针对末制导段多无动力导弹在速度时变情况下协同打击高价值时敏目标的问题,推导了基于动态逆的时间协同三维制导方法。首先,根据弹目相对运动关系,建立了三维弹目相对运动非线性模型。然后,领弹在俯仰通道与偏航通道均采用比例导引,从弹采取比例导引与机动控制结合的方式。最后,为实现多弹同时命中动目标,以领从弹剩余时间误差为协调变量,利用时标分离原则将从弹相对运动非线性模型分解为快系统与慢系统,并通过动态逆系统理论反馈线性化两个子系统,在满足一定过载约束下,解算出从弹偏航通道过载指令,实现多无动力导弹对动目标的协同打击,仿真结果验证了所提制导方法的有效性。
转发UAV(R-UAV)的协助,能够将收集的视频数据传输至陆地上的节点,避免由收集视频数据的UAV(CD-UAV)直接向陆地节点传输视频数据。但存在传输数据的UAV数量越多,受干扰的UAV(I-UAV)数量就越多问题。为此,考虑到UAV电池储能容量的有限,提出基于传输功率控制和优化R-UAV位置的I-UAVs能效算法(TOEE)。TOEE策略一方面通过控制UAV的传输功率,抑制干扰,减少I-UAV的数量;另一方面通过优化R-UAV的位置,提高I-UAV的能效。仿真结果表明,功率控制和R-UAV位置的优化可以有效地提高I-UAVs的能效。
微型固体波动陀螺具有超高精度的潜质,可作为不依赖卫星的导航系统的传感器。首先简述了固体波动陀螺的技术方案;然后较为详细介绍了微型半球谐振陀螺的发展现状和制备工艺;着重讨论了微型半球谐振陀螺的主要误差源;最后分析了存在的问题,提出了解决途径。
针对目前空空导弹末端识别与定位速度低下的问题,提出一种基于显著性分析的红外小目标检测算法,结合SVM分类器,实现飞机红外目标的快速检测与识别。硬件利用Zynq-7000处理器,并基于Vivado HLS对显著性分析中的频域残差计算模块进行高层次硬件综合,构建硬件IP核,实现FPGA端的专用算法硬件加速。在Zybo平台上搭建嵌入式图像处理系统,以某大型运输机和某型战斗机为目标,实验结果表明,运输机和战斗机的识别率达到99%以上,定位速度达到每帧0.25 s。
针对无人机倾转四旋翼无人机的动力学模型进行分析,以倾转角度为调度参量设计了增益调度控制器,并通过MATLAB软件在平衡点处进行极点配置,计算获得各个平衡点的控制参数。引入速度自适应项,以解决线性化模型时存在的误差;采用误差四元数方法作为控制器的输入量,避免了垂直起降过程中欧拉角奇异问题;通过实验表明该方法具有较好的控制效果。
现代战争中,防空导弹通常会面临通信干扰的威胁,导致拦截能力下降,对通信干扰条件下防空导弹拦截能力进行评估分析是提高防空导弹作战效能的基础。在系统分析防空兵通信系统效能与作战指挥效能、作战指挥效能与导弹拦截概率之间的影响关系的基础上,提出了通信干扰条件下防空导弹对目标的可射击时间和射击概率的计算模型,表征通信干扰条件下的防空导弹拦截能力。仿真分析表明,导弹拦截能力与通信连通率存在正相关关系。
为实现对基于加权分数阶傅里叶变换的混合载波信号的检测识别,提出一种基于高阶累积量与自适应减法聚类的联合调制识别算法。通过合理选择 判决门限来实现对3类传统基带调制类型的初步识别与星座预映射;采用一种基于信道加性高斯白噪声的功率自适应减法聚类半径选取方法,推导出原始基带星座大小。仿真结果表明,基于 优化理论可实现WFRFT调制阶数恢复及基带调制类型初步判决;所设计自适应半径聚类算法较传统固定半径设计具有更优异的基带星座大小识别性能。
信息化条件下战场电磁环境日益复杂,空降装备面临的电磁兼容性问题十分突出。在分析国内外武器装备电磁兼容性标准的基础上,基于体系设计思维,提出了空降装备电磁兼容性标准体系构建方法,并利用该方法初步构建了空降装备电磁兼容性标准体系,为后续空降装备开展体系级、系统级、部件级电磁兼容性试验提供技术支撑。
针对制导炮弹炮口转速过高导致尾翼在张开过程受损的问题,对制导炮弹膛内运动过程中的受力情况与转速规律进行研究,建立了火炮零维内弹道数学仿真模型和膛内运动受力模型,分析了影响制导炮弹膛内转速的因素,为制导炮弹炮口转速设计和改进提供了参考依据。以某制导炮弹为例,对提出的改善制导炮弹膛内转速方法进行了数学仿真计算,通过飞行试验对比验证了仿真模型的正确性。
为提高引战配合设计效率,直观分析不同条件下防空导弹的引战配合效果,基于虚拟现实引擎Unity 3D,采用计算机图形技术创建导弹、目标及环境的三维模型场景,结合近炸引信和战斗部的设计参数建立引信探测启动、引战延时、战斗部爆炸和杀伤元素打击命中等过程的数学模型,利用弹目交会条件及引战系统数学模型驱动三维模型,完成视景仿真,客观逼真再现弹道末端导弹对目标的探测与毁伤全过程。该引战配合可视化仿真方法可为引战配合设计及飞行试验分析提供支撑。
针对传统的目标检测算法目标背景过于复杂、目标尺度变化过大、目标遮挡预计运动模糊等问题,使用深度学习的目标检测算法来改善。根据自建的军事目标数据集的特点,对最新YOLOv4算法进行网络结构改进,重新计算先验框的数量以及引入空间注意力机制。改进后的网络与其他主流目标检测算法相比达到了较高的 值,同时识别速度F在38.2 帧/s,满足军事目标检测的实时性需求。
以某型反坦克导弹导引头方案论证分析为背景,针对不同体制的单模、双模和多模复合导引头,在全天候使用能力、抗干扰能力和成本等约束条件下,运用层次分析法,构建了导引头选型决策递阶层次结构模型,通过对判断矩阵进行层次排序和一致性检验分析,获得了满足总体需求的最佳决策方案。该方法可定量评估导引头体制选型结果,提高了决策可靠性,对于导弹总体方案论证具有一定参考价值。
为确保某型制导火箭系统上机前的人工检测高效高精度的完成,设计了一种新的测量电路,采用恒流恒压源电路实现对制导火箭点火回路的电阻值检测和信号线对地阻值的检测,并通过设计硬件电路结合软件同步采样AD值消除由于电子器件的离散性产生的干扰,使得点火通路电阻测试值不受环境影响,保证测试精度。其测试结果表明该方法可以高效地完成检测,且测量精度达到了预期目标。
在分析跳频通信系统工作机理的基础上,针对现有跳频图案同步方法的优缺点,为快速稳定实现跳频电台组网中的跳频图案同步,提出一种等待搜索和快速扫描法相联合的跳频图案同步方法。仿真结果表明,联合方法能有效实现跳频电台组网时的跳频图案同步,且跳频图案同步时间优于传统的方法。
针对直升机载导弹传递对准精度评估的实际应用需求,提出一种基于双主惯导的传递对准精度评估方法。在双主惯导之间安装误差可测定的前提下,通过对参考主惯导与弹载子惯导之间的安装误差进行离线估计,实现机载主惯导与弹载子惯导之间安装误差的定量评估。设计了相应的试验方案进行验证,结果表明,该方法合理可行,具有良好的工程借鉴意义。
弹道设计是空空导弹的一项关键技术,合理的弹道设计可充分发挥空空导弹的作战性能。针对空空导弹的实际作战需求,以导弹末速为性能指标,以导弹攻角和侧滑角为控制输入,建立了空空导弹弹道设计问题的数学描述。基于伪谱法,对导弹运动状态方程和控制输入进行参数化逼近,将动态优化问题转化为非线性规划问题进行求解,并给出了求解方法。以某型空空导弹为对象进行了仿真验证,仿真结果表明,增程弹道设计方法能够精确计算空空导弹的拦截弹道,且导弹末速显著高于比例导引,可以适用于空空导弹的增程弹道设计。
射弹散布对射击方法和火力运用等有较大影响。为了对比分析无控旋转弹丸射弹散布随高程变化的特点,以旋转稳定弹丸刚体外弹道模型(6D模型)和高海拔地区平均气象条件为基础,对某大口径榴弹不同阵地高程条件下的6D弹道进行仿真。采用蒙特卡洛法模拟分析射弹散布随阵地高程变化的规律,研究了阵地高程对射弹散布的影响。结果表明,相同射角时射弹散布随着高程增加而减小,阵地高程较大时,射弹散布性能优于低海拔条件下射弹散布。
为掌握云爆战斗部终点状态对地面反射压的影响,采用模拟试验方法,获取了不同落角、云团炸高和二次起爆位置的云爆装置地面反射压的数据,分析了不同工况下的压力分布特性。结果表明,战斗部落角越大,地面反射压越高,压力场分布越均匀,90°落角地面反射压最大。云团炸高影响云雾区内外地面反射压的大小,存在最佳炸高,使得压力场最优。随着二次起爆装置在云雾区垂向距离和径向距离的增加,地面反射压呈先增大后减小的趋势。
为解决滚仰式半捷联导引头无法直接输出惯性视线角速率的问题,提出一种采用扩展卡尔曼滤波技术对视线角速率进行提取的方案。首先建立了滚仰式导引头动力学模型,并给出了惯性系下弹目视线角速率的计算方法,然后采用扩展卡尔曼滤波方法估计得到惯性系下视线角速率信息,最后建立包含滚仰式导引头的制导系统闭环数学模型,得到视线角速率提取仿真结果。结果表明,该制导信息提取算法能提取满足精度要求的视线角速率,并且比视线角速率重构方法更平滑。
为解决杀伤增强装置中柔性导爆索传爆过程的熄爆问题,设计了一种等静压网络装药结构,具有传爆稳定可靠性好的特点。采用数值仿真及静爆试验研究了网络装药爆炸驱动破片的飞散特性,结果表明:破片在网络装药驱动下能够实现低速梯次飞散,数值仿真结果与理论计算结果基本一致,误差控制在6.5%以内,试验结果显示7层破片分别以8.2 m/s,17.8 m/s,26.2 m/s,36.9 m/s,47.3 m/s,56.2 m/s,66.4 m/s速度梯度沿径向飞散,与理论计算值相比较低,主要是由于相邻层之间网络装药爆轰波的相互干扰,基于此将格尼方程修正系数优化为α=0.73β-0.316,同时各层内破片飞散速度一致性好,标准偏差分别为0.29 m/s,0.30 m/s,0.56 m/s,0.96 m/s,1.05 m/s,1.45 m/s,1.24 m/s,满足工程应用需求。
现代化战争对精确制导弹药的依赖越来越重,科学分析导弹脱靶的影响因素对于提升导弹命中精度有着显著意义。随着云计算、边缘计算、物联网和大数据挖掘等新技术的不断发展,尤其是数字孪生技术在各行业的落地,尝试采用数字孪生技术研究影响导弹脱靶的关键因素。首先,基于云边协同计算的理念构建导弹的数字孪生模型,在“云-边-端”3个层次上实现导弹物理实体的数据采集、边缘侧数据超限判断及云端脱靶诊断和分析,完成导弹物理实体和云端数字孪生模型之间的映射和数据交互。然后,利用导弹历史脱靶时的超限参数数据,构建无向关系图,进而定性分析导弹脱靶和参数超限之间的关联关系。同时,利用无向图中节点度数、紧密度和介数,定量计算出各超限参数对导弹脱靶的影响程度,获得关键参数和参数组合。最后,以某反坦克导弹为例,验证了所提出方法的可行性和有效性。
针对水下航行器实航时海况复杂,恶劣的环境会对推进系统造成不利影响,降低系统中机械式位置传感器的精度甚至损坏等问题,研究了一种基于无位置传感器的复合式检测方法,在速度转换模块作用下,由高频脉振电压信号注入法平稳转换为模型参考自适应法(MRAS),并将复合式方法与单一的控制方法作比较。仿真结果表明:该复合式无位置传感器控制方法能实现推进系统永磁同步电机(PMSM)的低、中、高全速运行,提高了系统的稳定性和可靠性。
针对活性材料弹丸如何更有效应用于制式弹丸,提高动能弹丸的威力,进行了不同初始条件下活性材料弹丸与靶匹配的研究。利用非线性动力学数值模拟软件Autodyn-3D对弹靶作用行为进行了仿真计算。基于多组口径活性材料弹丸对5 mm、20 mm、35 mm RHA靶进行侵彻的数值模拟结果,分析了不同弹靶作用条件下,弹靶毁伤状态、弹丸芯体应力分布规律及轴向剩余速度变化规律。研究发现:侵彻5 mm RHA靶时,弹丸剩余侵彻性能较好但内部应力值较低,不利于爆炸作用的发生;侵彻20 mm和35 mm RHA靶时,弹丸在小口径时侵彻能力表现不佳,但在较大弹丸口径时其轴向剩余速度及内部应力峰值显著升高且靶厚对内部应力峰值的影响将显著减小。基于多组数值对多组数据进行了拟合分析,构建了经验模型,获得了弹靶作用匹配关系。研究结果对于更科学使用活性材料弹丸对付战场目标,提高激活率与对目标毁伤效能具有促进作用。
针对已有评估方法存在的不足,提出了一种基于模糊距离测度和扩展多准则妥协解(VIKOR)的反导系统作战效能评估方法。构建了反导系统作战效能评价指标体系,借助直觉模糊熵的概念,很好地解决了在属性与决策者权重未知的情况下进行评估这一难题。在此基础上,建立了基于模糊距离测度和VIKOR的反导系统作战效能综合评价模型,给出了反导系统作战效能的排序方法。最后通过实例分析验证,该方法评估结果准确,具有一定参考价值。
基于产品的装配过程,从静态和动态两个方面对产品的电气检测进行了分类,并对各类检测方法进行了分析。研究结果显示:装配过程中将检测顺序设置为先静态再动态,静态检测作为无损检测,可最大程度降低产品的电气检测受损性;动态检测作为产品通信和点火性能的验证,其检测结果可直接验证产品设计功能的可行性,两种检测方法相辅相成,能够有效把控产品的装配过程质量。
针对固定翼鸭舵二维修正弹外弹道运动受力及修正特点,提出了“即修即停”的修正策略与摄动落点推测算法,可对修正过程进行有效复现。推导了弹体升力、导转力矩等气动力与马赫数、攻角的映射关系,建立了外弹道飞行环境下修正弹动力学模型,实现了有控修正弹舵片的修正过程模拟。构建了由弹道模拟、气动仿真、动力学仿真、舵片测姿与控制模拟等二维弹道联合仿真系统,得到了修正时间、修正角度、修正次数等过程参数对最终落点的评测,给出了在横风等不同外界干扰环境下的修正结果。仿真与实验结果验证了所提方法的有效性。
为了实现两轴稳定平台的控制,并满足系统小型化、集成化的要求,设计了一种基于双核DSP TMS 320F28377D架构的伺服控制系统。描述了该系统的组成及工作原理,并给出了对陀螺与编码器信号的采集与处理、驱动电路设计、与上位机之间的RS-422通讯、双核DSP中CPU1核和CPU2核之间的信息交互及软件流程设计。与常用的DSP+FPGA硬件方案的控制系统相比,该控制系统具有体积小、性能高的优点。
对目前靶场使用方向盘测试近炸引信炸高的过程进行分析,认为现采用的共面交汇测试方法存在一定的局限性。为得到更准确的炸高测试数据,提出了一种依据观测站构建空间异面直线,结合实际炸高值在给定空间区域段内进行炸高搜索的试验测试方法。通过对某型近炸引信炮弹炸高交验试验中的一组弹药数据进行验证解算,并与共面交汇方法进行比较,两种方法计算得到的炸高数据基本一致,在水平和射向方向上的位置偏差可达到1.8 m,所提方法对现采用的空间交汇计算法作出了进一步改进、优化,经过试验验证表明该方法能够适应于常规武器的靶场炸点三维坐标测试。
