提出一种下位机关机监控方法,解决直接关闭水下机器人电源容易导致下位机主控制器系统崩溃的问题;设计一种推进器电源控制电路,解决下位机关闭后推进器突然达到最高转速问题;以不同形式、不同频率的周期信号作为期望轨迹测试水下机器人艏向跟踪性能。水池实验结果验证了所设计方法的有效性,艏向跟踪截止频率为0.03 Hz。
航拍图像已广泛应用于虚拟现实技术等领域,但单次拍摄难以取得较好的效果,需要将多张图像拼接起来。针对多视点航拍图像拼接范围受限、融合开销大的缺点,从简化变换模型和局部图像融合两个方面探讨提高图像拼接效果的途径。平面场景假设下,相似变换模型近似取代图像间映射,可在保留原图像视点和拼接精度之间取得平衡。结合分块曝光补偿做局部图像融合,降低时间与空间开销。实验表明,该方法可以扩大拼接视角,减少光照差异较大图像间的亮度差异。
为研究固化温度和固化速率对光纤线包固化均匀性的影响,基于复合材料细观力学理论对线包固化过程进行了仿真研究。结果表明,固化过程由外及内,内外固化度最大差值出现在固化速率最快阶段;升高固化温度可以缩短固化时间,但会使得最大温度差值和最大固化度差值增大,从而导致线包固化均匀性变差;升温速率对固化均匀性的影响不显著。研究结果对固化工艺参数的设计提供参考。
采用线粘弹性模型,开展了药柱点火瞬态的动态裂纹尖端场仿真研究。结果表明,在裂尖及附近很小的区域内存在应力奇异性,且裂纹前端主要受拉应力的作用。裂尖应力应变随距裂尖距离r的增加而逐渐减小并趋于一定值;在θ处于0°~90°时,最大主应力和环向应变随θ的增大逐渐增大,而在θ处于90°~180°时则随着θ的增加而逐渐减小。在有限元计算结果的基础上得到了裂尖区域的张开型应力分布并计算了动态应力强度因子值,同文献中获得的推进剂动态断裂韧性结果进行比较,预测了裂纹的起裂危险性。
针对单频精密单点定位(SF-PPP)在全球导航卫星系统(GNSS)信号受遮挡或受干扰环境中精度降低的问题,提出了一种面向车辆导航的低成本PPP/INS组合导航方案。该方案通过惯性测量单元(IMU)来实现低成本的目标要求,再利用精密单点定位高精度解决惯性测量系统的漂移误差问题,从而实现较快的收敛性和较高的估计精度。实验结果表明,在开阔区域和城市近郊区域,该方案能够提供亚米级导航精度,在GNSS信号中断3 min时,系统的导航精度优于U-Box无约束航位推算法,确保车辆能够可靠的连续导航。
为解决某破障武器发射架的液压随动系统因系统内部泄露、摩擦及外部负载变化等因素造成的非线性问题,采用模糊逻辑系统来逼近电液伺服系统中的未知非线性函数,利用最近邻聚类算法(NNCA)对初始参数进行归类,以降低模糊规则的数目。结合动态面控制方法设计自适应控制器以解决模糊控制带来的控制精度差的问题。仿真结果表明,该方法可以有效提高系统的抗干扰能力、破障精度并提高调炮的快速性。
针对零记忆非线性变换(ZMNL)法无法模拟非对称形状功率谱的问题,在解决形状参数取值受限问题的基础上,对Pareto杂波功率谱仿真方法进行改进,实现了非对称杂波功率谱的仿真。实验表明,只要形状参数选择恰当值,其频谱泄漏水平在要求的范围内,就能够生成形状参数为非整数、功率谱为非对称形状的Pareto分布杂波。
为客观评价导弹作战单元作战能力,提出基于DoDAF的指标体系构建方法,并给出具体步骤;利用DoDAF视图模型,按照作战目标、作战活动、能力要素、需求指标的顺序,构建导弹作战单元作战能力评估指标,并对具体指标进行分析。结果表明:所采用的指标构建方法能够有效避免在构建指标过程中专家主观因素的影响,所建立的作战能力指标符合导弹作战单元实际作战需求,所采用的分析思路适用于其他评估指标的构建,具有较高的应用价值。
针对某型导弹对弹载计算机提出的高性能、低成本的需求,设计了一种以ZYNQ-7000为核心处理器的弹载计算机,在运算性能、功耗、成本等方面得到了大幅提升。提出了软硬件协同设计方法,实现了弹载计算机常用外设资源的灵活定制。详细描述了弹载计算机的硬件和软件设计方案,并介绍了各个电路模块、软件的设计思路及系统工作流程。通过半实物仿真,验证了该弹载计算机各项功能正常、时序设计正确、控制模型解算满足控制系统要求。
提出一种带有锁扣,“后折前张”式的炮弹用弹翼机构设计方案。基于高压气体经小孔流动理论,通过计算程序得出气室参数最优解;利用虚拟样机技术,基于ADAMS对弹翼张开、锁定过程进行了动力学仿真分析。结果表明,在膛内和出炮口后,锁扣与弹翼座之间作用力的最大值之差取极值时,气室参数取得最优解,且膛内弹翼可靠闭锁,出炮口后弹翼能够张开并锁定。该方案可为研制弹翼机构提供参考。
根据3个不同产品,在射击条件基本相同的情况下,分别在高海拔试验场及低海拔试验场进行相同类型试验,分析其试验数据发现,排除射手操作等略微差别条件外,不同产品在标准化后低海拔试验场的射程要高于高海拔试验场的射程,高海拔试验场的散布要低于低海拔试验场的散布。该现象目前没有理论支持,运用外弹道六自由度弹道方程及射程标准化相关理论知识,初步分析了不同海拔对弹道射程的影响。
为探究发射过程中液柱平衡体对单兵筒式武器射击稳定性的影响,对基于液柱平衡体的单兵筒式武器动力学特性进行研究。通过分析采用液体平衡发射技术的单兵筒式武器发射过程,建立其受力模型;利用Fluent流体仿真软件建立喷管气液两相流仿真模型,重点分析液体工质对喷管推力的影响特性;并分析了液柱平衡体影响下单兵筒式武器膛线导转侧力的变化规律。研究结果表明:液柱平衡体对单兵筒式武器射击稳定性影响较大,有必要进一步优化设计。
为研究具有多层嵌套形式的复合结构PELE的轴向剩余速度计算方法,通过对侵彻过程和冲击波传播过程的分析,结合能量守恒定律、一维平面冲击波理论等,得到了轴向剩余速度的理论计算方法;对在不同速度下使用不同弹芯组合的弹丸进行数值模拟,得到了相同计算条件下的数值模拟与理论计算的剩余速度,并针对文献中的实验进行验证。结果表明:理论计算结果与数值模拟结果以及文献实验结果吻合度较好,可用于计算复合结构PELE轴向剩余速度。
针对部分均匀高斯杂波背景下点目标的检测和距离估计问题,基于修正的两步广义似然比准则(两步GLRT)提出了一种适用于空间对称线阵的泄漏目标检测方法。该方法通过对目标能量泄漏采样模型和干扰协方差矩阵斜对称特性的联合使用,有效降低计算复杂度和辅助数据需求量。仿真结果表明,在辅助数据数量不足的情况下,该方法比同类型检测方法有更高的目标检测性能和目标距离估计精度。
为解决无人艇在行驶过程中艇身晃动造成的视频抖动问题,提出了一种基于多元灰度投影的无人艇电子稳像方法,通过采用差分灰度投影、环投影和圆投影,估计出相邻帧之间存在的相对运动关系并进行补偿,从而达到稳像的目的。与传统方法相比,对于大面积无意义纹理的抵抗性更好,因此对于水面环境具有更好的适应性。在实验阶段,通过对数据集和水面实拍视频进行处理和分析,结果表明文中方法对水面环境有很高的稳像精度和很强的鲁棒性。
为提高弹上点火系统的可靠性和抗干扰能力,针对弹上点火系统承担的功能和时序复杂化,点火部件呈分布式布局现状,提出一种基于FlexRay总线设计的弹上点火控制方法。将FlexRay总线技术的优势和点火控制系统的可靠性需求进行了对比分析,设计了点火控制电路,测试结果表明,FlexRay总线可以满足弹上分布式点火控制系统的性能和可靠性需求,简化了弹上点火系统的通信链路,进一步提升了点火控制系统的抗干扰能力。
针对现有导航系统中高轨卫星路径损耗大、星地延迟长等缺点,以及传统星座设计约束复杂、结果非最优的问题,采用遗传算法开展低轨导航星座构形优化设计。利用遗传算法对全球星系统(Globalstar)进行构型优化,验证了方法的正确性;结合低轨全球导航星座所受约束,分别使用传统覆盖带设计方法与遗传算法进行星座设计与构型优化。设计结果表明,遗传算法设计方法相较于传统的覆盖带法,星座卫星总数减少了5颗、轨道数减少6条、覆盖重数显著提升,位置精度因子(PDOP)值最大值由7.46降至2.62,可用覆盖率由99.3%以下提升到99.98%以上,验证了遗传算法进行低轨导航星座构型优化的有效性。
构建了多导弹阵地协同拦截多目标模型,基于拦截弹空间可达域分析得到拦截窗口,以完成任务时间最短为优化变量,利用改进的匈牙利算法进行求解,得到拦截任务指派方案。对5个阵地协同拦截5个来袭目标问题进行了应用分析。结果表明:提出的规划方法能够有效求解多导弹阵地拦截指派问题;采用每个阵地多次发射策略,可缩短连续发射准备时间间隔,有利于快速完成拦截任务。
为提高远距离中继系统吞吐率,首先提出了无人机网络编码无线中继(UNCWR)算法,相比传统中继模式吞吐率提高50%。模型优化后提出无人机混合编码无线中继(UHCWR)算法。UHCWR算法可自行判断信道条件后选择最佳数据传输方式,相比UNCWR算法,节点吞吐率提高23%。
目标的幅值信息可提供更多精确的目标和杂波似然函数信息,结合其对多目标进行跟踪可有效改善传感器的检测跟踪性能,构造了一种实际可行的结合目标幅值信息的辅助粒子PHD(AI-AP-PHD)滤波方法。该方法首先对目标状态向量和量测向量进行扩展,然后通过扩展的动态方程和量测方程实现系统的预测和更新,同时给出多目标的数量和状态估计。仿真结果表明,该方法非常适应于目标信噪比未知的情况,且性能优于传统的PHD滤波方法。
针对飞行器惯性导航系统需要在发射前通过初始对准获取航向角的需求,提出了一种基于结构传递的间接初始对准方法。将初始对准过程分解为飞行器总装过程中的总装对准与射前对准,通过基面转换装置与飞行器表贴棱镜实现了飞行器惯性导航系统航向角的传递与测量。通过理论误差分析与地面试验表明:该方法可满足一般技术验证类演示验证飞行器的初始对准精度要求;成功避免飞行器上设计额外的初始对准窗口,简化飞行器发射场地需求,有效缩短飞行器在发射前的准备时间。
在多弹饱和打击作战中,具有时间协同功能的制导律能够使导弹群同时命中目标,然而面对现代战场复杂的电磁环境,弹群中的某些导弹难免受到干扰无法正常运作,进而影响弹群之间的协同制导性能,导致饱和打击任务失败。针对该问题,建立了多弹协同打击同一固定目标的二维协同制导模型,基于该模型设计了一种干扰数据模拟滤波器,并将其与时间协同制导律进行整合,得到了一种分布式抗干扰时间协同制导律。最后通过仿真算例验证了该制导律的可行性。
为优化燃气导流器表面热环境,对某型车载单面导流器的热环境影响因素进行数值计算分析,确定了导流器高度、导流器折转半径和导流器背板与发射架距离为重要结构参数,它们与导流器表面温度之间存在复杂非线性关系。基于BP神经网络和RBF径向基神经网络建立相应代理模型进行对比,选择了决定系数更高、稳定性更好的RBF径向基神经网络代理模型进行导流器型面优化,并对优化结果进行了流场计算分析,结果表明,在满足导流器机动性要求的前提下,优化后的导流器表面最大温度降低了约400 K,热环境得到了明显改善,且导流效果更佳。优化误差在1% 之内,验证了优化的有效性和准确性,为今后燃气导流器型面的设计及优化提供了参考。
为预测固体火箭发动机多层结构间的粘结质量与发动机燃烧过程中药柱厚度的变化情况,应用半解析有限元法,分别对固体火箭发动机3种不同界面黏接质量的兰姆波频散曲线进行了求解。结果表明,当胶层质量相对变差时,频散曲线整体向左漂移。而当药柱厚度大于100 mm以后,频散曲线不再发生变化。药柱厚度从100 mm逐渐递减到0 mm的过程,频散曲线的整体向右漂移,且阶数越来越少,低阶模态波变化明显。
针对当前空空导弹的发展趋势,对基于冲压发动机的第五代空空导弹战术特征进行了分析,给出了空空导弹飞行任务(对空作战和对地打击)。参考“流星”空空导弹,考虑未来内埋远程空空导弹小尺寸、远射程、高速度的基本特点,给定二元三波系进气道、旁侧进气凹腔燃烧室和轴对称拉瓦尔喷管,建立起冲压发动机整机计算模型,完成了冲压发动机(小尺寸,直径167 mm)在高马赫数(3.0~5.0)下的三维数值计算和分析,初步验证了冲压发动机作为未来内埋远程高速空空导弹的可行性。
针对传统神经网络算法无法有效利用少量实际飞行数据的问题,提出基于置信度神经网络的机载武器攻击区拟合算法。为有效区分、利用不同置信度样本,算法通过计算样本误差容量区间并设置样本敏感系数,修改用于权值调整的网络预测误差,得到更准确的拟合网络。仿真结果表明,置信度神经网络算法相比传统神经网络算法,具有更高的估计精度,增加了拟合攻击区的成功发射概率。
为研究杀爆榴弹自然破片的破片形状特性、速度衰减能力、侵彻能力等基本终点威力参数,通过理论分析、试验验证,得到了1~4 g自然破片的平均迎风面积、阻力系数、衰减系数及对不同铝板的极限穿透能力,建立了终点毁伤模型。研究结果表明,1~4 g自然破片的形状系数为4.96×10-3 m2kg-2/3,在空气中的速度衰减系数为0.022 m-1,阻力系数为0.89,侵彻单位铝板消耗的能量为4.4×108 J/m3。该试验方法的建立,可指导大质量自然破片的终点参数研究,进一步完善毁伤模型,为火力规划与评估提供数据支撑。
