高超声速飞行器的轨迹设计与仿真研究

针对高超声速飞行器高速度、高升限、远巡航距离的特点,以高超声速巡航导弹X-43A为研究对象,对其动力学特性进行分析研究,建立飞行轨迹仿真所需要的气动模型、动力模型以及质量模型;并模拟高超声速巡航导弹X-43A试飞试验的飞行轨迹,建立各飞行段弹道仿真模型,构造飞行轨迹并进行仿真验证。仿真结果表明,所得到的轨迹符合高超声速飞行器的实际飞行情况,验证了该轨迹设计方法的可行性和有效性。     

星光导航成像的气动光学效应影响研究

给出了针对吸气式高超声速飞行器（ABHV）的飞推一体化参考轨迹,分析了其对星光导航成像影响。基于吸气式高超声速飞行器强耦合特性,结合星光成像导航技术特点,以飞推耦合度最小为优化指标,考虑ABHV的攻角、燃油当量比、攻角变化率和隔离段激波串位置等多约束特性,采用一种多约束最优化方法,得到了适合星光导航应用的参考轨迹,并分析了该轨迹下星光成像性能退化情况,进一步挖掘了发动机稳定工作和飞行器高精度打击等具有核心竞争力的总体性能指标的潜力。以某型ABHV为例,在精确的仿真模型基础上,进行了仿真分析,仿真结果表明,该方法有效、可靠。     

上升段气动加热对飞行中段高速飞行器红外辐射特性影响分析EI北大核心CSCD

飞行中段高速飞行器红外辐射特性是对其进行红外探测、识别及跟踪的基础。飞行中段高速飞行器红外辐射与表面温度密切相关,而飞行器表面温度又与上升段气动加热、空间环境热辐射、防热材料结构等有关,特别是上升段气动加热对飞行中段飞行器红外辐射的影响不容忽视。为获得复杂环境背景下高速飞行器在飞行中段的红外辐射,综合考虑上升段气动加热、环境辐射加热、表面辐射散热和结构热传导等主要因素影响,采用气动热工程计算模型、空间辐射加热、一维多层热传导计算方法,建立了高速飞行器红外辐射分析技术,实现了气动加热、环境辐射加热、自身辐射散热、结构热传导等多种主要因素影响下的高速飞行器飞行中段温度场和红外辐射分析。结果表明:上升段的气动加热会对飞行中段的高速飞行器红外辐射产生较大影响;在飞行中段,飞行器在长波8~12μm波段的红外辐射强度明显大于在中波3~5μm波段的红外辐射强度,选择8~12μm波段更有利于对飞行中段高速飞行器的探测。     

高超声速滑翔式飞行器突防轨迹优化研究

为研究多种约束条件下的高超声速滑翔式飞行器快速突防轨迹优化问题, 提出了基于hp自适应伪谱法的多段优化求解策略。建立了高超声速滑翔式飞行器的运动学模型, 用三次样条插值拟合升力系数和阻力系数。综合考虑动压、过载和热流约束, 建立了考虑禁飞区和航路点的约束模型。详细阐述了hp自适应伪谱法的求解原理, 提出了以航路点为分段点的求解策略, 最后以最小到达时间为代价函数对高超声速滑翔式飞行器再入突防过程进行了数字仿真。仿真结果表明, 基于分段求解策略的最优轨迹能够有效满足各种约束条件的限制, 达到了快速突防的目的。     

飞行器红外物理成像仿真优化计算方法

为满足红外成像探测系统研制过程中的高精度仿真图像需求,建立了飞行器红外物理成像辐射传输模型,并采用光线跟踪方法实现辐射亮度图像仿真。针对飞行器蒙皮反射特性与辐射源分布特性的差异,提出了直接光照多重重要性采样蒙皮辐射亮度计算优化方法;针对飞行器尾焰发射能力强、消光能力弱的特点,提出了混合积分尾焰辐射亮度计算优化方法。通过仿真实验对物理成像模型和计算优化方法的正确性与有效性进行了验证,蒙皮辐射计算相对误差优于0.05%,尾焰辐射计算相对误差优于0.1%,相比于传统光线跟踪方法,计算优化方法具有更快的收敛速度和更强的适应性。对隐身飞机进行了红外成像仿真和辐射特性分析,仿真结果表明,红外隐身技术能够降低中波和长波谱段的辐射强度,会增加短波谱段的反射辐射强度。     

一种基于双向GRU的UAV飞行轨迹预测方法

由于三维轨迹是一个具有连续性和交互性的复杂时间序列,因此,针对无人机飞行轨迹预测问题,结合深度学习理论特点,提出了一种基于双向门控循环单元的无人机飞行轨迹预测方法,进一步提高了轨迹信息的利用率.首先,建立无人机飞行动力模型,仿真获得不同状态的飞行轨迹样本;其次,利用均方误差作为损失函数,确定了双向门控循环单元轨迹预测模...     

基于Gauss伪谱方法的高超声速滑翔飞行器滑翔段轨迹优化

基于一种求解最优控制问题的方法-Gauss伪谱法(Gauss Pseudospectral Method-GPM),研究了高超声速滑翔飞行器滑翔段迹优化问题。本文利用微分形式高斯伪谱方法将飞行器三自由度滑翔段轨迹优化问题转化为非线性规划问题,选取高斯节点上的状态量和控制量作为待优化参数,并将最优性能指标选为纵程最大,然后对滑翔段轨迹进行了求解。以某高超声速滑翔式飞行器为对象进行轨迹优化计算,仿真结果验证了本文的轨迹优化方法具有一定的精度和计算效率。此外,仿真过程还说明高斯伪谱法对状态猜测值并不敏感,算法容易收敛,适用于轨迹优化问题的求解。     

hp伪谱法实现滑翔飞行器姿态跟踪控制

针对非线性、多约束的滑翔飞行器再入段质点运动学与动力学模型,采用多区间hp自适应伪谱法对滑翔飞行器的再入段轨迹进行优化设计,再将得到的最优控制量进一步解算,得出飞行器最优控制信号,并针对滑翔飞行器滚转通道进行跟踪控制。仿真结果显示,系统能够识别控制信号,并有效实现姿态跟踪,使得飞行器沿最优轨迹再入飞行。     

基于前点信息预测纠正动目标轨迹的方法

针对民用仿真软件中，动目标飞行器轨迹点错误导致飞行时出现撞山、偏离整体轨迹方向的问题，提出了一种基于前点信息预测纠正动目标轨迹的方法。基于飞行器的最低飞行高度和最大飞行速度，根据飞行器最新轨迹点与前一个轨迹点来判断其位置是否合理，不合理则根据实时速度、航向和两点之间的时间差等参数计算得到测纠正后的最新轨迹点。实验结果表明针对民用飞行器利用该方法，能够纠正预测得到较为合理的、符合整体飞行轨迹的轨迹点。     

四旋翼飞行器设计与平稳控制仿真研究

近年来,军用和民用市场的广阔应用需求和独特的优势促进了四旋翼飞行器(Quadrotor Helicopter)的发展。根据自主设计制作的样机,建立了四旋翼飞行器的动力学和动力系统动力学模型,并把卡尔曼滤波器应用于姿态解算,PID控制器用于姿态控制。仿真和试飞结果表明,所提出的控制策略是可行的,验证了动态模型建立的有效性。     

一种基于复合测量体制的高精度轨道测量方法

为解决特殊飞行器超长距离飞行时全航路飞行轨迹的高精度测量难题,提出了一种兼容我国目前两种主流测量体制的复合体制高精度测量系统方案和一种复合转发器构建思路,分析论证了其工作原理,建立了基于复合体制的轨道测量精度评估模型,并结合理论轨道完成了系统测量精度评估的仿真计算。结果表明,复合测量体制可以实现飞行器载荷的高效复用和装备资源的有效整合,弥补了单一测量体制轨道覆盖能力的不足,过渡段测速精度提升70%以上。基于其兼容属性,该体制可适用于后续1 000 km以上超长航路飞行器的轨道测量需求。     

基于Bezier和改进PSO算法的风环境下翼伞航迹规划

针对当前翼伞空投航迹规划中未考虑复杂风场影响,文中提出一种利用风场优势求解最优航迹的算法。将航迹规划问题转换成Bezier曲线的参数寻优问题,针对风场环境下可行轨迹特点提出优化策略,提出改进的粒子群优化算法求取最优解。实验结果表明,该航迹规划算法能在复杂风场环境下求出一条满足各种要求的最优航迹,算法设计合理,工程易实现。     

Maximum throughput design for IRS aided WPCN system based on NOMA

This paper considers a wireless powered communication network (WPC network, WPCN) based on non-orthogonal multiple access (NOMA) technology aided by intelligent reflective surfaces (IRS). WPCN mainly focuses on downlink energy transfer (ET) and uplink information transmission (IT). At the ET phase, a dedicated multi-antenna power station (PS) is equipped to supply power to users with the assistance of IRS, and at the IT phase, the IRS adjusts the phase to assist the user in applying NOMA technology to transmit information to the base station (BS), thus minimizing the impact of dynamic IRS on the system. Based on the above settings, the maximization of sum-throughput of the system under this working mode is studied. Due to the non-convexity of maximization problem of the sum-throughput of this system, block coordinate descent (BCD) technology is applied for alternative optimization of each system block by semidefinite relaxation (SDR) and particle swarm optimization (PSO) respectively. The numerical results show that compared with baseline scheme, the proposed optimization scheme can provide greater sum-throughput of the system.     

面向目标跟踪的机载组网雷达辐射参数与航迹规划联合优化算法

该文针对机载组网雷达,在单目标跟踪场景下,研究了雷达辐射参数与航迹规划联合优化问题。首先,推导了包含各雷达辐射功率、驻留时间、发射信号高斯脉冲长度和信号带宽等射频辐射参数以及各载机速度、朝向角等平台运动参数的贝叶斯克拉默-拉奥下界(BCRLB)表达式,以此作为表征目标跟踪精度的衡量指标;推导了含有各雷达辐射功率、驻留时间等射频辐射参数以及各载机速度、朝向角等平台运动参数的机载组网雷达被截获概率,以此作为表征机载组网雷达射频隐身性能的衡量指标。在此基础上,建立了面向目标跟踪的机载组网雷达辐射参数与航迹规划联合优化模型,以最小化机载组网雷达的目标估计误差BCRLB为优化目标,以满足给定的系统射频资源、载机机动能力和预先设定的被截获概率阈值为约束条件,对各载机飞行速度、朝向角以及各机载雷达辐射功率、驻留时间、发射信号高斯脉冲长度和信号带宽进行联合优化设计,以提升机载组网雷达的目标跟踪精度。最后,针对上述优化问题,结合粒子群算法,采用5步分解迭代算法进行求解。仿真结果表明,与现有算法相比,所提算法能够在满足一定射频隐身性能要求的条件下,有效提升机载组网雷达的目标跟踪精度。      

飞机电源系统飞行试验数据高速采集及处理系统设计与实现

本文针对飞机供电特性考核的需要,设计了一套将电源系统飞行试验数据实时高速采集、解算,并连续记录的数据处理系统,在保证飞行试验数据记录的准确性和完整性的基础上,缓解了大数据记录的压力,提高了试验数据处理的效率,满足了对飞机电源系统评估的需求。     

Low-power design for embedded processors

Minimization of power consumption in portable and battery powered embedded systems has become an important aspect of processor and system design. Opportunities for power optimization and tradeoffs emphasizing low power are available across the entire design hierarchy. A review of low-power techniques applied at many levels of the design hierarchy is presented, and an example of low-power processor architecture is described along with some of the design decisions made in implementation of the architecture     

空间太阳望远镜热设计

针对空间太阳望远镜工作时间长、工作环境苛刻的热特点，在极端工况条件下对空间太阳望远镜本体框架和导行镜进行热设计。通过在高低温工况下进行有限元仿真分析与热平衡试验，对本体框架和导行镜热分析与热平衡试验结果进行了对比，其温度均控制在22 ℃，并且同一工况下各组件的温度波动均小于1 ℃，验证了热设计的正确性。同时本体框架与导行镜有限元仿真与热平衡试验在高温工况下的功耗差为1.2 W，低温工况下的功耗差为0.8 W，仿真分析和热平衡试验吻合，分析正确有效，保证了望远镜在复杂工作条件下的正常工作，为提高空间太阳望远镜本体模块与对日追踪光学系统的可靠性与热设计优化提供了理论依据。     

永磁直驱式变桨距风力发电机组的建模与控制

根据机组在高风速区和低风速区的特点,设计了变桨距控制系统,使得机组能够在低风速区实现最大风能跟踪。为了增强机组在复杂条件下运行特性,在高风速区采用了PID控制器。建立了机组的仿真模型,对不同风速下的机组的稳态和动态特性进行了仿真分析。仿真结果验证了采用方案和控制策略的可行性。