对少量SAR图像进行检测。本文利用Google Earth Engine(GEE)遥感云计算平台的海量数据存储和强大运算能力,通过在云端部署SAR卫星数据、模型算法和计算机算力,在GEE平台上进行了大范围海域的海量舰船目标SAR图像处理应用研究,实现了舰船目标检测同时还可以获取舰船目标信息、统计舰船目标数量、批量下载目标检测结果图像等。通过在Sentinel-1 SAR数据上进行相关实验,结果表明本文研究可在线对海量SAR数据进行实时、高效、快速地处理,对海上舰船监视具有较高的实际应用价值。      

基于JVC的紧凑型地波雷达海上目标点迹-航迹最优关联方法

紧凑型地波雷达由于接收天线阵列孔径减小导致对海上目标的定位精度低,在多目标跟踪算法中采用序贯式的点迹-航迹关联方式易发生误关联导致航迹断裂、误跟踪等问题。对此,该文将多目标点迹-航迹关联转化为最优分配问题,提出一种基于JVC算法的多目标点迹-航迹最优关联方法。对于关联波门重叠区域内存在公共候选点迹的多条航迹,首先以雷达获取的目标多普勒速度、距离与方位角作为目标特征参数,利用最小代价函数确定公共候选点迹与所有航迹之间的相似度,得到关联代价矩阵;然后以总关联代价最小化作为优化准则,采用JVC算法求解得到最优的点迹-航迹关联结果。利用仿真与实测目标数据开展了点迹-航迹关联实验,并与序贯最近邻关联方法的关联结果进行了对比。实验结果表明:采用该文所提方法跟踪得到的航迹时长明显优于序贯最近邻关联方法的结果,解决了序贯式关联因关联错误导致的航迹断裂、误跟踪等问题,提高了航迹跟踪的连续性。     

基于OFDM的VDES地面子系统设计

为解决海上远距离通信给甚高频数据交换系统（VDES）地面子系统带来的严重多径干扰,将正交频分复用（OFDM）技术融入VDES 地面子系统,在协议框架下完成对系统物理层时隙结构的设计,利用OFDM 技术优越的抗多径性能解决VDES 地面子系统存在的严重多径干扰问题。首先,在VDES 地面子系统基础框架下,设计融合了OFDM 技术的VDES 地面子系统完整底层链路系统,并确保各子模块基础性能不差于建议书提供的需求指标。然后,利用MATLAB 软件对系统开展了在逼近循环前缀（CP）大小的极限时延下多径信道环境的仿真测试,结果表明在大时延多径信道环境下系统仍具有很好的抗多径性能,且传输速率略高于当前VDES 标准协议参数。最后,完成了系统的硬件设计并于大连海域完成海上实测,系统最大极限空口速率可达312.7 kbit/s。研究表明,把OFDM 技术引入到VDES 系统,对于帮助VDES 系统对抗多径干扰,提升系统稳健性有相当重要的作用,这也是VDES 系统发展需要探索的方向之一。     

海上大气激光传输特性仿真研究

大气光学效应是影响激光器作用效能的重要因素之一。基于多层相位屏法,针对海上大气环境下激光水平传输做了大量数值仿真,通过在湍流相位屏上叠加热晕以及衰减引起的相位变化,综合考虑三者对激光传输特性的影响;分析了不同激光初始功率、不同折射率结构常数、不同能见度以及有无热晕情况下接收面处激光光斑半径,质心漂移均方根和环围功率比的变化规律。仿真结果表明:激光初始功率越强,热晕效应越明显,光斑畸变越严重,光束质量变差;折射率结构常数越大,湍流效应越强,光斑扩展与光束漂移现象越明显,平均功率密度下降,环围功率比增加;能见度越小,激光能量衰减越严重,环围功率比越大;热晕效应会加大光斑扩展程度,增加光束漂移量和环围功率比。研究结果可为海上大气环境对激光器作用效能评估提供一定的理论依据。     

舰艇编队协同抗压制干扰效能分析

针对舰艇编队雷达网遭受噪声压制干扰现状,首先讨论了单雷达设备干扰对抗动态过程。在此基础上,提出雷达网平均自卫距离效能评估指标,充分利用编队的空间分集特点,动态实时地对最佳雷达指定空域的探测数据信息进行处理建航。最后进行了仿真分析,结果显示：在舰艇所辖单雷达设备具有恒虚警处理能力的前提下,该方法可有效改善舰艇编队在噪声压制干扰环境下的探测距离。所提方法不仅可以作为战时编队雷达管控的决策依据,也可为战前编队队形筹划提供指导和建议。     

海上VHF/UHF频段信道环境及其空时频率选择性

已有的针对海上VHF/UHF(Very High Frequency/Vltra High Frquency)频段信道环境的研究,在电波传播特性和底噪特性方面缺少试验数据支撑.本文在VHF/UHF频段上做了一系列海上通信试验,基于试验数据,分析了传统电波传播模型对海上视距、超视距、视距超视距临界等传播路径的适用性.同时本文提出了空时二维海上频率选择性信道分析方法,从空间、时间二维视角下定量描述了海上无线信道演变现象,对空时频率迁移和空时频率衰变的概念做了定义.结论可用于海上电波传播建模和异常现象分析.     

海上大型编队无线通信网络研究

针对中国海军海上大型编队发展趋势以及编队通信需求,在研究认知无线电Ad H..技术的基础上,构建了基于认知无线电和Ad Hoc网络技术的海上大型编队无线通信网络,分析了其网络框架、频率分配以及频谱检测策略.研究结果表明,论文构建的海上大型编队无线通信网络能够有效解决海上大型编队通信存在的空间范围大、外界干扰多、电磁环境变化快、平台机动性强等问题,具有较好的理论研究价值和军事应用前景.     

海上平台电力系统综合故障诊断

近些年来,陆地石油和天然气开采逐渐接近尾声,而越来越多的国家开始将目光转向海上石油和天然气.而此时就需要构建一个海上平台,一个完整的海上平不仅需要配备专业的技术人员和机械设备,而且还需要具备良好的电力系统,由于海上平台电力系统比较复杂,极易诱发电力故障,从而导致生产中断,严重的时候还会危及员工的生命安全,因此如何做好海上平台电力系统综合故障的诊断至关重要.