基于PSO算法的磁偶极子阵列舰艇磁场模拟研究

舰艇磁场作为舰艇重要暴露源,是舰艇非声隐身性能的一大研究重点。在舰艇磁防护工作中,为应对舰艇上方的航空磁探测等新型磁威胁,需要对舰艇磁场全方位的空间分布特征进行数学建模。本文针对舰艇垂向非对称结构在舰艇上、下方感应磁场的分布差异,通过数值仿真实验对某潜艇简易模型进行定量分析,并基于舰艇上、下方2个近场平面的磁场数据,以拟合结果均方根误差为目标函数,采用粒子群优化算法（particle swarm optimization, PSO）对系数矩阵进行优化,建立了潜艇的三维磁偶极子阵列模型。定量分析模拟结果表明,在艇模上、下方单倍船长范围内,感应磁场最大相对误差超过5%,采用单个近场平面的测量数据建模将对磁模型换算精度带来显著影响。采用双平面模拟后,将磁偶极子阵列模型深度换算结果与艇模仿真数据进行比较,龙骨上、下方最大相对拟合误差仅为1.14%与2.82%,拟合精度高且可换算深度范围广。本文研究成果可应用于舰艇磁场的高精度建模,并为舰艇磁防护中磁场测量、磁性目标探测与定位等工作提供参考。     

地铁隧道5G天线布局对MIMO性能的影响

为推广第五代无线通信系统（5G）大规模多输入多输出系统（Massive MIMO）技术在地铁中的应用,使用射线跟踪预测在隧道场景中,不同阵列的布局对MassiveMIMO系统性能的影响。对射线跟踪法进行校准,确定隧道场景下的相关参数,通过以5.6 GHz为中心的160 M带宽的射线跟踪仿真,分析MassiveMIMO系统中多种天线阵列布局下的系统容量、路径损耗以及均方根时延,对5G通信系统中的天线与基站设计有参考意义。     

相位共轭阵列及其形成的相位共轭声场

相位共轭法可实现声波反向传播和自适应聚焦,用于声源成像。从理论的角度梳理分析基于测量声压使用单极子源（PC/M）、基于测量声压梯度使用偶极子源（PC/D）、基于测量声压和质点速度使用单极子源和偶极子源（PC/P）这3种相位共轭阵列及其形成的相位共轭声场之间的关系,以及PC/P相位共轭声场与源声场的关系。从倏逝波和传播波角度给出上述3种阵列能否突破衍射极限的理论依据,并基于线列阵进行数值仿真,给出阵与源的距离、阵元间距、阵元偏移对各阵聚焦的影响。结果表明：当阵长一定时,在近距离处PC/D聚焦效果最佳;在阵与源距离较远处,以半波长阵元间距的PC/M聚焦效果最佳。     

新型Halbach阵列永磁电动悬浮系统垂向稳定性

针对永磁电动悬浮系统的垂向动态稳定性问题, 研究了永磁电动悬浮系统的临界稳定特性; 提出了一种永磁铁加常导线圈混合构成的新型Halbach阵列, 通过在永磁体表面缠绕有源常导线圈, 实现了永磁电动悬浮系统阻尼的主动控制, 并对比了新型Halbach阵列与其他2种主动电磁阻尼控制方案; 建立了新型Halbach阵列永磁电动悬浮系统垂向动力学模型, 并采用经典PID闭环控制方法设计了悬浮控制器, 分别在无外界干扰、外界扰动力干扰和轨道不平顺干扰3种情况下仿真分析了该系统的垂向动态稳定性。研究结果表明: 永磁电动悬浮系统在扰动力作用下将进行等幅震荡而不能稳定悬浮, 连续扰动力干扰下甚至可能撞轨; 提出的新型Halbach阵列具有磁场耦合计算方便、力调节范围大的优点; 设计的悬浮控制器能使系统稳定悬浮于额定气隙0.03 m的平衡位置, 且线圈电流为0, 不产生损耗, 仿真分析所得系统悬浮气隙和线圈电流与理论分析结果的相对误差小于0.01%;当出现轨道不平顺干扰时, 系统能快速稳定悬浮于额定气隙0.03 m的平衡位置, 稳定后的线圈电流仍为0, 实现了永磁电动悬浮系统的零功率平衡; 当外界扰动力为±1 500 N时, 系统能快速稳定悬浮于额定气隙0.03 m的平衡位置, 稳定后的线圈电流分别为29.68和-30.40 A, 表明新型Halbach阵列永磁电动悬浮系统能够实现垂向动态稳定。     

横纵摇对舰载GNSS信号多路径效应的影响

建立了舰船相关坐标系与舰载GNSS天线相关坐标系, 构建了GNSS卫星与倾斜天线的空间位置关系模型; 基于理论分析与动、静态试验, 给出了舰船摇摆条件下GNSS信号的多路径效应随接收机天线倾斜角的变化规律。研究结果表明: 当舰载天线受横纵摇影响连续处于摇晃倾斜姿态时, 卫星信号多路径效应的变化与天线倾斜方向、天线倾角和卫星相对高度角的差有关; 卫星位于天线倾斜方向时, 相对高度角大于天线倾角的卫星信号多路径效应不受天线姿态变化的影响, 小于天线倾角的卫星信号多路径效应随天线倾角的增大而增大, 且逐渐趋于稳定; 卫星位于背对天线倾斜方向时, 相对高度角大于天线倾角的卫星信号多路径效应随天线倾角增大而缓慢增大, 小于天线倾角的卫星信号多路径效应随天线倾角增大而显著增大, 甚至部分卫星信号完全失锁; 卫星处于倾斜天线天顶方位时, 其多路径效应不受天线倾斜角影响。可见, 根据舰船不同姿态确定各颗GNSS观测卫星信号置信度, 可为海上动态精密定位与测量的误差修正问题提供解决方向。     

DGPS微带接收天线阻抗特性的分析方法

DGPS接收天线是DGPS系统的重要组成部分。本文利用谱域矩量法,提出了分析缝耦合积叠式贴片微带天线阻抗特性的方法,利用该方法,可以分析实际的DGPS微带接收天线,并为DGPS微带接收天线的设计提供必要的理论依据。     

基于Capton最小功率估计的方位角估计算法

在麦克风阵列信号处理中,通常假定信号源发出的信号经过传播到达不同麦克风阵元时,信号满足平面波传播模型.在此模型基础上,为解决基于麦克风阵列语音增强系统中方位角的估计问题,提出了一种基于Capton最小功率估计的方位角估计算法.仿真结果表明与传统的波束形成算法比较,该算法具有较高的方位角分辨率.     

船舶天线布置设计

为减少各种天线之间的相互干扰,保证船与船之间和船与岸之间具有良好的通信,并充分考虑维修工程师能安全地进行维修和保养,必须严格考虑船舶天线之间的安装距离。通过研究各种船舶天线的特点和工作性能,并充分了解船舶的使用工况,合理地布置船舶天线,以满足船级社规范的要求和设备的正常使用要求。对维修工程师有身体辐射的天线进行特殊处理,从而保证船舶操作人员的身体安全,进而使船用通信设备的功能得到充分的发挥。     

一种用于电磁脉冲定向辐射的TEM天线设计

针对传统传输式电磁脉冲（EMP）模拟器存在测试空间受限的问题,提出一种基于线栅卷边结构的横电磁波（TEM）天线的定向辐射式快沿电磁脉冲（FREMP）模拟器设计方案。通过数值仿真,研究线栅卷边TEM喇叭天线结构参数和吸收电阻对辐射场的影响,仿真结果表明卷边TEM喇叭天线可以有效提高低频辐射能力,可为研制定向辐射式快沿电磁脉冲模拟器提供理论支撑。另通过实验,验证利用线栅卷边结构TEM喇叭天线研制辐射式快沿电磁脉冲辐射波模拟器的可行性。结果表明：利用线栅卷边结构TEM喇叭天线研制的定向辐射式快沿电磁脉冲模拟器的辐射场可达到高空核电磁脉冲（HEMP）标准的要求。