导引头量测误差对落角约束最优制导律制导精度的影响

为研究导引头量测误差引起的落角约束制导系统制导精度问题,引入扩展的落角约束最优制导律,考虑导引头视线角速率零位误差、视线角零位误差和导引头探测器角噪声,利用无量纲化方法和伴随函数法对制导精度进行研究。研究结果表明:当无量纲末导时间大于15时,由视线角零位误差引起的脱靶量基本收敛到0,落角误差收敛到稳态值;大的导航系数有利于消除视线角速率零位误差对制导系统的影响;导航系数越大,探测器角噪声引起的稳态脱靶量/落角误差也越大;提高导引头的响应比提高驾驶仪的响应更有利于提高制导精度。     

交会计算导弹俯仰角和偏航角的高精度方法

为了解决常规方法计算导弹俯仰角和偏航角的精度偏大的问题,提出了利用2台光电经纬仪直接交会计算的高精度方法.首先借助于像坐标和地面坐标的关系建立计算方程,接着将2台经纬仪的测量元素分别代入计算方程,建立俯仰角及偏航角的计算模型和精度估计模型,从建立的模型看文中方法没有引进导弹头、尾部坐标计算误差.该方法应用在××任务中的结果表明:2种方法的结果趋势一致,但文中方法精度明显高于常规方法,可以应用在工程实践中.     

基于光电位置传感的弹道偏航与姿态测量

针对传统激光驾束制导弹道偏航和姿态测量需要高精度的惯性测量组件,存在系统复杂、体积大、成本高的问题,提出基于光电位置传感的弹道偏航与姿态角测量方法。该方法利用光电位置传感器PSD代替传统光电编码传感器完成弹道偏差测量,光电位置传感器还根据激光光斑在光电位置传感器上的位置代替传统惯性测量组件判断偏航角、俯仰角。同时实现弹丸弹道偏航与姿态角测量。测量精度评价分析表明,所提出的测量方法对弹丸偏航角和俯仰角测量精度可达到0.60°,能够满足小口径枪榴弹弹道修正的应用需求。     

采用捷联惯导的反辐射导弹抗关机技术研究

说明了抗雷达关机是反辐射导弹的关键技术之一.考虑到导引头测角噪声、惯导误差和载机无源定位系统误差的存在,结合抗关机需求,主要研究了能否利用惯导提供的信息,通过Kalm an滤波算法来提高导引头的测角精度.     

航向机动环境中基于陀螺/地磁信息融合的滚转角解算算法

针对传统的制导导弹利用地磁信息精确制导时偏航角变化引起滚转角解算出现较大误差的问题,提出了采用陀螺测量的弹体轴向角速率信息辅助三轴磁传感器信息进行弹体滚转角解算的融合算法,给出了制导导弹自由飞行段和制导飞行段滚转角的解算方法,在高速飞行仿真转台上进行了半物理仿真试验。试验结果表明:在偏航角+60°~-60°大范围偏航变化的情况下,该文所提出的滚转角融合算法的解算精度控制在5°以内,比传统单纯依靠地磁信息进行滚转角解算的精度提高近6倍,为后续制导导弹实现精确打击提供了必要的测试手段。     

车载光电经纬仪基准平面测角误差修正

为了提高车载光电经纬仪的测角精度,提出了由基准平面误差导致测角误差的修正方法。根据车载光电经纬仪基准平面的结构,分析了基准平面的误差组成。基于光电经纬仪的基座上安装相互垂直的两个水平传感器,推导了根据水平传感器测得的倾角计算出整个基准平面的倾角和最大倾斜方向的计算公式。使用球面坐标系分析了由基准平面误差而产生的测角误差并给出了修正公式。实际跟踪测量表明,采用此方法进行测角误差修正效果较好,最大方位角修正角度误差在5’左右,最大俯仰角的修正误差为2′左右。     

目标视场位置对经纬仪测角精度的影响

通过对经纬仪的内同步原理介绍,分析了CCD相机在测量中的误差影响因素,采用校飞试验数据作差结果验证了目标视场位置及运动速度对测角精度的影响。结果表明:目前采用的同步模式会导致测角精度下降,且目标偏离中心越远(脱靶量大),误差越大。针对内同步带入的测角误差,给出了软硬件的误差修正方法,以测量数据验证了二阶多项式拟合修正方法的有效性。     

惯导平台加速度计安装误差自标定方法研究

加速度计安装误差直接影响惯导平台的制导精度,而射前自标定可以有效降低其影响.首先由加速度计坐标系定义平台坐标系,只需三个误差角完全表示该误差;然后优选三个特殊位置进行标定;最后给出了采用零力矩法估计它们的公式和算法.算法仿真和标定精度分析结果表明本方法是有效的.     

一种双通道雷达接收机的测角技术

介绍一种双通道雷达接收机的单脉冲测角技术。通过微波调制和叠加将单脉冲天线输出的"和"(Σ)信号、"高低差"(E)信号与"方位差"(A)信号合成为"和+差"(Σ+Δ)微波信号和"和-差"(Σ-Δ)微波信号,使系统能用两个中频放大通道来处理目标的角信息。文章从测角的原理出发,详尽地描述了该测角系统的测角解算过程和方法,最终得出在+字坐标和×型坐标下,目标偏离雷达天线纵轴的俯仰角误差电压和偏航角误差电压。     

基于GPS双天线的弹体姿态测量方法

针对舰载武器弹体飞行姿态信息难以实时准确测定的问题,提出采用GPS双天线配置方案来测量飞行弹体姿态的方法,该方法首先建立用于飞行弹体姿态测定的观测模型,结合对GPS载波相位信息求解基线矢量及整周模糊数解算的分析推导,通过坐标系的变换得到弹体的姿态信息。数值计算表明,弹体的俯仰角误差范围在±0.8°之间;偏航角误差范围在±0.7°之间,计算结果验证了模型和算法的有效性。     

基于电磁力滤波的潜载定向能随动系统振动控制

潜航器在潜行时,由于来流和艇体的相互作用,潜航器及其所搭载的光电跟瞄系统会受到外界流场的扰动,使其产生不同频率和幅度的振动。通过壁面电磁流体边界层控制来抑制光电跟瞄系统的流致噪声,估计目标处能量累积控制效果。基于有限体积方法,分析雷诺数1×10⁷条件下同时具有6°偏航角和10°俯仰角的潜航器在有无流向电磁力控制时的流体动力学特征;对复合轴控制过程中直流力矩电机和快速反射镜两个执行机构进行建模并推演了系统的传递函数;大地坐标系下的潜航器力矩扰动通过坐标变换的方式转化到光轴坐标系下,将其作为扰动输入给复合轴控制系统,进一步用MATLAB仿真估计电磁力优化滤波方式对复合轴输出误差的补偿与控制效果。结果显示,电磁流体控制能改变艇体壁面的流场结构,抑制高频扰动涡,且能有效地增强目标区域内光斑的能量累积密度。     

橡胶履带柔性复合材料的本构模型

橡胶履带性能是影响履带式行走装置使用寿命的关键因素之一。为准确表征橡胶履带在服役条件下产生的大变形、非线性和各向异性等力学行为,开展不同帘线偏角下橡胶-帘线复合材料单轴拉伸试验研究,分析帘线偏角对材料力学性能的影响,建立一种考虑橡胶与帘线相互作用的超弹性本构模型。基于粒子群优化算法和牛顿迭代法,提出一种模型参数寻优拟合方法。依次根据帘线偏角为90°、0°和15°的单轴拉伸数据拟合得到模型参数,并对帘线偏角为45°和60°的单轴拉伸数据进行预测,拟合曲线的决定系数R²分别为0.992 8和0.982 9,预测效果较为理想。对不同帘线偏角的单轴拉伸试验工况进行数值仿真,并与试验数据进行对比分析。结果表明,仿真结果与试验数据趋势基本一致,最大仿真误差约为10.86%,验证了所提模型的正确性以及与有限元分析的适应性。     

基于直线稀疏光流场的微小型无人机姿态信息估计方法研究

针对无人飞行器视觉导航系统的需求,提出一种基于直线稀疏光流场的微小型无人机姿态信息估计方法。研究了图像直线稀疏光流场的概念,并推导出该种稀疏光流场的计算方法;在直线稀疏光流场的基础上,建立了地平线投影模型,并提出一种基于直线稀疏光流场的飞行器俯仰角速度、滚转角速度和偏航角速度等姿态信息的估计方法;分别使用文中提出的直线稀疏光流场的计算方法和Horn算法对一组测试图像进行数值仿真,仿真结果显示在图像边缘附近,直线稀疏光流场的计算方法与经典的Horn算法具有相近的精度,但时间开销减小到后者的6%;使用无人机航拍图像序列对于基于直线稀疏光流场的飞行器姿态信息算法进行离线仿真,并对比同时搭载的角速度陀螺的测量结果,结果显示,使用文中所述的基于直线稀疏光流场的无人机姿态提取方法可以估计飞行器的俯仰、偏航、滚转三通道角速度信息,其最大绝对估计误差除滚转通道小于±10°/s外, 其余两通道均小于±5°/s,并对于误差产生的原因进行了进一步讨论。     

坡膛结构参数对枪械内弹道挤进时期的影响研究

枪械射击过程中枪管坡膛处工作环境恶劣,为了研究枪管坡膛角度对挤进过程坡膛处受力的影响,建立了不同坡膛角下考虑枪管及弹头结构特性、本构非线性等因素的三维有限元模型,分析了不同坡膛角对弹头挤进过程的影响,获得了不同坡膛角下挤进阻力随挤进位移的变化数据;建立了挤进阻力的响应面模型,基于上述数据采用Hermite多项式,求解获得了挤进阻力以坡膛角和挤进位移为变量的计算公式;提出建立了考虑挤进阻力的弹头挤进过程的动力学模型,编程计算了枪弹挤进过程中的挤进压力,获得了某大口径机枪满足弹头初速条件的坡膛角度取值范围为0.11°~1.13°,进而得到了缓减枪管坡膛受力、保证弹头最高初速、满足坡膛角设计范围的坡膛角度最优解为0.56°。     

捷联激光探测器组合GPS测量弹丸滚转角方法

针对激光半主动末段修正弹滚转角解算的问题,提出利用捷联激光探测器与弹载GPS组件的测量信息求解弹丸滚转角的方法。以理论计算得到的非滚转成像面上的目标成像点作为空中姿态对准的基准,结合激光探测器成像面上目标实际成像点,推导得到弹丸滚转角计算公式。利用蒙特卡洛模拟法仿真计算,分析弹丸在不同发射角下弹丸位置误差、速度误差和激光探测器测量误差对弹丸滚转角解算精度的影响。仿真结果表明：该方法对滚转角解算误差最大不超过4°;3种误差中,激光探测器测量误差对滚转角解算精度的影响最大。该方法满足精度和实时性要求,适用于低速滚转的激光半主动末段修正弹。     

双旋弹道修正弹弹体非对称载荷的数值研究

固定鸭舵双旋弹道修正弹的弹体受到鸭舵非对称尾流的影响,其载荷具有非对称特性。为了研究该非对称特性,通过计算流体力学(CFD)仿真和风洞实验的结果对比验证CFD方法的有效性。对0°舵偏、2°舵偏、4°舵偏的双旋弹道修正弹模型在多马赫数、多攻角下进行CFD仿真,并通过绘制鸭舵尾流的流线图和弹体压力系数云图对流场进行定性分析,通过对比弹体截面压力系数和弹体法向力、侧向力系数对弹体受力的非对称性进行定量分析。结果表明： 0°舵偏模型的弹体压力系数呈面对称,2°舵偏模型、4°舵偏模型弹体压力系数呈非对称;在给定马赫数下,3种模型弹体法向力系数随攻角变化的曲线高度重合; 0°舵偏模型的弹体侧向力系数在0附近,2°舵偏模型、4°舵偏 模型的弹体侧向力随攻角近似线性变化,随马赫数先增大、后减小;给定攻角时,4°舵偏模型对应曲线峰值约为2°舵偏模型的2倍。     

典型弹道下的火箭弹MEMS-INS/GNSS组合导航姿态误差可观性分析

以炮射火箭弹的MEMS-INS/GNSS组合导航系统为研究对象,在奇异值法分析系统可观性的基础上,提出了系统状态的等效奇异值概念,作为系统状态可观性的度量标准。在此基础上,重点分析了火箭弹在无控、俯仰机动以及偏航机动3种弹道条件下的姿态角误差的等效奇异值(可观性)的变化规律,并据此得出：滚转角误差在弹体机动时可观性较好;当弹体所在垂面存在较大的加速度时,俯仰角误差可观性较好;方位角误差在弹体水平加速度较大时可观性较好。通过仿真,验证了可观性分析结果的正确性。     

自主驾驶车辆紧急避障的路径规划与轨迹跟踪控制

为减少道路突发事故,提高车辆通行效率,需要研究车辆的紧急避障以实现自主驾驶。基于车辆点质量模型,设计了非线性模型预测控制（MPC）路径规划器;基于车辆动力学模型,设计了线性时变MPC轨迹跟踪器。在路径规划层引入避障功能函数,通过车辆与障碍物的距离调节函数值大小,综合避障函数权重和路径偏差权重,规划出一条既能避开障碍物又使路径偏差最小的临时轨迹。在轨迹跟踪层,利用该临时轨迹和航向角偏差作为车辆主动转向控制参考量,将线性时变MPC优化问题转化为二次规划问题,计算满足车辆动力学约束的前轮转向角最优解。结果表明：所设计的双层MPC紧急避障控制策略对低速(60 km/h)、中速(80 km/h)、高速(100 km/h)行驶车辆有很强的适应性,高速行驶时最大质心侧偏角不超过1.0°,最大航向角偏差不超过2.5°,车辆横向稳定性良好,随着车速增大,车辆避障响应时刻提前;在多车连续避障场景中,自主驾驶车辆的质心侧偏角和航向角偏差均能控制在较小范围内,在多目标连续避障的路径规划和轨迹跟踪问题上同样具有很好的控制效果。     

一种微惯性与磁组合测量单元的姿态解算方法

目前无人机、机器人、人体动作捕捉等多个领域都需要全姿态测量方法支持,采用微惯性与磁传感器组合测量姿态是成本低、性能好、普遍使用的一种方案。针对磁力计易受外界铁磁干扰问题,提出一种基于旋转四元数、两级更新的姿态解算方法：第1级根据建立的陀螺仪、加速度计量测模型构建损失函数,采用梯度下降法对载体俯仰角和横滚角进行更新;第2级根据建立的磁力计量测模型,采用梯度下降法对载体偏航角进行更新。利用后验估计四元数计算铁磁干扰估计量,并将其作为下一时刻的先验铁磁干扰。实验结果表明,该算法可以有效校正角速率积分带来的累积误差,提高姿态解算精度,并具有一定抗铁磁干扰能力,增强了微惯性与磁组合测量单元姿态解算方法的环境适应性。     

大口径弹体高速入水载荷特性研究

针对未来海上平台发射大口径抛射体入水冲击载荷问题,为了研究速度接近200 m/s时,不同速度、入水角度以及攻角对大口径平头弹体入水径向载荷以及轴向载荷的影响,基于LS-DYNA软件,采用多介质ALE方法,对速度在150～190 m/s,入水角度在45°～60°之间,具有3°～7°攻角的弹体入水模型进行数值模拟。结果表明:在同一入水速度的情况下,轴向载荷峰值随入水角度的增加而增加,径向载荷峰值随着入水角度的改变有一定的波动; 在入水初期,径向载荷到达峰值后慢慢趋于稳定并收敛于0; 径向载荷的峰值出现在轴向载荷撞水瞬间产生的第1次小峰值时刻; 正攻角会使弹体产生顺时针旋转的径向载荷,负攻角会使弹体产生逆时针旋转的径向载荷,载荷大小随着攻角数值大小的增大而增大。