航天器位置姿态的光学测量方法研究

航天器间相对状态(相对位置和姿态)的准确测量是编队飞行的航天器实现自主控制的重要基础.介绍了一种基于计算机视觉理论及相机成像原理的航天器间相对位置姿态的光学测量方法,测试系统结构及工作过程;推导了航天器间相对状态的测量算法,并对可能存在的误差源进行了分析.由于采用四元数法描述姿态、CMOS相机作为图像传感器,从而使得测量系统结构简单、体积小、重量轻、功耗低,算法简单、速度快,近距离测量精度高,能够广泛应用于空间合作目标间相对状态的测量.     

电磁发射环境下屏蔽机箱内部磁场分布

为研究电磁发射系统中脉冲功率源模块屏蔽机箱内部磁场的分布,应用霍尔效应法对屏蔽机箱内部的磁场进行测试,测试得到屏蔽机箱内部7个点的三维磁场数据,通过分析处理数据得到屏蔽单元内部磁场分布规律:屏蔽机箱内部产生的磁场信号主要集中在X方向;对屏蔽机箱中各个点磁场进行比较,每个点Y方向的磁场比其对应的X和Z方向磁场大;在续流硅堆导通后,各个方向的磁场值都很快减小,Z轴磁场方向将改变.     

基于B点磁探针膛内电枢电弧长度与速度分布测量的计算机控制系统的研究

基于B点磁探针的测量原理，建立了电磁轨道炮膛内三维等离子体电枢电弧长度和电弧运动速度测量的数学模型，通过对该模型的分析给出了用于测量膛内电枢电弧长度和运动速度分布的相应推论。开发了用于测量膛内等离子体电枢电弧长度和速度的多通道计算机控制诊断系统，并进行了相应的试验研究。     

基于粒子群算法的阵列位置误差校正方法

针对阵列信号空间谱估计中出现的阵列位置误差导致高分辨率测向算法性能下降甚至失效的问题,提出一种基于粒子群算法的阵列位置误差校正方法。该方法利用一个方位已知的校正源,从阵列输出的协方差矩阵中提取位置信息,建立目标函数,然后利用粒子群算法运算简单、寻优能力强的优势,估计得到阵元所处的实际位置值。计算机仿真结果表明:经过该算法校正过的MUSIC算法的性能已经接近无阵列位置误差时的性能,显示了该算法的实用性和有效性。     

连续电磁发射过程中轨道受力分析

获取电磁轨道发射器轨道受力特性是分析轨道材料失效机理及极限安全连续发射边界的前提。通过建立电磁-温度-应力多物理场耦合计算模型,得到了动态发射过程中包括电磁力、温度应力和预紧力的多成分轨道应力载荷时空分布特性。分析结果表明：轨道受到的电磁力载荷在脉冲电流平顶沿电枢经过位置基本上均为峰值;轨道热量主要集中于电枢运动起始段,且热量密度在脉冲电流上升段结束时刻附近电枢经过位置达到最大值;轨道在脉冲电流上升段结束时刻附近电枢经过位置受力最为严酷;喷淋冷却可有效降低轨道中的温度应力;最优的预紧力大小以恰好满足动态发射时轨道与绝缘支撑体不分离使身管保持整体式稳定结构为判据。     

发射任务中的复杂电磁环境及应对措施

针对航天发射任务,深入分析发射场复杂电磁环境的构成,总结其主要特点,详细讨论复杂电磁环境对发射任务的威胁,给出提高复杂电磁环境下发射任务安全性的应对措施。     

基于B探针的轨道炮电枢位置测量及研究

以往都是用B探针感应电压信号的过零点时间作为电枢通过B探针的时间,但此方法存在一定的误差。为了测量电磁轨道炮发射过程中电枢在膛内运动时准确位置,通过理论分析和推导得出B探针的感应电压是由脉冲电流及电枢运动共同作用产生的,并推导出由B探针感应电压及脉冲电流计算电枢通过B探针准确时刻的方法。根据电磁感应原理设计了B探针,并在试验中运用新方法计算出电枢通过B探针的时刻,与B探针感应电压信号的过零点时间做比较,根据拟合的速度曲线,得出使用输出信号过零点作为电枢通过B探针时间存在一定的位置误差值,使用新方法可以提高测量精度。     

基于目标位置误差圆分布的反舰导弹捕捉概率计算模型

在把影响反舰导弹捕捉概率的主要误差综合为目标指示精度和侧向偏移两类误差的基础上,区别于传统方法,把目标机动范围、目标指示精度误差作为圆分布来处理,利用解析方法,建立了不同条件下反舰导弹捕捉概率的计算模型,对高亚声速反舰导弹的捕捉概率进行了计算.结果表明,两类误差对捕捉概率有明显的影响.按照捕捉概率不小于0.99的标准,得到了反舰导弹搜索角范围、目标指示精度误差、侧向偏移误差的要求,对反舰导弹的参数设计和确定有参考价值.     

基于解析法的电磁发射弹丸内膛磁场分布特性分析

电磁轨道发射装置膛内的磁场分布特性对制导弹丸的器件布局设计非常重要。对电磁轨道发射装置膛内的强磁场环境进行了分析,基于毕奥-萨伐尔定律推导了考虑弹丸运动位移和电流趋肤深度下膛内磁场的计算公式。通过时谐分析方法并采用数据拟合的方式得到了电感梯度与电流频率和弹丸运动位移的函数关系,用以分析弹丸的内弹道运动特性。采用时频分析方法得到了电流趋肤深度随时间的变化关系,从而建立了弹丸中轴线磁场分布特性求解的三维解析计算模型。以实验室的电磁发射装置为例,采用试验电流数据作为输入,对内膛弹丸处磁场分布特性进行解析计算。结果表明：弹丸中轴线的磁感应频率在450 Hz以下,磁感应强度峰值达到0.4 T,并沿弹丸长度方向迅速衰减,100 mm处的磁场基本降为0. 利用磁探针的测试数据验证了理论计算模型的正确性。     

基于导航恒星几何分布的天文导航定姿系统误差建模及误差特性研究

导航恒星作为天文导航系统定姿的基础信息源,其空间分布对天文导航系统定姿性能存在较大影响。为有效分析天文定姿误差特性,基于天文定姿观测基本原理,采用多矢量天文定姿方法,推导建立了天文定姿误差模型,基于该模型分析了影响天文定姿性能的关键因素,并给出用于评价定姿性能优劣的误差权系数定义。以多矢量定姿中的三星观测定姿为例,采用仿真验证了所建立的基于恒星几何分布的天文定姿误差模型的正确性,该误差模型能够有效反映天文定姿的误差特性规律,为分析天文定姿性能提供了理论依据。     

同轴磁场调制式磁齿轮电磁优化设计

随着未来特种车辆对传动效率和可靠性需求的不断提高,电传动将成为未来传动的重要发展方向,磁齿轮电磁优化设计是未来新型电传动研发中的关键技术之一。对同轴磁场调制式磁齿轮传动原理进行分析,建立磁齿轮磁力传动的解析方程,形成基于Taguchi法与多目标鲁棒性优化算法相结合的磁齿轮电磁优化设计方法,对典型工况下磁齿轮样机的速度与转矩特性进行台架试验。结果表明：磁齿轮样机额定工况下传动比稳定在6.67,输出转矩为359.7 N·m,输出功率为56.49 kW,效率达到98.1%,转矩性能与效率达到优化设计目标,验证了电磁优化设计方法的有效性。     

一种电磁线圈发射器磁场构型优化方法

为提高发射效率,提出通过加装导磁构件改变磁场构型的新型驱动线圈结构。在分析驱动线圈磁场分布 对发射器性能影响的基础上,优化驱动线圈磁场构型,分析导磁构件的结构参数对磁场构型的影响规律。结果表明： 该方法能减小线圈磁场泄露和级间耦合,增大线圈内部磁场轴向梯度和发射组件所受磁场力,提高电磁线圈发射器 的能量转换效率,得出导磁构件结构参数的最优值。     

基于最小二乘原理的天文定姿和定位方案

针对弹载平台天文导航系统的应用,研究了基于最小二乘原理的天文导航方法.在天文定姿中,以大视场星敏感器为天文观测器件,研究了TRIAD方法和最小二乘定位法,仿真验证了最小二乘方法在充分利用多颗观测星的情况下定姿效果优于TRIAD法.在天文定位中,摒弃了传统的非线性滤波方法定位,以最小二乘微分矫正法实现了对导弹的纯数学解析定位,仿真实验证明最小二乘微分矫正定位方法以较小的运算量获得了优于纯惯导的定位精度.     

基于自适应阵抗干扰结构的双星定姿算法

文中就全球定位系统(GPS)姿态确定系统中抗干扰问题,提出基于自适应阵抗干扰结构的双星定姿算法。首先提出抗干扰定姿接收机结构,采用去耦最大似然法(DEML)方法估计出卫星信号在载体坐标系中的到达角(DOA),然后利用直接法求解出载体姿态。仿真分析了不同方位、不同更新速率和不同强度下干扰源对总姿态误差的影响,结果表明该算法在强干扰环境下具备较高的定姿精度和鲁棒性。     

参考基元的位置与圆柱阵测向性能分析

为了优化设计立体麦克风阵列，满足声学预警系统全空域测向的需求，推导了立体阵测向系统的克拉美-罗界。在此基础上，以圆柱阵为例，深入分析了选择不同参考基元位置对测向性能的影响。仿真结果表明：相对于参考基元在原点，参考基元在z轴负半轴可以提高俯仰角的估计精度，测向算法也易于实现；参考基元在圆环上则可以同时提高方位角和俯仰角的估计精度。     

声矢量阵阵元姿态误差自校正算法研究

在实际情况下,声矢量阵存在阵元姿态误差。为充分认知阵元姿态误差,分析阵元姿态误差对声矢量阵波束图的影响。针对有源校正算法受限于实际的工作环境,提出了一种声矢量阵阵元姿态误差自校正算法。该算法通过非线性迭代使目标函数最小化,从而实现阵元姿态误差参数和信源波达方向（DOA）的联合估计。大量计算机仿真结果表明,该自校正算法具有良好的参数估计及快速收敛性能。     

基于磁阻传感器的弹体姿态测量系统

为实时准确获取弹体俯仰和滚转参数,提出一种利用磁阻传感器获取地磁场强度,结合微机电陀螺精确求解弹体姿态的方法。介绍了基于地磁场的姿态测量系统原理和硬件设计,对存在的各种误差进行了分析,并提出了相应的误差补偿方法。最后,对所设计的系统进行了验证。结果表明,其测量姿态角精度优于1°。     

有限偶极子天线阵的电磁散射理论研究

研究了一种求解阵元为偶极天线的有限阵列的电磁散射的方法：利用RWG基函数和偶极模型的特殊性,将近似无穷小的偶极天线产生的电流代替由RWG基函数相邻边缘元素产生的电流,此方法有效地计算了散射场。讨论了RWG基函数的基本概念及其在计算阵列散射场中的应用,以极坐标的形式给出了不同的阵元间距、入射频率、入射角度以及不同阵元数目的散射场仿真图形,为其他形式的阵列天线散射特性研究提供了依据。