光纤作为制导武器的信号传输介质,若发生断裂,导弹则失去控制无法飞行。由于实弹飞行成本高、周期长,为高效评价光纤的可靠性与抗拉强度等指标,光纤的地面模拟释放实验对检验光纤释放可靠性具有重要意义。针对制导光纤地面释放中的断线问题,根据光纤释放的运动特点,在旋转坐标系下推导出了光纤运动的动力学方程。基于光纤释放过程中绝大部分时间处于恒定速度释放这一特点,忽略时间变化项对动力学方程的影响,着重分析光纤“准稳态”情况下的光纤受力以及空间分布情况。通过数值方法求解了简化后的光纤姿态微分方程,利用高速摄影机拍摄了地面模拟释放实验中光纤的运动姿态,并与理论计算结果进行了对比。对比发现,光纤刚挣脱粘结剂进行运动时,理论计算结果与实际光纤运动姿态相差较大。光纤逐渐运动离开线包后,理论计算结果与光纤实际运动姿态逐渐相符。最后,考察了光纤初始方向向量、收线点处张力、释放点与收线点之间的距离以及光纤释放速度对光纤姿态、张力分布的影响。光纤高速释放中姿态与受力情况分析为光纤释放断裂事故分析以及提升光纤释放可靠性提供理论基础。
视频目标分割是计算机视觉中的一项关键任务,在自动驾驶、视频编码等领域具有重要意义。针对视频目标分割任务,提出使用一种高效的编码记忆网络(EMNet)实现半监督视频目标分割任务。该方法包含自适应参考帧选取模块、双路径匹配模块、特征处理模块以及特征聚合模块。自适应参考帧选取模块综合考虑掩码置信度和相似度,选择包含丰富信息的参考帧。双路径匹配模块实现查询帧和参考帧之间的双向和双尺度匹配,提高目标特征匹配准确率。特征处理模块分别包含语义强化模块和特征细化模块,通过低通和高通滤波增强目标的语义和细节信息。并由特征聚合模块对各特征进行融合利用。最后通过在DAVIS2017数据集上的评估,证明所提出模型的有效性。
为提升聚能装药战斗部的侵彻能力,提出了一种隔板-药型罩贴合式聚能装药结构。为探究药型罩结构参数对射流头部速度及射流侵彻能力的影响规律,采用 LS-DYNA 有限元软件对隔板-药型罩贴合式聚能装药结构进行数值模拟分析。研究结果表明:射流的极限侵彻深度随药型罩圆柱部宽度的增大先增高后降低,随药型罩圆柱部高度的增加而增高。在炸高为2.5倍装药直径的情况下,药型罩圆柱部高度为14 mm,圆柱部宽度为18 mm可以实现最优侵彻效果,对45#钢靶的极限侵深为478.1 mm,触靶速度可达13 650 m/s。
针对抛撒装药能量输出方式决定爆炸驱动能力大小,传统的圆截面抛撒装药结构存在爆轰能量周向输出方式单一等问题,通过改变抛撒装药截面形状控制爆轰能量输出方式,研究了圆形、五角星形和花瓣形3种抛撒装药结构对被抛撒介质的爆炸驱动作用大小,抛撒装药结构的比药量均为2%,研究发现:装药爆炸驱动被抛撒介质的能力由其截面积大小决定,受抛撒装药截面形状的影响很小,分析原因主要是非圆截面抛撒装药爆炸产生的冲击波在传播过程中波阵面能量迅速匀化,无法对被抛撒介质产生定向加载效果;在壳体外壁有刻槽的情况下,主射流结构数量与刻槽数量相同,受抛撒装药结构截面形状影响不大。
以高斯伪谱法为基础,考虑多段多复杂约束,提出了一种面向突防任务需求,通过罚函数法处理非全程飞行高度与飞行攻角约束的高超声速滑翔式导弹轨迹优化方法。通过仿真结果可以看出,初始状态约束、控制约束、过程约束与终端状态约束均得到了有效控制,且罚函数法处理突防任务段约束相较于常规分段约束法在约束量收束方面更具备优势,能够为后续设计工作保留更多的余量。此外,仿真结果还验证了该方法在不同射程、不同发射点高度和目标点高度条件下的有效覆盖能力。
为探究攻角和着角联合作用下弹体侵彻混凝土靶的弹道特性,基于LS-DYNA有限元软件,在速度1 000 m/s时以不同攻角和着角对弹体侵彻混凝土靶进行数值模拟。重点研究了攻角和着角对弹体轴向侵彻深度、径向偏移距离和偏转角的影响,通过对弹体侵彻过程中受力情况的研究,主要对轴向阻力和径向阻力以及弹体所受偏转力矩进行分析,得到其对弹道的影响规律:随着着角的增大,弹体偏转角受攻角影响呈显著增加趋势;着角在一定的范围内,初始方向与着角相反的攻角对弹体侵彻能力有提升作用,初始方向与着角相同的攻角对侵彻能力有减弱作用;当着角过大时,无论初始攻角的方向与着角是否相同,均会对侵彻能力有减弱作用,且随着角度的增加更明显。研究结果可以为钻地弹的研制提供参考。
航空遥感图像(ARSI)飞机检测一直是一个重要且具有挑战性的课题。针对现有ARSI飞机检测方法(ARSIAD)检测目标的边缘模糊、小目标的检测精度低、没有充分利用ARSI的全局上下文信息等问题,提出一种基于多尺度U-Net与Transformer (MSU-Trans)特征融合的ARSIAD方法。通过多尺度卷积模块Inception提取ARSI中多样性目标的分类特征,通过Transformer增强模型的全局语义检测性能,通过特征融合模块整合高层和低层特征,得到航空目标图像完整的边缘和纹理特征。该模型结合多尺度U-Net较强的局部特征提取能力和Transformer较强的全局上下文依存关系提取能力,进而提高MSU-Trans的整体检测性能。在ARSI集上的试验表明,与U-Net、多尺度U-Net、注意力U-Nets相比,MSU-Trans具有较高的检测精度,精度超过95%,该方法为ARSIAD提供一定的技术支撑。
随着现代战争场景的不断复杂化,传统的、仅适用于单一工作环境的巡飞弹已无法满足实际作战需求。跨介质集群巡飞弹凭借其卓越的多情境作战能力,将为现代军事领域带来革命性的变革。文中从巡飞弹的基础设计、跨介质飞行器的独特性能以及集群技术的智能化管理三方面进行了全面分析, 深入探究了跨介质集群巡飞弹的核心理论和技术。最后基于现代战争中装备、指挥及人员的新特点,对未来跨介质集群巡飞弹的发展趋势进行了展望。
针对反辐射导弹在遭遇雷达突然关机而无法有效打击目标的问题,基于直升机实施反辐射导弹攻击的态势,构建三维定位的数学模型,然后利用改进卡尔曼滤波推导得到无源定位算法,在加入纯惯导和组合导航误差后对滤波前后高低角、方位角以及X,Y,Z方向定位精度进行仿真及分析,对算法的精度和可行性进行跑车实验分析验证。结果表明,所提出的基于改进扩展卡尔曼滤波(EKF)的无源定位算法精度高于传统EKF,定位精度小于4%、收敛时间小于30 s,满足反辐射导弹目标无源定位需求,验证了算法可行性。
半主动激光探测制导和红外成像制导结合使用能够获得主被动探测模式,提升导引头的全天候探测能力、抗干扰能力和目标捕获跟踪能力。激光红外复合制导导引头中光学系统的性能直接影响制导武器系统的探测距离、目标识别和命中精度。若复合导引头采用分离孔径式光学系统,每一个通道采用单独的光学结构和探测器,较容易实现,但会带来空间配准等方面的问题,并且系统体积和质量较大。文中采用共孔径光学结构,考虑激光(1.064 μm)和红外(8~12 μm)光谱波段的透过率,通过焦距匹配方法共用整流罩和一片高透过率透镜完成复合光学设计。激光信号通过整流罩和第一片透镜聚焦,被位于孔径中心的平面反射镜反射到镜筒侧面,由四象限探测器接收。红外光信号经孔径外围通过,由包含衍射透镜的三片透镜成像到非制冷焦平面探测器上。整个光学系统经过-45~60 ℃无热化设计,光学系统整体结构简单紧凑、体积小,总长小于86 mm,口径小于62 mm。此光学系统设计可以应用于激光红外复合制导火箭弹、导弹等武器平台,为高效费比的高技术战争提供技术储备。
针对电子侦察领域,复杂电磁环境中跳频信号频率估计的问题,结合图像处理技术提出一种基于时频分析的频率估计算法。首先基于干扰噪声与跳频信号时频特性的差异,通过BM3D与形态滤波的方法对时频图像中含有的高斯白噪声及扫频干扰进行滤除,其次组合采用灰度化、Roberts边缘检测、Hough变换等图像处理手段对信号的时频图像进行处理以突出目标信息,最后通过像素点搜索、阈值处理等方式定位时频脊线的确切位置,估计信号频率。仿真结果表明,该算法能够初步实现信噪比≥-8 dB且在低信噪比条件下保持估计均方误差处于10-5量级范围的信号频率估计,可完成对于低信噪比条件下跳频信号频率的估计。
为实现冷弹射导弹在二次点火时尾罩侧向抛离发射轴线的目的,提出一种新型抛罩方案:偏心尾罩与喷管出口之间通过密封塞连接,依靠燃气射流作为动力源实现侧抛分离。考虑不同质心位置及水平侧向风对分离过程产生的影响,建立了三维尾罩分离模型,结合重叠动网格技术,耦合求解流体控制方程及刚体六自由度运动方程,对尾罩分离过程进行数值模拟计算。获得了受射流冲击时尾罩运动特性变化曲线,以及尾罩对燃气射流流场产生的干扰特性。研究结果表明:该方案可实现尾罩侧向抛离发射轴线的目的。具体而言,随着质心偏置程度增大,有利于轴线处射流状态率先趋于稳定,当质心位置大于二分之一半径时,射流对尾罩产生加速转动效果大于平动,增加尾罩运动过程中的不稳定性,分离后期尾罩出现靠近轴线趋势;水平侧向风有利于尾罩远离轴线,且随着风速增大远离轴线趋势更明显。
针对四旋翼无人机在传感器偏差故障、双执行器效率损失故障和外界干扰下的容错控制问题进行研究。首先建立组合故障下的四旋翼无人机动力学模型;其次将神经网络融入到观测器的设计,构建一种新的基于神经网络的扩张状态观测器来估计不同故障类型;然后结合自适应理论来设计位置和姿态控制器,并通过权值函数来调节控制器的控制律参数;最后通过李雅普诺夫理论证明了系统的稳定性,数值仿真验证了所提出设计方法的有效性,使得无人机在组合故障下具有更好的容错控制能力。
随着计算机软硬件技术的持续进步,机载计算平台集成的任务功能日益增多,导致平台内部的计算需求在规模和复杂性上不断攀升。面对智能化应用的迅猛增长,传统的单一处理器架构已不足以应对多样化的复杂任务。为此,基于OpenVPX标准,定义并设计了一种符合硬件开放式架构的3U异构融合处理模块,以适应多种复杂任务的需求。文中还提出了一种异构计算资源池化技术,旨在实现多类型任务应用的快速部署和高效运行,同时降低通信延迟,显著提升计算平台的处理能力和适用性。最后进行了实验验证,结果表明与多CPU架构相比,文中所设计的异构融合处理模块在执行特定神经网络算法时,处理时间缩短了约4.8倍,证明了其在性能上的显著提升。该研究成果不仅展示了异构融合处理模块在机载智能计算应用中的显著性能优势,而且为航空计算平台的未来发展提供了创新的解决方案和技术支持。
