星间激光通信终端精跟踪性能地面测试和分析

分析了基于四象限探测器的精跟踪子系统的性能,利用星间激光通信终端样机对精跟踪子系统性能进行测试,并进行了粗跟踪子系统对精跟踪子系统性能的影响测试,通过频谱分析表明,粗跟踪对系统精跟踪性能的影响主要出现在小于200Hz的低频范围、幅度低于45μrad,与卫星在轨微振动谱对系统性能的影响类似,可以统一考虑;对精跟踪子系统性能测试结果表明:精跟踪子系统可以有效补偿卫星平台振动和粗跟踪误差,跟踪精度优于3μrad,可以满足星间激光通信跟踪精度要求。     

库德式激光通信终端粗跟踪技术

在库德式通信终端中,望远单元和库德反射镜与电荷耦合器（CCD）探测器之间的相对运动导致光路结构随通信终端姿态变化而改变,使得控制难度增大。为解决这一问题,利用矩阵光学方法建立库德式激光通信终端的CCD测角模型,设计基于模型-PID的控制算法,搭建实验测试系统验证了该算法在瞄准、捕获和跟踪过程中的性能。结果表明：利用实测数据对测角模型进行静态验证时,计算精度的均方根误差优于9 μrad;加入角速度0.1°/s、幅值0.1°的正弦扰动信号进行跟踪测试时,实测动态跟踪误差的标准差优于21 μrad（1σ）,满足激光通信对于粗跟踪单元50 μrad（1σ）跟踪精度的需求。     

潜望式激光通信终端的扰动抑制与动态跟踪方法

潜望式激光通信终端系统内部执行机构的力矩脉动以及外部扰动等因素,会影响通信链路建立过程中伺服系统的跟踪精度与稳定性。为提高伺服系统的抗干扰能力与跟踪性能,采用降低执行结构的力矩波动、提升系统运行速度平稳性的方法,对系统的低速平稳性以及动态跟踪过程进行测试和分析;通过通信终端控制系统的动态跟踪实验,验证控制策略的有效性。实验结果表明：在最大速度为0.131°/s、最大加速度分别为0.137°/s²、0.329°/s²的平台扰动条件下,方位轴和俯仰轴的粗精复合跟踪精度都可以达到2 μrad以内,验证了通信终端伺服系统的抖动抑制能力及其系统的动态跟踪性能。     

空间激光通信终端ATP技术与系统研究

为了提高某机载空间激光通信终端中捕获、跟踪、对准(ATP)系统的跟踪精度,提出了对该系统的改进方案并研制了样机。对光学接收单元、粗跟踪单元、精跟踪单元以及超前瞄准控制等单元进行了设计。建立了复合轴跟踪系统控制模型,对系统的跟踪控制性能进行了仿真研究。为了验证ATP系统校正粗跟踪残余误差的能力,在激光通信平台振动模拟实验...     

引信近区雷达截面毫米波缩比仿真

用缩比模型仿真全尺寸飞机与靶弹型雷达引信目标的近场散射截面,测试是在36GHZ 的毫米波段无回波暗室进行,并与外场全尺寸测试按给定弹道和目标交会姿态装定引信缩比发射和接收天线,测试分为双基仿真弹与目标低速交会的准动态情况和全方位准弹基情况。把缩比所测数据按仿真公式σ1:1=P~2·σ1:3.5换算到全尺寸系统,并逐一与全尺寸所测数据进行了比较,两者取得了相当满意的吻合。所测结果清楚表明:用缩比模型在毫米波段仿真引信近区目标截面是一种非常好的方法,不但经济效益高,且测试数据可靠,背景干扰电平低,经多次测试发现背景噪声要比外场低4～5db,测试重复性很好,工作环境不受外界影响,对研究引信近区目标特性具有重要意义,并可取代部分外场试验,可节省大量开支。     

动基座条件下捷联惯导系统初始粗对准新方法

针对捷联惯导系统在动基座条件下难以实现自主粗对准的问题,提出了一种采用GPS辅助计算姿态矩阵的新方法。姿态矩阵的计算被分解为三个独立的变换矩阵的求解,而GPS和IMU的输出数据则以积分的方式在不同的坐标系中表示出来,从而得出各个不同坐标系之间的变换矩阵以完成粗对准过程。经过仿真验证,该方法能使捷联惯导系统在动基座上快速的计算出初始姿态矩阵,且姿态角误差小于1°,满足为后续精对准过程提供初始值的精度要求。     

机载无线激光通信对准-捕获-跟踪系统及动态飞行试验研究

机载无线激光通信具有通信速率高、抗干扰能力强、保密性好、布置灵活等优点,在天地一体化高速信息网络、军用保密通信、电磁干扰环境下可靠通信等应用中有着广阔前景。为解决机载环境下激光通信光轴对准难题,通过对无线激光通信系统特点和Y-12型飞机平台特性的分析,采用粗、精两级复合跟踪方案,设计了由被动减震结合主动抑制的粗跟踪单元和电磁振镜精跟踪单元组成的机载无线激光通信对准、捕获、跟踪(PAT)系统。Y-12飞机搭载该系统开展了双固定翼飞机间远距离、高速机载激光通信试验,验证了所设计的机载无线激光通信PAT系统的跟踪性能和机载环境适应性。     

传递对准中主惯导数据延时的LCKF算法研究

瞄准吊舱进行传递对准时,主惯导数据到达吊舱惯导系统存在延时,影响滤波收敛速度和估计精度。文中提出了一种基于延时卡尔曼滤波的主惯导数据延时补偿算法(LCKF算法),将时间基准统一到主惯导数据时刻进行卡尔曼滤波,修正子惯导姿态信息,再利用子惯导的实时IMU数据进行捷联更新,获得子惯导当前时刻的姿态信息。基于比力积分匹配传递对准,对LCKF算法进行仿真,结果表明该方法明显提高了传递对准收敛速度和估计精度。     

LQG/LTR在飞机高度保持/控制模态中的应用

高度保持/控制模态是飞机自动飞行控制的一种重要模态,介绍了LQG/LTR的基本原理和设计方法,建立了控制模型,在高斯的条件下设计了飞机的高度保持/控制模态的线性二次型控制律;用鲁棒工具箱进行参数求解,在MATLAB环境下进行了系统的仿真验证,仿真结果表明:对于大气扰动等外界高斯过程干扰和高斯量测噪声的情况下,系统具有较强的鲁棒稳定性和跟踪性能。     

一种基于角速率的改进旋转矢量姿态更新算法

为了提高姿态更新精度,提出了一种利用前周期角速率进行优化的改进旋转矢量姿态更新算法。通过对基于角速率的旋转矢量更新算法及其算法误差的推导,针对单子样、双子样、改进双子样算法在圆锥运动条件下情况进行了仿真,并开展跑车试验。仿真结果表明,在高动态的圆锥运动条件下,利用前周期角速率的优化双子样算法,比传统的姿态更新算法具有更高的精度;跑车试验结果验证了算法的正确性和有效性。     

光电二级稳定系统控制通道融合技术

目前在某些产品中采用的瞄准线粗精组合二级稳定方法 ,是将两个稳定平台重复叠加 ,其控制通道互不相关。这种简单的叠加 ,势必增加系统的成本、体积与重量。本文提出一种控制通道相互融合的二级稳定新方案 ,使粗精通道形成多回路复合控制。通过仿真比较 ,新方案无论在成本、体积、性能和精度上 ,都优于现有控制通道独立方案。新方案的可行性已通过原理样机得到验证     

一种新型压电式偏摆平台的设计与性能测试

设计了一种基于新型复合柔性铰链的紧凑型压电式偏摆平台。针对该平台，提出一种 二级放大柔性驱动铰链机构，对其运动范围进行了解析求解和有限元分析；给出该压电偏摆平台的结构和工作原理，并测试了平台原型的偏摆角范围和固有频率；在偏摆角度标定的基础上开展了一系列开闭环实验，进行性能检验。实验结果表明:该偏摆平台的角度定位分辨力为1.5 μrad；基于闭环控制方法，对阶梯状阶跃信号进行定位的稳态峰峰值误差为4.2 μrad，处于稳态值±3 μrad之间,可以实现较好的定位效果；在准静态范围内对偏摆角的闭环定位控制比开环具有更好效果,闭环跟踪1 Hz三角波时的定位误差占满量程的1.9%，与开环误差25.0%相比具有明显下降。     

“红外卫星-地基雷达”航迹融合算法的实现及精度分析

为提高对助推段弹道导弹轨迹跟踪的精度,设计一种“红外卫星-地基雷达”航迹融合算法。通过建立传感器量测和航迹融合的仿真模型,结合凸组合融合法和协方差交集法,分别实现了实现天波超视距雷达和红外预警卫星配准后航迹数据的融合,以及天波超视距雷达和红外预警卫星配准后航迹数据的融合。通过仿真证明了在进行航迹融合后的跟踪结果较SBIRS单独的跟踪结果精度更优。本文设计的凸组合融合法和协方差交集法的跟踪结果精度可以满足针对弹道导弹的早期预警需求。     

腐蚀缺陷管道剩余强度ANSYS有限元模拟可行性研究

以管道实测腐蚀缺陷为依据,用ANSYS有限元法计算含长方形、椭圆形和组合形腐蚀缺陷管道的应力、应变状态,根据第三强度失效准则确定腐蚀管道剩余强度,并结合室内管道承压实验进行了结果验证。结果表明:多个腐蚀缺陷间距对于最大等效应力存在临界值,当双点长方形腐蚀缺陷间距小于60 mm时存在干涉,其最大等效应力高于含单个缺陷管道;ANSYS有限元分析软件建模方法可靠,可以模拟含复杂腐蚀缺陷形状管道的受力状态;模拟结果与室内管道承压实验有较好的吻合度,相同条件下最大偏差小于8.6%。ANSYS有限元分析对于含复杂腐蚀缺陷管道模拟具有准确性和可靠性。ANSYS     

"红外卫星-地基雷达"航迹融合算法的实现及精度分析

为提高对助推段弹道导弹轨迹跟踪的精度,设计一种"红外卫星-地基雷达"航迹融合算法.通过建立传感器量测和航迹融合的仿真模型,结合凸组合融合法和协方差交集法,分别实现了天波超视距雷达和红外预警卫星配准后航迹数据的融合,以及天波超视距雷达和红外预警卫星配准后航迹数据的融合.通过仿真证明了在进行航迹融合后的跟踪结果较SBIRS单独的跟踪结果精度更优.设计的凸组合融合法和协方差交集法的跟踪结果精度可以满足针对弹道导弹的早期预警需求.     

基于地磁辅助的弹载两轴陀螺传感器校正方法研究

为解决弹载环境下两轴陀螺传感器难以实现三轴校正的问题,提出基于地磁辅助的两轴陀螺 传感器校正方法。建立两轴陀螺传感器测量误差模型,由单轴地磁信号解算得到弹丸x轴 角速率,解决了因陀螺传感器量程限制而无法测量低旋弹丸x轴滚转角速率的问题;研究线性最小二乘模型和卡尔曼滤波模型校正两轴陀螺传感器相关参数的方法,数值仿真分析弹丸x轴角速率解算误差和陀螺传感器测量噪声对校正结果的影响;半实物仿真模拟两轴陀螺传感器在工程中的应用,研究基于地磁辅助的两轴陀螺传感器校正方法校正效果。数值仿真结果表明：当弹丸x轴 角速率解算误差在0.261 8 rad/s以内且当陀螺传感器测量噪声在0.001 6 rad/s以内时,经过校正后,弹丸y轴和z轴角速率校正误差在0.01 rad/s以内。半实物仿真结果表明：当弹丸x轴角速率解算误差在0.8 rad/s以内时,两种校正模型均能将陀螺传感器的测量误差从－0.30~－0.05 rad/s范 围减小到－0.02~0.02 rad/s范围内。数值仿真和半实物仿真结果证明：基于地磁辅助的两轴陀螺传感器校正方法具有较好的校正效果。