基于EASY5的AUV热动力系统建模与仿真

在实现水下航行器的智能化,优化弹道,提高技战性能等方面,水下航行器热动力装置采用闭环控制相对于开环控制具有明显的优势。该文以新型多速制燃料流量闭环控制水下航行器热动力系统为原型,研究了基于EASY5的水下航行器热动力系统建模与仿真,建立了仿真对象的数学模型和规范的模块化仿真模型,进行了水下航行器热动力系统设计工况（稳态）、启动过程及变工况的实时仿真。通过将仿真结果与水下航行器台架试验数据进行对比分析,结果表明,所建立的模型较为完整、准确,仿真运行可靠,研究成果满足工程需求。     

一种水下航行器轨迹发生器的设计与仿真

为了减少水下航行器（AUV）导航系统算法开发过程中跑车试验及半实物仿真等所耗费的资金和时间,提出一种水下航行器轨迹发生器的设计方法。利用所给出的轨迹微分方程,反推得出生成轨迹参数公式和惯性信息公式,同时给出水下航行器在直航、转弯和爬潜等常见的运动状态下轨迹发生器的具体输入,并将生成的惯性量测值（加速度和陀螺值）输入捷联式惯性导航算法。验证结果表明,利用所设计的轨迹发生器可以为研究导航算法提供模拟的数据,具有工程实际意义。     

视景仿真中的远程水下航行器坐标变换实现

随着远程水下航行器的出现,仅选用地面坐标系作为惯性系已不能满足精度要求。考虑地球曲率的影响,推导出水下航行器常用坐标系的方姿数据转换公式;并针对目前水下航行器与视景仿真之间坐标体系不匹配的问题,提出了用图形组合变换的方法实现AUVs解算方姿在视景通道中正确显示以及在不同坐标系下同步显示的功能。文中提出的坐标变换仿真方法具有一定的通用性,也可应用于其它远程UUVs、鱼雷等水下航行器的视景仿真建模,并且是开展水下航行器定位、路径规划等研究的有效手段。     

水下射弹自然超空泡特性数值模拟与试验

利用CFD计算软件Fluent6.3,对水下靠惯性高速运动的某型超空泡射弹在一定空化数范围内的自然超空泡特性,以及空化器设计与弹形尺寸匹配性进行了研究分析。在此基础上,进行了射弹试验,观测了弹丸在水下高速航行过程中空泡的生成情况、航行姿态和航行距离。综合计算数据和试验结果,对该型射弹弹形结构设计的合理性、超空泡减阻效果给予了评价。     

基于移动长基线的水下航行器定位和跟踪技术研究

针对对水下大范围工作的水下航行器的定位和跟踪,根据水声测距原理,提出了一种基于移动长基线的水下航行器定位与跟踪方法。该方法克服了常规长基线定位系统存在校准测量工作量大、工作时间短、仅能实现单水下航行器固定区域定位等缺点。该方法主要是利用安装有同步时钟、GPS和应答器的无人水面船来实现,在时间同步的基础上,由水下航行器发射水声信号,水面船接收到信号后通过声信号传播时延来计算水面船和水下航行器的距离,并结合多个无人水面船利用GPS获得的位置来解算岀水下航行器的绝对位置,从而实现多水下航行器大范围的定位与跟踪。在研究过程中,基于球面交会模型,利用最小二乘方法建立了基于移动长基线的水下航行器定位与跟踪算法。仿真结果表明,该方法可以较好地实现水下航行器的定位与跟踪。     

水下航行器操舵系统中的REPM BLDCM设计

介绍了水下航行器操舵系统中的REPM BLDCM结构，对REPM BLDCM设计进行了详细的分析和计算．试验结果表明，该REPM BLDCM结构性能优良，能满足水下航行器操舵系统的要求。     

潜射航行器的水下弹道模拟

水下无控航行的研究是有控弹道设计的基础.为研究航行器从水下发射到出水前的弹道特征及影响因素,基于鱼雷航行力学导出了水下潜航的弹道方程,分析了舵面固定的水下无控航行器的作用力.弹道曲线的预测为航行器试验模型质心位置选取提供了依据,计算结果与试验符合良好.     

无人水下航行器能改变未来水下战争

简要介绍了美英两国的无人水下航行器的发展计划及其进展；为扩大水下航行器用途，突破鱼雷发射管的制约，美国在开发可保形配置在潜艇艇体外的水下航行器。     

超高速水下航行器纵平面运动特性分析

超高速水下航行器运行于巡航阶段时，由于大部分表面被超空泡所包覆，其运动模式完全不同于常规的全沾湿水下航行器，表现出独有的运动特性。为了对超高速水下航行器实施深度和姿态控制，研究其纵平面运动特性是必要的。该文从超高速水下航行器流体动力产生的机理出发，分析了其力学特性，建立了航行器纵平面运动方程，分析了其欠阻尼运动特性，指出了运动控制中攻角不得超限的关键问题，给出了控制作用不能太强的建议，以上分析结论可为超高速水下航行器控制系统设计提供参考。     

超空泡航行器20°角倾斜入水冲击载荷特性试验研究

为探究带圆盘空化器的超空泡航行器倾斜入水过程冲击载荷特性,开展了20°入水角条件下的试验研究。超空泡航行器由空气炮加速获得入水初速度,采用内置惯性测量单元记录载荷变化,试验完成后提取数据进行分析;试验设定了典型入水工况,分析了航行器入水冲击过程轴向载荷的变化特性,进行了入水速度和空化器面积对入水冲击载荷影响的系列试验,分析了各参数下的冲击载荷特性。研究结果表明：航行器入水冲击载荷峰值时刻侵彻距离为空化器直径的1.89倍, 阻力系数为稳定航行阶段的1.33倍;在所研究的范围内入水速度和空化器面积对阻力系数峰值无影响。     

载人运载火箭惯性器件冗余管理中的精度控制技术

运载火箭控制系统通过惯性器件冗余信息进行故障检测以提高系统可靠性,还可对惯组冗余信息采用信息融合技术以提高火箭入轨精度。以中国现役载人运载火箭控制系统双七表捷联惯组冗余设计为例,研究惯性器件冗余管理中的精度控制技术,提出了基于惯性冗余信息故障诊断和信息融合的精度控制技术,并以其他火箭实际飞行故障案例进行仿真分析。仿真结果表明,提出的惯性器件冗余管理中的精度控制技术能有效判别故障信息,提高火箭入轨精度。     

微小型旋翼无人机总体设计与实现

主要讨论了一种微小型旋翼无人机的设计、制造与试飞验证。在研究涵道风扇式与"单旋翼+气动面"布局的微小型旋翼无人机特点的基础上,提出了微小型旋翼无人机总体设计方案。利用计算流体力学软件Fluent完成了该微型无人机气动面的设计;利用微机电系统惯性测量组件以及地面控制系统完成了该无人机的控制系统设计。微小型旋翼无人机完成了系绳试飞和自由试飞。证明了该微型无人机具有自主悬停能力,并且验证了设计方案的正确性和合理性。     

基于新息自适应滤波的惯性测量单元误差在线标定方法研究

考虑到空天飞行器飞行环境和运动特性下导航传感器误差的噪声统计特性不可能完全精确已知,若使用常规卡尔曼滤波进行在线标定,将会导致滤波精度下降甚至发散。设计一种基于新息自适应滤波方法的惯性测量单元(IMU)误差在线标定方案和算法,克服常规卡尔曼滤波需预先知道噪声统计特性的不足,设计包含IMU安装误差、刻度因子误差和随机常值误差在内的27维高阶状态变量的误差标定模型,分析提出可同时对系统噪声和量测噪声协方差矩阵进行动态调整的新息自适应滤波在线标定算法。仿真验证实验表明,相较于采用常规卡尔曼滤波以及Salychev O自适应滤波算法进行在线标定,所设计的新息自适应滤波在线标定方法能更有效实现对IMU误差的动态标定及补偿,进一步提高了惯性导航系统精度。实物验证实验表明,该方法可有效标定IMU误差残差,提高导航精度,为工程应用带来较大便利。     

低成本IMU误差辨识与补偿算法

低成本IMU具有误差大、误差随温度变化明显等特点,并且不同IMU误差差异较大,应用时需深入辨识所使用IMU误差特性,并补偿,以提升应用效果;为此形成了一种预处理算法流程,首先应用Allan方差分析IMU随机误差情况;为抑制噪声干扰,提升IMU应用性能,然后应用IIR滤波器对IMU数据进行预滤波处理,抑制非相关噪声;最后提出了预处理算法处理实测IMU数据,实验结果充分证实了Allan方差误差参数辨识的有效性,以及IIR滤波器抑制非相关噪声的有效性。     

重复标定的惯组误差模型系数计算方法

通过建立合适的惯组测量坐标系,构建了惯组内部惯性器件敏感轴和惯组测量坐标系之间固定的相对关系,实现了惯组在六面体测试工装内每次标定的误差模型系数均反映同一个映射关系,实现了惯组重复安装标定时惯组误差模型系数的统一计算、对比,对方便工程使用、有针对性地改善惯性器件性能有着重要的意义.     

深度相机与微机电惯性测量单元松组合导航算法

针对室内非结构环境下,全球定位系统、无线电定位等定位手段使用困难,轮式里程计在楼梯等场合易出现打滑或空转而误差较大,单一视觉传感器或微机电系统（MEMS）惯性测量单元（IMU）很难实现高精度自主定位,以及传统的视觉与MEMS IMU组合导航算法复杂、计算量大、导航精度低等问题,提出一种适用于室内的深度相机与MEMS IMU松组合导航算法。MEMS IMU预积分结果作为改进迭代最近点（ICP）算法的迭代初值,大幅减少了迭代次数;通过深度相机和MEMS IMU分别计算载体的位置并作差运算,将位置差值作为量测信息,使用扩展卡尔曼滤波估计MEMS IMU的导航误差,修正航位推算的结果;利用Kinect v1深度相机和MTI 100-IMU搭建的平台进行实验验证。结果表明,基于MEMS IMU辅助的改进ICP算法能够减少迭代次数约50%,基于位置差值的深度相机与MEMS IMU松组合算法导航定位误差小于总里程的10%.     

以高精度惯组为参考的MEMS惯组参数在线估计方法

针对传统冗余惯性导航系统存在成本高,体积大,功耗大的问题,提出采用低精度MEMS惯组参与惯性导航冗余的导航系统冗余模式.利用MEMS惯组单次通电稳定性具有优势的特点,利用高精度惯组信息对低精度惯组参数进行在线估计.免除因增加惯性器件导致射前标定的大工作量.针对导航参数在飞行器飞行过程中可能发生变化的问题,提出一种自适应滑动窗口估计方法,利用数据的分散性对有效估计时间进行决策,并采用最小二乘法对参数进行估计,仿真结果表明该方法是有效的.     

应用AR模型的IMU误差系数漂移预测研究

将影响IMU误差系数漂移并难于分离的多种因素综合为一种因素，假定IMU误差系数的漂移由一特定系统所引起，从而采用时间序列建模方法进行IMU误差系数漂移的预测。该方法具有消除各因素具体分析中的不确定性并减少其工作员的优点。文中描述了其原理，对某惯组的33个误差系数进行了时间序列建模与预测并得到有效的结果。最后还阐述了存在的问题及其解决方法。     

弹载惯性测量单元检测系统的设计与实现

从维修工程实践的角度出发,针对某型空空导弹惯性测量单元维修的实际工程需求,开发、研制了基于PXI总线的惯性测量单元检测系统;使用结果表明:该检测系统工作稳定可靠,能够快速准确地对故障进行定位,大幅提高了惯性测量单元的维修效率。     

基于DSP和CPLD研制的新型惯组

介绍了一种基于数字信号处理器(DSP)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)研制的新型惯组的软、硬件设计,并对系统中的关键技术进行了论述。通过合理的软、硬件措施,克服了干扰对系统的影响。实验证明,该惯组具有结构简单、稳定可靠、应用领域广等特点。