1 中铁工程设计咨询集团有限公司 郑州设计院，郑州 450007
2 兰州交通大学 自动化与电气工程学院，兰州 730070
依据周期测频法设计了以FPGA为核心器件的ZPW-2000移频信号检测实验仪。该实验仪采用8个计数器实现移频信息的检测，其中，边频检测采用2个计数器分别检测计数信号上下跳沿，通过选择2组计数值中较大值，使计数误差降低至0-1个计数信号周期，在200 MHz计数信号下，边频检测误差可控制在0.07 Hz以内；低频检测采用6个异步计数器，分别实现移频信号中低频成分的获取及低频频率的检测计算，低频频率计数器通过设置前N个状态进行低频计数，第N+1个状态进行计数值锁存分析的方式，有效降低了低频获取引起的误差。分析发现，当N≥10时，最大误差可降至0.029 Hz以下。实验仪实测证明，边频、低频检测误差均能满足铁道标准TB/T 3532—2018中移频信号上下边频误差±0.15 Hz、低频误差±0.03 Hz的要求；检测实验仪能准确解算出基于FPGA的ZPW-2000移频信号发码实验仪移频信息，解决了ZPW-2000系列轨道电路移频信号教学及实验任务必须采用铁路专用设备的限制，结合发码实验仪可为学生更直观地展示轨道电路发码与检测过程，使学生更加深入地了解移频轨道的电路原理。
检测仪 移频信号 轨道电路 实验仪器 detector frequency shift signal track circuit experimental instrument
1 南京电子技术研究所，江苏 南京 210039
2 北京航空航天大学 电子信息工程学院，北京 100191
在传统多假设跟踪(MHT)算法中通常会假设杂波强度先验已知，当观测场景中杂波未知且空变时，该假设将会导致跟踪算法性能急剧下降。针对这一问题，本文提出一种基于自适应高斯混合模型(GMM)在线估计未知杂波的改进MHT 算法。首先利用自适应GMM 拟合未知杂波空间分布，并自适应地估计出波门内的杂波强度；然后将其应用于MHT 处理中，有效改善航迹得分计算和最优假设航迹估计的准确性，进而实现在杂波未知场景中的稳定跟踪。仿真结果表明，在未知杂波观测场景中，所提算法相比传统MHT 算法和MHT-GMM 算法获得了更好的数据关联准确性和航迹维持性能。
多假设跟踪 杂波强度 自适应高斯混合模型 航迹得分 最优假设航迹 multiple hypothesis tracker clutter intensity adaptive Gaussian Mixture Model track score optimal hypothetical track 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(6): 794
针对无人机传统的航迹规划方法存在求解效率低、适用范围窄的问题, 提出一种考虑全局和局部规划相耦合的航迹规划方法。首先, 提出几何航迹碰撞检测法以改进跳点搜索(JPS)算法, 提升无人机在全局环境中航迹规划能力; 其次, 提出一种耦合策略的航迹规划框架, 通过将无人机全局航迹信息与动态窗口局部航迹信息进行耦合, 扩展动态窗口法的评价子函数, 确保无人机在动态环境中具备灵活的避障能力; 最后, 通过仿真实验论证了所提改进JPS算法在全局搜索时间、航迹距离和航迹转折点数目等方面较现有方法的优势, 验证了耦合算法在动态环境中的稳定避障能力。
无人机 航迹规划 几何航迹碰撞检测法 动态窗口法 改进JPS算法 耦合策略 UAV trajectory planning geometric track collision detection method dynamic window method improved JPS algorithm integration strategy
针对传统检测方法在检测和跟踪微小卫星时存在若设置的检测门限较高可能造成目标丢失、若设置的门限较低则会导致大量虚警的缺陷, 将检测前跟踪的基本理念运用到具体场景中, 提出了一种对微小卫星的检测前跟踪(TBD)方法;建立了红外传感器观测模型, 推导了有关检测前跟踪算法, 设计了粒子滤波的具体实现步骤;最后进行了仿真实验, 验证了模型和算法的有效性。
微小卫星 检测前跟踪(TBD) 目标检测 粒子滤波 红外传感器 micro-satellite Track-Before-Detect(TBD) target detection particle filter infrared sensor
Author Affiliations
Abstract
1 College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 Nanhu Laser Laboratory, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
A water track laser Doppler velocimeter (LDV) is developed with advantages of high update rate, high real-time performance, high concealment, light weight, and small dimensions. The water track LDV measures the advance velocity of the underwater vehicle with respect to the surrounding water. The experimental results show that the water track LDV has an accuracy of 96.4% when the moving velocity of the vehicle with respect to the ground exceeds 0.25 m/s. Thus, the water track LDV is promising in the application of underwater navigation to aid the strapdown inertial navigation system.
laser Doppler velocimeter water track underwater navigation Chinese Optics Letters
2023, 21(9): 090005
1 北京航空航天大学宁波创新研究院，浙江 宁波 315800
2 北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室，北京 100191
3 北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京 100191
4 北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院，北京 100191
研究激光粉末床熔融工艺参数与熔道形貌、气孔缺陷的关联是优化工艺参数、提升成形效率的基础。使用不同激光功率成形TC4钛合金单条熔道，并建立基于流体体积法的气‐液两相流三维细观熔池模型，对激光粉末床熔融增材制造过程中熔池内的传热、熔化、气‐液两相流动等物理行为进行仿真分析。实验研究结果表明，随着激光功率由100 W增加至400 W，熔道深度大幅度增加，而熔道宽度只在较小功率（100~150 W）下随激光功率的增加而明显增大，此后（150~400 W）不再随功率变化而明显变化。同时，在大激光功率下（400 W）下，部分熔道底部可以发现不规则的气孔缺陷。熔池形貌的预测结果与实验结果的对比验证了仿真模型的有效性。仿真结果表明，随着激光功率增加，熔池底部在反冲力作用下形成匙孔，激光直接照射在熔池底部并使能量向下传递，表现为熔道深度明显增加，熔道宽度变化不明显。在高激光功率下，较深匙孔的底部呈“J”字形，其尾部不能直接受到激光作用，能量不足，易坍塌形成气泡，随后气泡滞留凝固形成气孔缺陷。
激光技术 激光粉末床熔融 熔道形貌 工艺参数 数值模拟 气孔缺陷 中国激光
2023, 50(12): 1202304
1 山东交通学院 汽车工程学院，山东济南250357
2 中国科学院 力学研究所，北京100190
3 北京理工大学 机械与车辆学院，北京100081
本文针对超湿黏土壤土地面履带装备通过性问题，研究了履带装备黏土壤土通过性的评价指标。首先，采集了黏土壤土的土壤样本和地面高程信息，进行了黏土壤土的力学特性实验，获取了土壤力学特性参数，构建了地面不平度功率谱密度函数；其次，结合某履带装备结构参数，构建了履带装备超湿黏土壤土地面通过性仿真模型，以负重轮沉陷量为评价指标，得出负重轮最大沉陷量315.01 mm小于装备离地间隙的结论；研究了履带装备通过性的影响因素，得出了履带装备在超湿黏土壤土上的通过性随装备行驶速度、履带预张紧力、地面等级、土壤黏聚模量的变化规律。本文的研究成果具有较强的工程实践意义，可为履带装备的设计研发和优化升级提供理论指导和技术支撑。
黏土壤土 履带 通过性 评价指标 clay soil track trafficability evaluation index
1 北京全路通信信号研究设计院集团 传输所，北京 100070
2 石家庄铁道大学 信息科学与技术学院，石家庄 050043
3 重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065
结合时域有限差分（FDTD）方法、传输线方程和长钢轨激励场快速计算方法，研究了一种高效的时域混合算法，实现长钢轨电容补偿电磁脉冲耦合效应的时域快速计算。首先，为避免对钢轨不规则结构的直接建模，根据趋肤效应，将钢轨等效为管状导体模型并提取对应的单位长度分布参数。然后，根据长钢轨激励场快速计算方法，快速计算长钢轨沿线电场分布，并结合传输线方程构建钢轨等效圆柱模型与补偿电容一体化的电磁耦合模型。最后，使用FDTD方法求解传输线方程，获取钢轨沿线各点的电磁脉冲耦合响应。研究结果表明，钢轨耦合电流波形不断展宽，但是峰值随长度增加到一定值后达到饱和状态，此结论可为轨道电路系统电磁防护设计提供重要的数据支撑。
长钢轨 轨道电路 补偿电容 FDTD 传输线方程 long rail track circuit compensation capacitor FDTD transmission line equation 强激光与粒子束
2023, 35(2): 023003
合肥工业大学智能互联系统安徽省实验室, 安徽合肥 230601
日益复杂的电磁环境对战场目标探测提出了很高的要求。由于多雷达融合系统的不断发展, 如何准确快速地完成多雷达的航迹关联成为一个亟待解决的问题。现有的关于航迹关联算法的研究大多只考虑雷达上报的最新目标航迹点, 而没有考虑先前的航迹信息。除此之外, 大多数航迹关联算法对于航迹异步问题的解决方法是进行时间配准, 这不仅增加了算法本身的计算开销, 还放大了航迹信息中包含的误差, 因此难以应用于目前复杂的电磁环境中。本文提出一种适用于对异步航迹进行关联的、且无需进行时间配准工作的基于孪生神经网络的航迹关联算法 (TTCSN)。该算法首先将待关联航迹两两组成一对, 将其成对地送入特征提取网络中, 再利用共享权重的双向 LSTM网络提取输入航迹的隐含特征, 之后对两条航迹的特征向量进行相似度计算, 得到相似度向量, 最终送入分类器完成关联航迹与非关联航迹的判别。实验表明, TTCSN算法能够有效地解决异步航迹关联问题。
航迹关联 深度学习 信息融合 track correlation deep learning data fusion 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(12): 1292
1 合肥工业大学计算机与信息工程学院, 安徽合肥 230601
2 电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室, 河南洛阳 471003
日益拥挤、复杂的空域环境, 使得确定真实目标航迹的起始尤为主要。现有关于雷达目标航迹起始的研究大多只考虑了实时性或起始率中的一种, 难以在强杂波环境下完成快速而准确的航迹起始。本文提出一种适用于强杂波环境的基于深度学习和雷达量测时空(DLTS)特征的航迹起始算法。该算法首先从雷达量测组合中筛选出候选集, 并从中提取出量测组合的时序变化和空间分布向量, 作为一维卷积神经网络(1DCNN)和门控循环单元(GRU)混合模型的输入, 获得量测组合的时间和空间维度特征, 再将二者合并得到时空特征。最后对经过自注意力处理的时空特征进行真假航迹分类, 完成航迹起始。在仿真实验中, DLTS算法在强杂波环境下能够在时间损耗与逻辑法相近的情况下有效提高真假航迹起始率性能。
航迹起始 深度学习 雷达 track initiation deep learning radar 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(12): 1269
