为提高复杂背景下红外小目标的检测能力,提出了一种改进SSD(single shot multiBox detector)与DSST(discriminative scale space tracker)的红外小目标检测算法。在SSD基础网络中加入通道-空间注意力机制与特征金字塔FPN(feature pyramid network)算法,增强深层网络的语义信息,优化目标感受野,利用卷积计算目标特征信息来增强小目标的检测能力;通过尺度判别的DSST方法,解决目标丢失问题,实现连续帧目标的稳定检测。针对小目标在复杂背景下的检测,在PC端和嵌入式ZYNQ平台搭建了能够进行目标融合、目标轨迹设定、目标识别与跟踪的模拟系统,通过不同目标在复杂背景下的叠加融合实现预设场景的高效模拟与测试,避免复杂外场测试实验,评测算法效能。实验分析表明,所提算法在检测存在其他移动目标和干扰噪点的背景区域时,能够有效识别小目标,不同背景区域内多帧检测的AP(average precision)值为98.17%,相较于传统的SSD算法提升了11.28%,体现了算法的有效性。
为提高无线携能协作通信网络的吞吐量,提出基于传输时间分配和转发节点选举的吞吐量最大化算法(TARM)。先建立最大化吞吐量的目标函数,然后采用两步法求解:1)选择具有大信噪比的转发节点分配给用户;2)在转发节点固定情况下,建立基于Lagrange函数的目标函数,并通过梯度法迭代更新Lagrange乘子。仿真分析表明:通过合理选择转发节点可有效提升网络的吞吐量,TARM算法的吞吐量逼近于穷举搜索法。
针对固化残余应力和变形预测问题,建立了残余应力和固化应变的广义麦克斯韦黏弹性本构模型。基于ANSYS APDL技术对线包固化工艺中残余应力和变形进行了数值模拟,研究了固化过程中线包残余应变应力的变化规律及分布,分析了工艺参数对应力应变的影响。
靠近线轴的初始缠绕层应变较大,沿轴向呈现出由中间向两端逐渐变大的应变分布特征,线包内部存在明显不均匀的残余应力;残余应力和应变随固化温度和缠绕层数的增大而增大,线包的最大变形量却随着线包厚度的增大而变小。
针对炮管仰角射击、枪弹扫射、弹丸末端弹道飞行等斜入射情况下的弹丸速度测量需求,提出一种双N型六光幕天幕靶弹丸斜入射速度测量方案,系统主探测器,两台三光幕天幕靶通过“N”型狭缝光阑和光学镜头在预定弹道空间形成六个探测光幕,弹丸以一定角度入射并依次穿越六个探测光幕时,六个探测光幕对应的六套信号处理电路依次输出六路弹丸信号,通过数据采集仪对六路弹丸信号进行采集和处理,得到弹丸穿过六个探测光幕的时刻值,再进一步结合系统光幕结构参数,计算出弹丸的飞行速度和飞行方向,并对系统速度测量误差进行了分析和仿真,最后通过实弹试验的方法验证了系统的速度测量精度≤1.1‰。
传统姿态算法中使用角增量信息,针对角速率输入下的捷联惯性导航系统采用传统旋转矢量算法致使计算精度下降,且不能有效补偿圆锥误差的问题,提出一种直接使用角速率进行姿态解算的双子样二次迭代算法,在理论分析中简化了公式并对补偿系数进行了优化。仿真结果表明,在经典圆锥运动环境下,对比传统圆锥补偿算法,该双子样二次迭代优化算法具有更高的计算精度,且叉乘运算量和基于角速率的三子样优化算法相同。
位于平流层的高空平台向上连接卫星、向下连接低空无人机,能够有效支撑空天地一体化信息网络,提供灵活的应急通信。然而,针对高空平台至无人机的下行链路,传统算法采用固定速率,降低链路的平均传输速率,增加了链路的中断概率。为此,提出基于速率匹配的自由空间光通信(free space optical, FSO)和射频(radio frequency, RF)链路的动态切换算法(rate adaptation-based free space optical and RF dynamic switching, RADS)。RADS算法优先使用FSO链路,若FSO链路的瞬时信噪比低于阈值,就切入RF链路。同时,根据所接收信号的信噪比,采用满足最低误码率要求的传输模式,进而满足速率要求。仿真结果表明,相比于传统的固定速率算法,提出的RADS算法降低了链路中断概率,提升了速率。
为了适应战争形式的演变,坦克和装甲车辆顶部防护的有效性一直在提升。首先对爆炸反应装甲(explosive reactive armor, ERA)干扰破甲弹机理进行理论计算研究,然后设计出一种高效的组合爆炸反应装甲,最后进行了试验验证。
该反应装甲能够有效干扰100型标准破甲弹的侵彻。
针对目前战斗部动态威力试验测试复杂、难于评估问题,提出了一种充分利用静态威力试验数据、基于光学投影技术的战斗部动态威力试验新方法,应用该方法可实现不同弹目交汇条件下战斗部破片对目标的毁伤评估。以模拟计算预制破片弹对轻型装甲车辆的总毁伤效能为例,具体阐述了该试验系统的使用方法。
针对基于扭簧为执行机构的折叠舵具有占用空间大,操作费时费力,不利于小口径智能弹药装配的缺点,提出了一种新的折叠舵机构的设计方案。该折叠舵机构由舵机、舵片、推销器组件、折叠机构等组成,折叠机构通过与舵机输出轴共轴,共同形成舵机的转轴,进而实现其与舵机的一体化。仿真及试验结果显示:舵片在外力作用下展开迅速且展开锁定后舵片没有发生明显的回弹现象,说明折叠舵机构的设计合理,可为折叠舵的工程运用提供参考。
子弹药抛撒散布均匀性评价是子母弹设计、鉴定应用中的一项重要内容。现有评价方法因结果主观性强、存在检验盲区或是计算复杂等,没有得到广泛应用。文中提出的基于Delaunay三角形剖分的均匀性评价方法,克服了现有评价方法的不足,可满足子弹药地面散布均匀性检验工程应用。
为解决连续波雷达测试火箭弹主动段径向速度有时出现缺失的问题,选择把共同参试的弹道测量雷达测试的坐标作为特征向量,径向速度作为目标向量,将两台雷达数据进行融合,利用样本1分别建立速度与射程、速度与横偏的一元线性回归模型以及速度与射程、横偏的支持向量回归机模型,然后把样本2作为测试数据,将3个模型的预测值作为特征向量,对应的实测值作为目标向量,建立遗传算法优化LSSVM模型,最后再把样本1和2合并作为训练数据,样本3作为测试数据,将两个线性回归模型和支持向量回归机模型预测值带入到遗传算法优化LSSVM模型中,就得到了遗传算法优化LSSVM预测出的样本3的径向速度,最后再把4个模型对样本3的预测值进行组合,就得到了多模型联合预测值。实验结果表明,多模型联合预测值精度最高,误差为0.065%,小于1‰,达到了连续波雷达测试火箭弹径向速度的误差要求。
签派可靠度是飞机经济性的体现,结合目前国际通用的飞机可靠性参数体系,研究影响飞机整体签派可靠度的可靠性指标,形成覆盖飞机、系统及设备各层级的指标体系,结合设备MEL分析不同类型设备对签派影响路径,提出基于蒙特卡洛仿真的飞机签派可靠度评估方法,形成基于签派可靠度的可靠性参数体系。
针对固体火箭发动机斜切喷管两相流问题,运用Realizable k-ε湍流模型和颗粒轨道模型,采用单元内颗粒源法进行三维两相耦合计算,对斜切喷管内两相流场特性及气相与颗粒相的相互作用规律进行研究,并分析颗粒在Rosin-Rammler分布下直径大小对斜切喷管两相流场特性及推力的影响。分析结果表明:颗粒相的存在导致喷管轴线附近存在一个燃气温度较高、流动速度较低的区域,且斜切部分壁面附近存在无颗粒区。随着粒径增大,颗粒运动越集中于轴线附近且轨迹比较平直,无颗粒区域越大,同时发动机喷管轴线处气相速度先增大后减小,燃气温度先减小后增大;且颗粒直径越大,此温度和速度变化越小。两相流状态下计算的斜切喷管推力大于纯气相推力,且随着颗粒直径的增加,推力减小。
针对喉栓式可调喷管,建立了几何喉部面积计算模型、理论推力模型以及三维仿真模型,对喷管内流场进行了数值模拟,研究了几何喉部面积、出口质量流率、喷管推力随喉栓位置的变化规律,对比发现理论推力与数值模拟计算结果相差较大,因此对推力模型进行了优化。首先建立了气动等效喉部面积的计算方法,研究了气动等效喉部面积随喉栓位置、工况的变化规律,优化了等效喉部面积计算模型,能较好拟合气动喉部面积随喉栓位置的变化情况。在此基础上,针对喉栓运动后期,喷管处于过膨胀状态时的推力模型进行了二次修正,优化后的推力模型与仿真结果相吻合。最后进行了喷管冷气推力测试,获得了不同喉栓位置和入口压强下的喷管推力,验证了推力模型的准确性。
针对无线电引信回波在信号处理过程中易被噪声覆盖的问题,引入步长补偿因子和反馈控制的思想,提出一种基于改进最小均方(LMS)算法的引信回波自适应滤波算法。该算法在正态函数的基础上引入步长补偿因子共同约束步长取值,提高算法的收敛速度;采用当前误差信号与前一时刻误差信号的互相关值动态调整算法参数,实现对不相关噪声的抑制;同时结合步长归一化处理,增大步长的选择范围,使算法收敛速度更快,稳定程度更高。仿真实验结果表明:该算法可以有效降低噪声对引信回波信号的影响,且与原有算法相比在收敛速度和稳态误差上具有较好性能。
为了提高风电机组运行状态监测与故障预警的实时性、精准化与智能化,提出一种数字孪生驱动的风电机组三维可视化实时监控与故障预警方法。构建了基于数字孪生的风电机组三维可视化实时监控与故障预警系统框架;设计了基于云边协同的风电机组数据采集与治理方法;利用WebGL与三维模型轻量化技术,实现了基于Web的风电机组三维可视化监控;建立了基于CNN-LSTM混合神经网络的故障预警模型,实现了风电机组关键零部件故障预警。设计、开发原型系统验证了所提方法的有效性与可行性。
针对武器系统中总线型FlexRay网络拓扑阻抗匹配设计难、端节点动态变化的特点,开展了基于有源星型网络拓扑的弹地间FlexRay网络架构设计,并对网络中各节点间信号质量进行了仿真对比分析。对有源星型设备内部硬件结构及信息调度时序进行了优化设计,模拟武器系统端节点并入、分离等工况,对信号稳定性进行了半实物仿真验证,结果表明:基于该星型网络架构的FlexRay总线网络可为武器系统提供灵活可靠的数据传输,具有很好的应用价值。
针对典型的包覆药柱自由装填固体发动机,基于内流场数值仿真,分析不同壳药间隙下的发动机初始建压过程,获得壳药间隙对发动机初始建压过程的压强分布及变化的影响规律。首先分析了发动机建压过程中不同时刻的内流场分布特性。其次分析了一定壳药间隙下的发动机初始建压过程,通过对仅点火药工作和点火药、装药共同工作工况下的燃烧室压强分布随时间的变化情况分析,获得了间隙不同位置与装药盲孔腔的压强差值随时间的变化情况。最后分析了不同壳药间隙对发动机初始建压过程的影响,通过3种壳药间隙下的燃烧室建压过程计算结果分析,获得壳药间隙对燃烧室压强平衡时间、点火最大压强差和二次最大压强差的影响规律。研究结果表明,在发动机初始建压过程中,燃烧室的总压强平衡时间、点火最大压强差和二次最大压强差均随着壳药间隙的减小而增大。
采用HFSS软件SBR方法实现5型火箭全空域双频段RCS仿真,采用视线角转换实现测量RCS与仿真RCS序列的有效比对,分析了仿真误差产生的原因,提出了模型参数调整和实测数据修正相结合的雷达RCS修正方法,将火箭仿真精度从5 dB提高到2 dB,雷达识别能力得到有效提升。
