阵列失效单元压缩感知诊断算法研究

发布时间：2022-02-16 18:10

　　阵列天线具有方向性强、增益高、波束可实现电扫描等显著技术优势,能够明显提高探测以及跟踪目标的可靠性、稳定性和实时性,广泛应用于雷达、移动与卫星通信、生物医学工程等各类军民用领域。然而,由于阵列单元数量的不断增多以及使用年限的增长阵列性能将会逐渐退化,导致阵列单元发生失效的概率增大。失效单元将引起最大副瓣电平以及零陷位置与深度等辐射特性发生改变,影响波达方向估计精度和自适应波束形成算法性能,严重时将使雷达系统对微弱目标的检测能力和抗干扰能力下降,直接影响武器装备战技术性能的充分发挥。因此,对于判断失效单元位置以及数量的诊断算法开展深入研究具有重要的理论意义和鲜明的工程价值。为了获得足够高的分辨率和可靠的诊断结果,以矩阵算法和反向传播算法为代表的经典阵列失效单元诊断算法受到采样个数不得小于阵列单元个数这一约束性条件的限制。随着阵列单元个数的不断增加,经典诊断算法需要采集大量数据。由于数据采集过程是一件耗时费力的工作,将会引起诊断时间的延长和诊断效率的降低。因此,在确保诊断性能的前提下探索能够突破采样个数限制的新型诊断算法,对于缩短诊断时间、提高诊断效率、节约诊断费用等方面将会产生显著的促进... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校

【文章页数】：144 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 基于智能优化的诊断算法
        1.2.2 基于程序控制的诊断算法
        1.2.3 基于场域变换的诊断算法
        1.2.4 基于压缩感知的诊断算法
    1.3 本文主要研究内容
第2章 压缩感知诊断算法的理论基础
    2.1 引言
    2.2 经典框架
    2.3 理论基础
        2.3.1 必要性分析
        2.3.2 可行性分析
    2.4 压缩感知诊断算法优势
        2.4.1 与换相测量法比较
        2.4.2 与矩阵法比较
        2.4.3 与贝叶斯压缩感知算法比较
    2.5 本章小结
第3章 基于确定性采样策略的压缩感知远场诊断算法
    3.1 引言
    3.2 远场诊断模型
    3.3 基于第一类确定性采样策略的诊断算法
        3.3.1 第一类确定性采样策略
        3.3.2 算法原理
        3.3.3 算法流程
        3.3.4 性能分析
    3.4 基于第二类确定性采样策略的诊断算法
        3.4.1 第二类确定性采样策略
        3.4.2 算法原理
        3.4.3 算法流程
        3.4.4 性能分析
    3.5 两类诊断算法性能比较
        3.5.1 观测矩阵相关性
        3.5.2 诊断成功概率与失效单元个数关系
        3.5.3 诊断成功概率与远场采样个数关系
        3.5.4 诊断成功概率与信噪比大小关系
    3.6 本章小结
第4章 基于非凸优化的压缩感知近场诊断算法
    4.1 引言
    4.2 近场诊断模型
    4.3 基于随机扰动技术的非凸优化诊断算法
        4.3.1 算法原理
        4.3.2 算法流程
        4.3.3 性能分析
    4.4 基于迭代重加权最小二乘的非凸优化诊断算法
        4.4.1 算法原理
        4.4.2 算法流程
        4.4.3 性能分析
    4.5 两类诊断算法性能比较
        4.5.1 重构均方根误差的累积分布函数
        4.5.2 诊断成功概率与失效单元个数关系
        4.5.3 诊断成功概率与近场采样个数关系
        4.5.4 诊断成功概率与信噪比大小关系
    4.6 本章小结
第5章 压缩感知诊断算法的实验验证
    5.1 引言
    5.2 平面近场测量系统
    5.3 标准采样策略
    5.4 实验原理与数值仿真
        5.4.1 实验原理
        5.4.2 数值仿真
    5.5 实验验证
        5.5.1 实验准备
        5.5.2 实验结果
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]失效阵元对阵列天线性能影响分析[J]. 朱赛,蔡金燕,韩春辉,安婷,曲利峰.  电光与控制. 2019(08)
[2]阵列天线失效单元的诊断研究[J]. 朱宁龙,高鑫.  舰船电子工程. 2018(08)
[3]Sparse recovery in probability via lq-minimization with Weibull random matrices for 0 < q ≤ 1[J]. GAO Yi,PENG Ji-gen,YUE Shi-gang.  Applied Mathematics:A Journal of Chinese Universities. 2018(01)
[4]旋转单元电场矢量法的真解判定方法[J]. 卫旭芳.  火力与指挥控制. 2017(04)
[5]利用对称结构和结合差分进化的文化算法检测阵列中的故障传感器（英文）[J]. Shafqat Ullah KHAN,Ijaz Mansoor QURESHI,Fawad ZAMAN,Wasim KHAN.  Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2017(02)
[6]扫描波束天线无相位近场测量技术[J]. 尚军平,左炎春,胡永浩,王媛,宋康.  电波科学学报. 2016(05)
[7]无相位近场天线测量技术[J]. 尚军平,左炎春,胡永浩,王媛,宋康.  西安电子科技大学学报. 2017(02)
[8]阵元失效对相控阵天线低副瓣的影响分析[J]. 潘超,张任,李瑞.  舰船电子工程. 2016(04)
[9]相控阵天线快速校准方法[J]. 王焕菊,孙厚军.  北京航空航天大学学报. 2016(12)
[10]压缩感知非凸优化超宽带信道估计方法研究[J]. 王沙飞,杨俊安,温志津.  中国科学:信息科学. 2014(12)

博士论文
[1]相控阵天线快速测量与校准技术研究[D]. 尚军平.西安电子科技大学 2010

硕士论文
[1]无相位近场天线测量关键技术研究[D]. 左炎春.西安电子科技大学 2017
[2]共形阵的优化设计及故障诊断算法研究[D]. 龙政斌.电子科技大学 2017
[3]球面近场测量误差分析与诊断方法研究[D]. 刘勇.电子科技大学 2016
[4]相控阵天线快速测量与校准技术研究[D]. 程开明.西安电子科技大学 2014
[5]阵元失效对方向图影响及修复算法研究[D]. 张燕来.哈尔滨工业大学 2014
[6]相控阵天线快速测量算法和故障诊断的研究[D]. 蒋帅.西安电子科技大学 2010
[7]相控阵天线快速测量研究[D]. 兰关军.西安电子科技大学 2008
[8]相控阵天线快速测量法研究[D]. 王丽萍.西安电子科技大学 2002



本文编号：3628419