跨介质飞行器弹道仿真分析

研究气/水跨介质飞行器的动态特性,跨介质飞行器是一种新型概念飞行器,为了了解跨介质飞行器的运动特点,提出建立了跨介质飞行器的运动数学模型,对弹道进行仿真研究.通过对跨介质飞行器的空间运动进行受力分析,进行跨介质飞行器三种典型弹道的仿真分析.仿真结果基本完成了跨介质飞行器起飞巡航弹道,贴水滑行弹道以及触水滑跳弹道三种典型弹道的仿真,而且由于跨介质飞行器的浸水深度较小,极大地降低了水阻力的影响,可以达到较高的航行速度,为气/水跨介质飞行研究提供了依据.     

基于网格面元法的高超声速飞行器性能分析

在高超声速飞行器预先研究和概念设计阶段,目前缺乏足够的飞行试验数据和地面实验数据,根据实际飞行性能指标进行气动布局和总体性能优化设计是困难的.基于网格面元法的工程估算方法,是一种计算性能指标的方法,采用参数化建模建立其几何模型,基于几何模型分解法建立网格面元模型,采用工程估算方法计算气动力和雷达散射截面两个有代表性的性能指标.通过对仿真结果的分析表明,基于网格面元法的性能指标计算方法有效且速度快,满足了气动布局和总体性能优化设计中对性能指标计算速度和计算精度的双重需求.     

一种固体火箭发动机性能仿真与评估方法研究

关于固体火箭发动机性能的准确评估问题,针对固体火箭发动机试验耗费时间周期长,且评估性能决定动力系统的可靠性。发动机在工作过程中的推力、燃烧室压强、总冲量、比冲量等性能参数的可靠性均存在一个置信区间,通过试验方法难以评估在制造及使用过程中的随机因素影响下的性能可靠性。可用蒙特卡洛仿真方法解决上述问题。为了更全面评估性能参数的可靠度,引入了抽样验收方法,得到了性能参数可靠度的置信区间。采用修正内弹道计算模型,对大扩张比发动机进行仿真,结果与试验数据进行了对比。实验表明,仿真模型的精确性可以满足要求,结果与试验数据具有较高的一致性。证明评估方法可以全面的反应性能参数的统计特性,可为发动机的可靠性提供保证。     

吸气式高超声速飞行器气动耦合干扰效应研究

研究飞行器与冲压发动机耦合干扰效率优化问题,由于吸气式高超声速飞行器机身与冲压发动机之间存在高度耦合,针对耦合效应不可避免对飞行器稳定性产生影响,为提高控制系统性能,提出飞行器机身与发动机之间的耦合干扰效应问题展开深入研究.在高超声速飞行器各部件无粘气动特性的基础上,采用尾气羽流分析模型研究机身与冲压发动机耦合干扰效应,并基于飞行器几何参数化模型进行仿真.结果表明分析模型能较精确地快速反应机身与冲压发动机之间耦合干扰效应,为吸气式高超声速飞行器机身/发动机一体化设计和控制系统优化设计及其动力学特性研究分析提供依据.     

助推_滑翔式飞行器弹道优化仿真研究

研究助推_滑翔式飞行器弹道优化问题。对助推_滑翔式飞行器弹道进行优化有利于提高其综合飞行能力。为了增加助推_滑翔式飞行器射程,针对助推_滑翔式飞行器的弹道特点,在考虑攻角、法向过载及终端约束条件下,提出应用SWIFT(序贯加权因子)法进行弹道优化,并将优化结果与应用SQP(序列二次规划)算法优化所得到的结果进行对比仿真分析。仿真结果证明:SWIFT算法是一种解决助推_滑翔式飞行器弹道优化问题的有效方法,具有优化精度高,优化所需时间短的特点。     

乘波构型前体/进气道一体化设计仿真研究

研究了源于锥形流场乘波构型、源于相交锥流场乘波构型和密切分析法乘波构型三种比较有应用潜力的高超声速乘波构型前体.开展了对三种乘波构型前体气动性能的仿真计算和评估,为高超声速飞行器乘波前体/进气道一体化设计提供了参考.分析结果表明:具有单道前缘封闭激波的源于锥形流场的乘波构型应用价值有限,而具有三道封闭压缩激波的相交锥乘波构型和密切分析法乘波构型在完成相同压缩任务的条件下表现出了较大优势.在进气道进口截面处边界层厚度近似相等的情况下,后两种构型进气道总压恢复系数相比第一种构型分别提高了21.2％/和17.6％,流量系数分别提高了3.6％和1％,进气道出口截面流场不均匀度分别降低了8.9％和5.1％.     

近空间高超飞行器气动热红外特性数值仿真

研究飞行器提高自身生存和突防能力,提高红外探测精度,针对近空间高超声速飞行器的气动热红外辐射特性开展了数值仿真研究。利用Jameson中心差分格式,并引入了类TVD变量修正,数值求解三维Navier-Stokes方程获得较为精确的流场参量。以已知流场参量为基础,采用精细的逐线计算模型计算气体的辐射吸收系数,考虑了光谱线的压力增宽和多普勒增宽混合效应;通过有限体积法求解辐射传输方程,空间离散采用与流场相同的计算网格,避免了插值的麻烦,采用了一种较为精确的离散格式。以典型的锥导乘波构型为例,应用所建方法和计算程序数值仿真了其在3~5μm波段的红外辐射空间分布。仿真结果分析表明,模型和方法是合理可行的,可以为红外隐身设计提供一定的参考依据。     

Ⅱ类正规基快速模乘算法的设计与实现*

为寻求椭圆曲线密码应用系统中有限域上快速模乘算法,在Ⅱ类最佳正规基及其变形的类标准基基础上,提出了一种新的Ⅱ类最佳正规基快速模乘算法,并给出该算法FPGA实现的硬件结构。新的乘法器采用比特串行方式,使得硬件结构更加规则,减少了原有乘法器关键路径的延迟。试验数据表明,使用新的乘法器可以使整个椭圆曲线密码系统芯片工作频率大幅度提高。     

混合最小二乘回归的稀疏子空间聚类算法

稀疏子空间聚类的关键在于在求得真实反映数据集的相似度矩阵,然后将相似度矩阵代入谱聚类求解。相似度矩阵既要刻画数据集的子空间特性,同时也要反映出同一类数据点之间的两两相关程度,稀疏子空间聚类(SSC)专注于每一个数据表示系数的最大稀疏性,缺乏对数据集全局结构的描述;最小二乘回归(LSR)保证了同一类数据的结构相关性,但是不够稀疏。将最小二乘回归引入稀疏子空间聚类算法中,从而保证数据的相似度矩阵兼具稀疏性和分组效应。在运动分割和人脸聚类的实验中,将该算法和SSC、LSR算法对比,可以发现该算法在准确率上的优势。     

基于轨迹多特性的隐私保护算法

现有基于聚类的轨迹隐私保护算法在衡量轨迹间的相似性时大多以空间特征为标准,忽略了轨迹蕴含的其他方面的特性对轨迹相似性的影响。针对这一情况可能导致的匿名后数据可用性较低的问题,提出了一种基于轨迹多特性的隐私保护算法。该算法考虑了轨迹数据的不确定性,综合方向、速度、时间和空间4个特性的差异作为轨迹相似性度量的依据,以提高轨迹聚类过程中同一聚类集合中轨迹之间的相似度;在此基础上,通过空间平移的方式实现同一聚类集合中轨迹的k-匿名。实验结果表明,与经典隐私保护算法相比,在满足一定隐私保护需求的前提下,采用所提算法实施隐私保护之后的轨迹数据整体具有较高的数据可用性。     

拦截弹轨控发动机点火时机与分配策略研究

为了弥补高空空气动力不足的情况下,导弹机动性能下降的缺点,在导弹飞行末端引入直接力控制,采用直接力/气动力复合控制.直接力控制的关键问题是点火逻辑的确定,对轨控发动机点火时机与分配策略进行了研究,按照使用最少资源提供最大调偏能力的原则,采用离线规划在线分段查表的方法给出了两种可行的发动机点火逻辑,一种是固定分配模式,另一种是动态分配模式.并对两种模式下的点火时间以及调偏误差进行了分析.由计算结果可以看出,在导弹飞行末端引入直接力控制,配合合适的点火逻辑,可以迅速有效地调整脱靶量,使导弹实现与目标直接碰撞.     

弹道导弹弹道建模与仿真技术研究

在弹道导弹建模优化的研究中,针对弹道导弹防御技术仿真应用,建立了弹道导弹弹道仿真模型.首先基于最优能量椭圆弹道理论,采用优化迭代方法,考虑地球自转影响,建立了弹道导弹自由段模型,并根据导弹性能参数,建立了主动段和再入段弹道模型,从而得到从发射点到落点的包含不同飞行段特性的完整弹道模型.其次利用上述弹道模型开展仿真,得到了导弹飞行轨迹参数和二维和三维弹道演示效果.证明提出的弹道导弹仿真模型,弹道构建速度得到优化加快,能以较高的置信度反映弹道导弹运动特性,能够满足弹道导弹防御技术仿真应用要求.     

基于Matlab的三维动态弹道仿真研究

导弹仿真研究是设计和改进导弹性能的一种重要手段.鉴于目前大多数文献都只给出了目标在二维平面内作平直飞行的理想追击情况,缺乏实用性,采用比例导引法,把三维追击轨道分解到两个二维平面上分别导引,并充分考虑到目标的机动性对弹道的影响,用MATLAB软件编写程序模拟出导弹实际追击的三维变轨弹道,绘制出分运动和合运动中各参数的变化曲线.最后比较了不同的追击速度和不同的导引系数k对弹道特性的影响,考虑到导弹实际飞行时受需用法向过载的制约,导出了导引系数k应满足的普遍公式,提出了对实战具有一定参考价值的建议.     

基于神经网络补偿的机械臂轨迹控制策略的研究

建立了二维机械臂的动力学方程,分析了控制机械臂轨迹应考虑的不确定量.考虑到机械臂动力学模型的非线性和参数的不确定性,提出了采用神经网络作为补偿器的机械臂轨迹控制策略.该策略结构简单,采用标称值确定神经网络初始权值,易于工业实现.仿真研究表明了所提控制策略的有效性及神经网络补偿器的泛化能力和自适应能力.     

基于马尔可夫链的轨迹预测

为了支持在城市交通网络上,对移动对象的位置进行有效的预测,提出了一种基于马尔可夫链的移动对象轨迹预测方法.该方法根据城市交通网络的特征,依靠统计并有效利用历史轨迹进行预测.最后讨论了数据结构和算法的一些优化,并分析了算法复杂度.实验证明加权马尔可夫链的轨迹预测给出了令人满意的结果.     

基于弹道修正技术的反炮位侦测研究

炮位侦测技术自出现以来一直对火炮生存构成极大威胁.为了解决这个问题,已有很多方法被提出.以制导炮弹为武器背景,弹道修正技术被用来达到反炮位侦测的目的.首先对上世纪80年代炮位侦测技术的出现和上世纪90年代制导炮弹的应用做了简要介绍,接着分析了炮位侦测的原理,并针对性的给出了运用弹道机动实现反炮位侦测的原理,然后进一步研究了制导炮弹初始机动段的控制方案,通过理论推导和计算机仿真,讨论了过载指令大小及作用时间长短与反炮位侦测效果的关系,并给出了一些初步结论.     

基于MATLAB的鱼雷水下弹道仿真

鱼雷是一种水下自主航行的运动体,其运动控制系统复杂,仿真建模难度大,为解决某型鱼雷水下弹道仿真问题,首先根据鱼雷在水下运动特点,建立了鱼雷在水中运动的动力学和运动学模型,并进一步针对某型鱼雷的典型弹道设计了控制方程.应用Matlab软件对该鱼雷的水下弹道进行了仿真,绘制了仿真曲线,仿真结果证明该种仿真方法较好的仿真了鱼雷入水下潜、寻深、蛇行搜索及捕获目标后的追踪过程,较真实的反映了鱼雷在水中运动的情况.通过仿真证明采用MATLAB软件进行弹道仿真具有编程工作量小,程序运行速度快、鲁棒性好等优点.     

基于加权极限学习机的异常轨迹检测算法

针对现有异常轨迹检测中分类不平衡造成难以确定最优分类面的问题,提出一种基于加权极限学习机（ELM,Extreme Learning Machine）的异常轨迹检测算法。该算法采用加权ELM克服轨迹数据不平衡造成的分类面偏移,通过对正、负两类样本合理分配权重,并构造最优分类面获得较好的异常检测效果。仿真实验表明,加权ELM算法在训练速度,准确率,整体性能等方面均优干传统SVM和BP网络分类方法。     

一种基于马尔可夫模型的稀疏轨迹终点预测算法

随着移动设备的普及与定位技术的成熟,涌现出了各种基于地理位置的应用软件不断涌现。为了使这类应用软件给用户提供精准的基于地理位置的服务,实时、准确、可靠地预测移动对象的不确定性轨迹显得尤为重要。目前大多数传统的轨迹终点预测方法都是通过计算轨迹之间的相似度来预测给定轨迹的终点,这种算法的弊端是没有充分考虑轨迹数据时间序列之间的前后联系,导致预测结果偏差较大。理论证明,马尔可夫模型对处理时间序列数据具有较好的效果。因此,针对轨迹终点预测的问题,提出了一种基于马尔可夫模型的预测算法。同时,针对样本运动空间提出一种新的划分网格策略——K-d tree网格划分。实验结果表明,相比于传统方法,运用马尔可夫模型预测轨迹终点的算法的精度有明显提高,预测时间会大大缩短。