针对制导炮弹,文中提出了一种带弹托式的尾翼稳定装置的设计方法。通过建立气室充放气模型,计算得出了气室容积和进气孔大小对弹托分离的影响规律。随后建立了尾翼机构动力学模型,仿真得出了炮口转速对尾翼张开及锁紧的影响规律。结果表明,设计的弹托能正常分离,尾翼张开锁紧可靠。
为了实现潜艇在水下对直升机的反潜,将直升机噪声信号做为目标声源,用有限元的方法建立直升机噪声信号在空气和海水中的传播模型。通过仿真分析得到直升机噪声信号所形成的球面波辐射范围较大,横向传播距离与声源距离海面的高度成正比;球面波在水空界面传播时,其透射的总能量大约消耗为30dB,大部分能量透射进海水;透射进海水的声波可传播至浅海海底。所以直升机噪声信号可以作为潜艇在水中探测识别直升机的信号。
为准确预示典型固体火箭发动机工作过程中燃烧室喷管整体结构温度场及应力场分布规律,建立了包含绝热层和喉衬的燃烧室喷管一体化模型。通过Fluent流体分析软件和ANSYS结构分析软件进行了非稳态流热固耦合数值计算。仿真结果表明,固体火箭发动机工作过程中,由于绝热层的存在,燃烧室壳体温度上升缓慢。热流密度在喉道上游达到最大值,喉部区域对流换热最为严重。热应力在喷管收敛段达到峰值,且随时间增大而增大。
半物理仿真作为飞行控制系统有效性测试的重要手段,在无人机系统设计过程中必不可少。文中采用xPC目标环境下硬件在回路实时仿真测试的构建途径,基于无人机仿真系统架构建立了无人机六自由度运动特性、传感器动态特性及I/O接口特性等环节的Simulink仿真框图,并利用RTW将Simulink仿真框图生成目标应用程序运行于xPC仿真平台,实现了无人机半物理仿真与测试。该仿真系统已用于某型无人机飞行控制系统设计和测试,经实际应用表明该仿真系统实用有效、易于维护。
针对作战单元的体系化发展,作战任务通常由多平台协同完成,机载传感器作为获取战场信息的主要设备,必须在应用中对其进行有效的组织协调。文中针对多机协同探测的传感器管理问题进行研究。根据传感器与平台各自的动态特点,设计了一种双层管理系统进行传感器的综合管理,分层是基于物理动态与信息动态的差异进行的。其中基于物理动态的空时划分利用线性规划方法进行优化,基于信息动态的资源管理采用多臂赌博机(multi-armedbandit)模型的UCB(upperconfidencebound)指数方法。
为了提高当前导弹数据链系统中弹载下行数据链与车载上行数据链视频与数据传输的可靠性,降低误码率,设计级联编码用于导弹数据链系统的信道编码,RS(255,239)码、交织(17×15)与卷积码(2,1,7)进行级联设计与综合,并通过VHDL语言实现级联编码的算法设计,在FPGA芯片上实现。经过仿真验证,级联编码能够纠正140Bits的错误,有效地降低了导弹数据链的误码率。将级联编码应用到导弹数据链系统中,能够满足武器系统的设计要求。
风洞天平是飞行器风洞测力试验的主要测量设备,在风洞试验中发挥着不可替代的作用。多为六分量测力天平,以单支撑的方式进行试验测量。随着导弹、飞机等新型号研制和发展,无论是风洞试验还是挂载试飞,对于多支撑天平测量有了新的需求。文中针对于多支撑天平整体校准测量的局限性问题进行分析,提出多分量天平单独校准、组合测量的技术方案,有效解决了多支撑天平的试验测量问题。
为提高动中通伺服系统的通用性,设计了一种具有系统辨识功能的动中通伺服系统。着重研究了伺服系统辨识时的输入信号需满足的条件,通过理论推导,获得了基于最小二乘法输入信号为阶跃信号时必须满足的限定条件。以符合该限定条件的阶跃信号作为输入对伺服系统进行辨识,得到了能够较好的反映卫星动中通伺服系统特性的数学模型,验证了利用满足该条件的阶跃信号作为输入对卫星动中通伺服系统辨识的可行性。
某反坦克导弹采用垂直弹射方式实现全方位快速攻击目标,使用直接力控制实现快速转弯,文中针对快速转弯问题创新性地给出了一种方法。首先对垂直发射导弹脉冲发动机的布局和建模方法进行了介绍,然后创新性地推导了快速转弯控制偏差的计算方法,并详细给出了脉冲发动机的点火策略,最后通过数学仿真验证了直接力控制快速转弯方法的可行性。
针对战术级捷联惯导系统的初始对准,提出一种姿态自对准、方位外部装订的半自对准方案。首先,对更新周期内的加速度计输出进行积分,完成水平姿态计算。在水平对准结束时,引入外部基准航向,得到姿态四元数,完成对准过程。此外在陀螺仅存在常值漂移的假设下,利用对准结果,可对常值漂移进行粗略估计,结果用于陀螺输出补偿可提升导航精度。仿真结果表明,在三轴摇摆运动条件下,水平对准精度达0.1°以内。
在不使用专用测距装置的前提下,提出了基于图像导引头和姿态陀螺仪测量信息的弹目距离估计算法,分析了不同干扰条件对算法精度的影响,建立了适用于弹道控制的制导控制规律,最终实现了曲射攻顶自寻的反坦克导弹铅垂面内弹道的转弯点自主控制。通过仿真计算,验证了弹目距离估计算法和控制规律能够满足弹道设计要求。
为研究破片飞散角的动静爆关联,减小评估动爆弹药威力的成本,通过靶场试验的方法得到某型弹药动静爆破片空间分布和起爆点位置等试验数据。由试验数据计算出动静爆破片飞散角并与矢量叠加法计算结果作对比,发现矢量叠加法计算结果有一定误差。定性分析了矢量叠加法产生误差的原因,并在矢量叠加法的基础上提出一种修正矢量叠加法,使修正算式的计算结果更符合动爆试验结果。
文中旨在提出可工程应用的中心起爆聚焦离散杆战斗部杆条初始飞散姿态控制模型,通过典型中心起爆离散杆战斗部地面试验现象,给出中心起爆聚焦离散杆战斗部杆条微元的速度计算模型,并对杆条两端的速度分解,推导了杆条旋转到与战斗部轴线垂直时的飞行距离计算模型,然后与试验值进行了对比分析,验证了该计算模型的可行性,为中心起爆离散杆战斗部设计提供参考。
针对飞行条件下INS/GPS组合导航系统在GPS失锁时解算精度下降甚至发散的问题,采用RBFNN(径向基神经网络)辅助组合提高导航解算精度。该方法在GPS信号有效时对神经网络进行训练,在GPS失锁时利用神经网络对导航系统的误差进行预测并修正,实现组合的不间断进行。飞行试验数据仿真表明,该方法能够在一定程度上抑制惯性解算的发散。采用神经网络的辅助组合导航方法可以为GPS失锁时的导航事后误差补偿提供一种相对有效的途径。
随着导弹飞行速度和机动性的提高,其动力学特性中的强耦合和非线性为控制器设计带来了巨大挑战。针对导弹在外部干扰环境下的姿态控制问题为其设计了自抗扰无源控制器。首先基于能量耗散理论,通过将闭环控制回路配置成无源系统,方便地得到了空间3个方向的控制力矩表达式;然后利用浸入不变流形方法设计出了具有确定收敛特征的外部扰动观测器。最后,通过仿真算例证实了该方案能够稳定控制导弹姿态并有效抑制外部干扰的影响。
基于dSPACE实时仿真系统提供的强大运算能力及各种成熟的硬件接口电路,文中研究了导弹控制系统的“硬件在回路”设计与仿真方法。给出系统架构及设计流程,介绍了执行机构舵机测试及模型辨识方法,将舵机实物引入导弹控制回路的设计过程中,实现了从传统的数字离线仿真过程到“硬件在回路”的设计与仿真,克服了传统纯数字模型不能真实代表制导部件性能的缺点,提高了导弹控制系统设计的工作效率及可靠性。
为了对双旋弹丸进行准确的弹道修正,实现了基于永磁交流发电舵机的测控系统,兼顾执行舵机和弹载电源的功能;建立了鸭舵在惯性系下滚转角的解算模型;针对执行舵机对地磁传感器的强磁干扰,提出了软硬件滤波及补偿相结合的新方法;控制系统采用双闭环控制系统架构和增量式PID控制策略。舵机转速在80~500Hz时,发电电压为10~90.6V,转速测量精度优于0.1Hz,位置测量精度优于1°。靶场试验证明,系统速度控制响应时间优于0.1s,位置控制稳定性优于5°。试验证明该系统在地面和靶场条件下具有良好的稳定性和可靠性。
鉴于反舰导弹二次开关机功能在近岸打击中的重要作用,深入开展了其决策问题研究。首先,剖析了反舰导弹导引头开关机功能原理,分析得出了一般和特殊情况下二次开关机功能决策结论;然后,针对打击近岸静止目标,建立了极坐标模型,利用二元函数和几何关系法进行了解算,归纳得出了功能决策流程;最后,对整个研究成果和不足进行了总结,提出了下步研究重点。该研究对提高作战指挥能力具有较高实用价值。
针对海面隐身舰船的弱、小目标检测,反舰导弹传统末制导雷达检测算法存在不足。文中提出了一种能够用于弱、小目标检测的末制导雷达检测与跟踪算法———检测前跟踪算法,目的是解决传统算法面临的一些问题。采用的是双门限基于动态规划的检测前跟踪算法,给出了工程实现流程,通过复杂度分析和测试数据检验,证明了该算法的性能与潜在价值。虽然信噪比改善还有待提高,但对提高末制导雷达检测弱小目标具有较好的实际意义。
对于小型化成像探测器,自动调光方法的有效与否直接影响后续的目标检测和跟踪效果。本文将亮度直方图的自适应调光方法和图像熵搜索方法相结合,提出一种新的基于嵌入式FPGA的自适应动态调光方法。由于FPGA的并行计算优势,各功能模块可以同时运行互不干扰,很好的满足了实时性的需求,同时给出了时序控制电路中的关键技术和成像实验。实验结果表明,该自动调光方法在多种光照条件下具有很好的环境适应性。
为了研究安装鸭舵机构后迫弹的稳定性及修正弹相对于迫弹的气动变化,分别建立了普通迫弹及修正弹模型,并对两种弹丸进行气动与动力学联合仿真。仿真结果表明:修正弹具有足够的稳定储备量,修正弹的升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数均大于迫弹,修正弹的射程相比迫弹减小,横偏增加。对修正弹的修正能力进行了研究,其修远和修近的能力为1.84%和1.9%,修左和修右的侧偏变化量为105m和114m。对迫弹弹道修正技术研究有一定的参考作用。
为了提高传统层叠金属陶瓷复合装甲的抗侵彻性能,设计了一种由金属蜂窝骨架、陶瓷、金属板及环氧树脂胶结剂所组成的新型复合装甲结构。通过数值模拟研究钢质弹丸正侵彻和斜侵彻该型复合靶板时的抗侵彻性能,并与层叠金属陶瓷复合靶板进行对比分析。结果表明:金属蜂窝骨架吸收了弹丸大量能量,同时配合环氧树脂胶结剂对陶瓷进行约束,大幅度提高了复合装甲的抗侵彻性能;与层叠金属陶瓷复合靶板相比,金属蜂窝陶瓷复合靶板具有更优异的抗斜侵彻能力。
针对单卫星系统出现信号盲区的问题,提出基于GPS,北斗和DTMB组合的无缝定位方案,实现户外、城市、室内的无缝定位。仿真表明,与传统星座选择算法比较,改进的星座选择算法具有明显的优势,如定位精度更高,计算时间更短,计算复杂度更低,几何精度因子更小。且当采用16组信号源时,有95%相对比值的偏差值小于0.15,有90%相对比值的偏差值小于0.1,有88%相对比值的偏差值小于0.05。
为得出平衡转速条件下旋转弹丸尾翼斜置角的大小,文中介绍了相关计算理论及仿真设计方法。先假定一个斜置角,在ANSYS-FLUENT中建模、划分空气域及网格,采用多重参考系MRF模型设置相关参数进行计算。根据假定斜置角的仿真结果算出所需斜置角大小,再用相同方法校验弹丸在所需斜置角的条件下能否滚转平衡。结果表明,计算方法合理可行,计算所得斜置角可使弹丸处于滚转平衡状态,达到设计目的。
为了降低组合式MEFP战斗部相邻EFP弹丸的干扰,选取了具有隔爆性能的EPS泡沫,运用显式动力学分析软件LS-DYNA,对组合式MEFP战斗部填充不同密度EPS泡沫时EFP弹丸成型进行仿真和试验研究,分别选取了密度为0.02g/cm³、0.03g/cm²、0.04g/cm²、0.05g/cm²、0.06g/cm³和0.08g/cm³的EPS泡沫作为隔爆介质研究爆炸成形弹丸的成型姿态和发散角。研究表明,泡沫密度在0.04g/cm³隔爆性能最好,随着密度的减小或增大,泡沫的隔爆性能均降低,爆轰波的干扰增大。
随着大量精确制导武器投入战场,研究GPS干扰模型及仿真已经成为当前电子对抗领域重要研究方向。为实现对GPS干扰效果的可视化,辅助指挥员做出正确的作战筹划,文中对典型的GPS干扰巡航导弹模型进行了构建,并利用VB+MapObjects工具对模型进行了仿真,仿真结果表明,通过对GPS干扰站进行合理部署,对巡航导弹GPS实施干扰可有效保护重点目标安全。该仿真方法可有效对电子对抗作战效能进行评价。
针对扩展目标外形估计复杂、基于随机超曲面的扩展目标卡尔曼滤波器跟踪稳定性差的问题,提出一种高斯过程回归下的扩展目标高斯粒子滤波算法。该算法采用星凸模型对扩展目标进行建模,通过高斯过程在线学习扩展目标外形;同时基于高斯粒子滤波器鲁棒性强,较好解决粒子退化的特性,对目标的运动状态进行跟踪。仿真实验表明,对任意未知形状的目标,所提算法都能很好的给出其扩展形态,且对目标跟踪精度及稳定性都有很大的提高。
针对复杂电磁环境下辐射源正确识别率低的问题,提出基于多权重属性测度和信息融合的辐射源识别方法。分析辐射源识别研究现状,发现辐射源信号特征参数在识别中的权重影响识别效果,给出层次分析定权法、熵值定权法、粗糙集定权法,同时列出信息融合的步骤,构建基于多权重属性测度和信息融合的辐射源识别算法和识别系统,仿真实验表明,该方法能获得较高的辐射源识别率。
为满足驱动系统快速性、准确性和稳定性的要求,提出一种混合励磁同步电机驱动系统控制方法。该方法基于直接转矩控制理论,采用电流分区控制算法,在低速区根据电磁转矩进行无励磁或有励磁调速,在高速区根据转速进行励磁电流弱磁调速或励磁电流与电枢电流共同弱磁调速。通过仿真分析验证了驱动系统和控制方法的有效性,所设计控制系统在全速范围内能够快速、准确调速,动态性能好。
根据美澳合作NULKA悬浮诱饵弹资料分析,需要研制新型干扰弹,悬浮高度、速度、时间等局部指标已经超过NULKA。为了解决舰船上干扰弹发射尾焰对舰船结构的冲击和烧蚀问题,确保干扰弹发射的可靠性,设计了“锥形”涡流导流装置;文中涉及的关键技术是根据导弹燃气流场计算来确定导流间隙和特殊的排导流线结构。经过外场试验验证了该导流方法设计合理,能够满足舰船使用要求,可以列装到舰船外舷上,形成新的火力点。
为实现旋转舵机的滚转角度姿态控制,搭建了适合旋转舵机的卧式转台,根据舵机的不同转速,通过调节修正电机的占空比来对舵机的输出力矩进行控制。利用实验数据拟合出PWM值(脉冲宽度调制)和舵机旋转力矩的函数关系式,并且计算了不同弹体转速下舵机旋转力矩的初值,进而完成高速减旋、低速减旋、定角度停止等修正控制。通过应用Matlab对舵片旋转角度测量数据进行分析,表明该控制方法可以实现舵机滚转角度姿态控制,并且控制角度误差在合理实验范围内,达到了良好的控制效果。
在一体化防空作战中,为保证中远程地空导弹在预警机协同下能够精确命中目标。文中在协同制导交接班流程的基础上,提出了两种协同制导交接班方法,并通过建立具有末端攻击角约束的全弹道模型,说明了导弹弹道在交接班过程中的实际作用,最后给出了交接班时间参数计算方法。仿真结果表明,交接班能够在弹道模型中顺利完成,交接班参数计算方法具有有效性和适用性。
针对小型无人机研制过程中飞行控制系统设计评估对气动参数的需求,提出采用结合最大似然准则的自适应遗传算法进行无人机气动参数辨识。该算法引入非线性的适应值进行排名选择、自适应变异策略和局部的杂交,可以减少传统遗传算法过早收敛和停滞的现象。利用某串列翼无人机的程控飞行试验数据验证算法,结果表明算法具有良好的实用性,且对所有布局的固定翼无人机都适用。
针对水面舰艇目标散布组成层次多、类型杂,解析计算复杂困难的问题,在建立水面舰艇目标机动时间计算模型、当前位置计算模型、散布中心计算模型和散布半径计算模型的基础上,设计了基于蒙特卡洛法求解水面舰艇目标散布圆特征计算逻辑,通过实例仿真验证,该方法效率高、实用性高,可有效解决反舰导弹射击中的水面舰艇目标散布圆特征计算问题。
针对不同扩展目标产生的量测密度差异较大时,多扩展目标高斯混合概率假设密度(ET-GM-PHD)量测集划分困难,计算量繁重的问题,提出了一种基于动态网格密度的SNN相似度的量测划分算法。首先利用动态网格技术对量测数据进行预处理,减小量测中的杂波干扰;而后采用共享最近邻(SNN)相似度对处理后的观测值进行量测划分。经过仿真结果分析,文中提出的算法相较于传统算法,减少了运行时间,提升了跟踪的稳定性。
首先介绍了某型激光制导空地导弹掠靶高飞故障原因,是在某些环境使用条件下导引头输出斜率散布偏大和导引头跟踪能力异常下降引起,并对其产生机理进行分析。其次提出一种导引头输出斜率温度补偿算法,对该算法的设计步骤及有益效果进行阐述,最后通过数学仿真、半实物仿真、飞行试验结果证明,采取该温度补偿算法,可有效解决该导弹掠靶高飞问题,提高导弹命中精度。
针对威胁评估问题,提出一种基于层次分析法(AHP)和熵值法的目标多属性威胁评估方法。首先,通过分析导弹武器系统和目标属性,确定目标的5个主要威胁因素,建立目标属性,将目标属性分为高优指标和低优指标。其次,利用AHP法由专家主观确定权重,利用熵值法由客观信息数据确定权重,将主观确定权重和客观确定权重组合确定最终权重。再次,根据目标的多属性特征对其进行威胁评估。最后给出仿真示例表明该方法的有效性。
