基于光纤陀螺的INS/GPS组合导航仿真与应用

针对卡尔曼反馈校正难以工程实现的问题,提出了用卡尔曼输出校正来进行组合导航滤波的方法。对卡尔曼输出校正的滤波效果进行了理论分析和仿真验证,并在基于光纤陀螺的INS/GPS(Inertial Navigation System/Global Position System)组合导航系统上进行了实验。实车实验结果表明:卡尔曼输出校正的定位精度和GPS定位精度相当,惯性导航系统误差随时间增长特性得到了有效抑制,从而验证了卡尔曼输出校正的方法在组合导航的应用中是可靠的。     

零阶保持器数字补偿在高炮跟踪系统中的应用

以某自行高炮跟踪系统为研究对象,通过对其跟踪系统数字校正环节的改进,对火控系统中A/D转换接口的零阶保持器进行了补偿.仿真结果表明,采用该方法后该系统的数字校正环节更好的保持了原设计时的控制特性,提高了跟踪精度,更有利于保持系统的总体最优性.     

高重频双波长复合干扰激光器设计

为解决基频光高重频与倍频光高平均功率之间的矛盾,设计了一台干扰用高重频双波长复合输出激光器。静态仿真了泵浦源效率、激光晶体受热和受力分布、激光高斯模式特征,得到了该激光器的复合输出特性。动态仿真调Q频率、倍频晶体长度对复合输出的影响以及分析倍频晶体热效应,发现在泵浦功率和谐振腔结构不变的前提下,需先满足基频光高重频工作,再优化倍频晶体长度和控制倍频晶体温度可提高倍频光的输出功率。按上述仿真结论开展的验证实验结果表明:当磷酸氧钛钾晶体长度为12 mm、输出镜透过率为10%、重复频率为50 k Hz时,设计的激光器基频光平均功率为18. 98 W,倍频光平均功率为2. 22 W,与仿真结论一致。     

基于有限元模型的机枪结构动态特性仿真

在对机枪进行结构设计时,了解机枪的固有频率和射击载荷作用下的动态响应特性对整个武器射击精度的影响十分必要。利用有限元分析软件对某机枪模型进行模态仿真分析,进而得出该武器对射击精度影响较大的部件。同时对机枪在射击载荷作用下的动力响应特性进行仿真计算,阐述了在机枪结构设计时频率匹配、射向一致的必要性,为机枪结构动力修改提供了理论依据。     

一种用于光纤陀螺光源的新型ATC系统设计

针对光纤陀螺的光源对ATC的基本要求,给出了造成谐振腔温度变化的因素,对LD的帕尔贴制冷原理和传统ATC的工作过程给出了详细的数学分析,建立了LD光源的ATC数学模型;根据系统在高频和低频干扰下的仿真结果,进行了系统参数优化和改进,设计了一种新型的高精度、双向调节ATC系统,在降低功耗的同时大大减小了光源驱动电路的散热和体积,实现了光源驱动电路的高精度、低功耗和小型化.在-30℃~30℃范围内的实际测试数据显示该系统较传统ATC精度提高了一个数量级,达到了0.1%,温度控制精度达到0.1℃,该系统对于光纤陀螺精度的提高和其它半导体激光器的温控研制有着重要的参考价值.     

电传动装甲车辆电源系统建模与仿真

电源系统是电传动装甲车辆的核心,对其进行建模与仿真研究具有重要意义。电源系统的非线性特性导致了建模困难、模型精度低以及模型实用性差等难题,针对不同的部件特性采取不同的方法建立其仿真模型,完成了基于模糊控制的系统多目标优化功率分配策略研究。并在此基础上进行了部件和系统两个层次的仿真试验,证明所建模型能够较好地反映电传动车辆电源系统的工作特性。     

高射机枪有限元模型研究

建立高射机枪有限元模型的目的在于对其进行动力特性分析和求解动力响应,并作为自动武器动力学仿真的重要组成部分。针对某型高射机枪建立有限元改进模型,建模中,把枪身、托架等简化为空间梁系,下架采用三维等参元模拟,并采用主从自由度法处理了三维元与梁元的联结问题,通过与传统粱单元模型的对比分析,说明改进模型具有较好的精度。     

综合声纳仿真系统的VV&A过程研究

针对潜艇指控算法研究对综合声纳仿真软件的逼真度要求,采用VV&A的技术方法对软件循序进行了校验工作:首先对软件按功能模块进行功能校核;然后依据设备工作流程对声纳仿真模型进行验证;最后构建联机测试系统,输入实测海试数据对输出的仿真误差和海试误差进行统计分析,并在此过程中发现、定位和修改了一些不足之处。验证结果证明仿真软件满足设备各项战技指标要求,且符合实测海试数据特性,能够满足潜艇指控算法研制的需求。     

综合声纳仿真软件VVA技术应用研究

针对潜艇指控算法研究对综合声纳仿真软件提出的逼真度要求,本研究采用VV&A的技术方法对软件循序进行了校验工作：首先对软件按功能模块进行功能校核;接着依据设备工作流程对声纳仿真模型进行验证;最后构建联机测试系统,输入实测海试数据对输出的仿真误差和海试误差进行统计分析,并在此过程中发现、定位和修改了一些不足之处。验证结果证明仿真软件满足设备各项战技指标要求,且符合实测海试数据特性,能够满足潜艇指控算法研制的需求。     

基于Petri网的防空作战过程建模

赋时着色Petri网(TCPN)是在CPN基础发展起来的图形化描述工具,适用于带有时间特性系统的性能评价与仿真。将TCPN加以改进,增加测试弧,时间特性反映在变迁上,且允许时间与标记值可按复杂的函数变化,使Petri网可同时描述离散的状态和连续的变化,由此提出了适于防空作战过程建模的面向仿真的TCPN,并对其在一个小型的防空对抗作战过程的有关作战单元建模中的应用进行了探讨。     

ZnGeP2 OPO产生4.3 μm波段窄线宽激光实验研究

为了设计4. 3μm波段大功率窄线宽中红外激光器,开展了2. 7μm激光抽运ZnGeP_2晶体光参量振荡(Optical Parametric Oscillation,OPO)技术产生4. 3μm波段窄线宽激光实验研究,对实验结果开展了详细的分析。抽运源为1064 nm抽运的KTiOPO_4OPO激光器输出的2. 7μm波段参量激光,KTiOPO_4OPO采用单谐振结构,将两块相同的KTiOPO_4晶体光轴相向放置以补偿走离效应,KTiOPO_4晶体按Ф=0°、θ=62°切割以获得波长2. 7μm波段激光输出,采用Ⅱ(B)类相位匹配(o→o+e)以利用较大的非线性系数。ZnGeP_2OPO采用单谐振结构,采用Ⅱ(B)类相位匹配(o→o+e)以获得窄线宽输出,ZnGeP_2晶体按Ф=0°、θ=68°切割以获得波长4. 3μm波段激光输出。在抽运光波长2. 7μm,脉冲能量为7. 5 m J,脉宽8. 6 ns的条件下,获得脉冲能量2. 12 m J,线宽30 nm,脉宽8. 7 ns的4. 26μm激光输出,光-光转换效率约为28. 3%,斜效率约为32. 6%,水平和垂直方向的光束质量M~2分别为6. 2和13. 5。     

机载卫星导航终端定位精度试飞中杆臂效应的校正

飞机/直升机加装机载卫星导航终端后,需要对终端的定位精度进行试飞测试。由于试飞测试中产生基准数据的机载差分卫星导航系统(DGNSS)天线通常无法与待测终端(TUT)天线共用安装位置,因此,两者测量结果存在杆臂效应,从而导致试飞中TUT产生的定位数据相对基准数据存在变化的偏差。通过分析试飞测试中差分卫星导航系统产生的基准数据与被测终端输出测量值的关系,给出了统计意义上的待测终端精度计算方法,可有效校正杆臂效应对待测终端定位精度分析的影响。最后,仿真分析验证了方法的正确性,并在实际试飞测试中进行了应用。     

微结构阵列超精密车床快刀伺服装置及试验研究

各种微结构阵列在LED照明、液晶显示、光学仪器等领域得到了广泛的应用,但其结构细微复杂且形状表面质量要求高,其加工工艺技术研究引起了广泛的关注。本文提出压电陶瓷驱动结合柔性铰链作为刀架的快刀伺服装置,建立快刀伺服系统的机电耦合模型,研究各系统参数对系统性能的影响规律,基于有限元仿真对铰链结构参数进行优化;通过激光位移传感器测试刀具输出位移的线性度;利用研制的快刀系统和超精密车床在红铜材质的圆柱面上进行正弦网格微结构加工,加工结果表明所设计的快刀系统能够准确有效地加工出结构复杂的微结构阵列。     

基于压力控制的常分离式双离合器膜片弹簧设计与仿真

为了保证干式双离合器在摩擦片磨损后仍能可靠传递扭矩,首先利用解析法对常分离式膜片弹簧载荷-变形特性进行理论分析,提出了基于压力控制的膜片弹簧磨损后压力保持方法,其次通过优化设计对膜片弹簧的结构参数进行了优化,并利用MSC.Patran/Marc软件对优化后常分离式离合器膜片弹簧工作过程进行了有限元接触仿真,最终得到了更符合实际工况的膜片弹簧载荷-变形特性曲线。结果表明：经过优化后的膜片弹簧,采用压力控制方法,摩擦片磨损后无需机械补偿,仍能保证扭矩的可靠传递。     

BDS/INS紧组合三频动对动模糊度解算方法

针对伪距观测噪声较大导致动对动条件下三频整周模糊度解法(Three Carrier Ambiguity Resolution, TCAR)模糊度解算不可靠的问题,提出了一种BDS/INS紧组合三频动对动整周模糊度解算方法。通过紧组合系统输出的高精度位置坐标,估算出双差几何距离值,并用其分别代替无几何和几何模式下的双差伪距观测值,显著降低了伪距双差观测噪声水平,有效提高了三频整周模糊度解算成功率。仿真实验结果表明,BDS/INS紧组合输出的高精度位置坐标使得伪距观测精度提高了60%以上,在短基线条件下,当伪距观测噪声达到2 m时,无几何模式下的TCAR算法模糊度解算成功率为0.73%,几何模式下的TCAR算法模糊度解算成功率为31.25%,而BDS/INS紧组合的TCAR算法在两种模式下的模糊度解算成功率达到99%以上,并且获得了厘米级的相对定位精度。     

卫星导航接收机延迟锁定环鉴相器有限字长分析

码相位鉴别器作为延迟锁定环的主要组成部分,其性能直接影响了接收机伪码的跟踪精度。针对输入信号有限字长效应对鉴相器性能的影响,提出一种新的基于信号统计特性的分析方法,分析了归一化早迟幅度鉴相器输入信号有限字长对输出性能的影响。理论分析和仿真结果表明,字长效应在输入信号高信噪比下比低信噪比时明显,随着信噪比的增加,由有限字长导致的伪码跟踪精度损失将增加,而当输入信号采用4bit以上的量化时,字长效应对伪码跟踪性能的影响将可忽略。该结论可用于指导接收机低功耗小型化设计。     

一种新型单层微带反射阵列设计

设计了一个工作于X波段的单层微带反射阵列天线,阵列单元采用双方环与方形金属贴片组合结构,通过调整内侧方环的长度可以实现超过360°的移相范围。选择角锥喇叭天线作为微带反射阵列的馈源。为了获得宽带特性,阵元间距选择约1/4中心频率波长。利用高频电磁仿真软件Ansoft HFSS对所设计的反射阵列进行建模仿真,结果表明:反射阵列在中心频点处的增益为20. 5 dB,1 dB增益相对带宽达到20. 9%。在此基础上调整阵元尺寸,使得反射阵列主波束分别指向φ=0°,θ=30°和φ=0°,θ=-45°方向。所设计的反射阵列具有频带宽、增益高、可设定主波束指向的优点。     

塑性状态下光学及电子镜面的亚纳米级精密磨削

本文讲述了由PC机控制的多用途超精机床(MPUMT)的设计及光学镜平滑表面的加工。已研制出的机床可用于磨削、切削、研磨或抛光塑性状态下的硬脆材料。作为建立新的加工系统的关键部分,采用了大型磁致伸缩调节器(GMA),在没有放大器元件的情况下,它具有大功率的输出和大于压电陶瓷调节器几倍的纳米级的位移。切削DOC的深度和控制塑性状态过程的微塑性区域能够被调节器设置为具有高于1nm的精度,并能用金刚石磨削砂轮研磨。在当前研究中所用到的镜为多晶体、非晶体,也有加固玻璃。磨削实验的结果表明,已研制出来的超精机床能够实现对塑性状态下的玻璃和陶瓷材料的加工。材料特性参数和微裂纹之间的关系已被检测到,适用于大多数被研究玻璃的脆性到塑性磨削方式的转换已经确定。运用AFM、SEM和ZYGO对磨削表面进行了分析,例如BK7和TRC5(新材料;加固玻璃)的磨削表面分别具Ra=0.15nm和Ra=0.32nm的表面粗糙度。     

改进Costas环的GPS载波跟踪环路

针对高动态环境下载波信号会产生较大多普勒频移而导致跟踪环路失锁的问题,对其基带信号进行双向限幅以改进Costas环的鉴相特性。同时,采用叉积型鉴频器,通过频率牵引使捕获后的频差达到跟踪模块的工作范围,并根据对锁相环和锁频环的特性分析及其各自的优缺点,选择锁频环辅助锁相环的复合结构。仿真试验结果表明,在高动态环境下(运动速度1 200 m/s)该跟踪环可以快速跟踪卫星信号,即时误差趋近于0,且当加速度达到40 g以上时,经过该复合环跟踪后的多普勒频移比传统锁相环减小了50%以上。     

多体动力学仿真车辆传动齿轮疲劳寿命灵敏度分析

齿轮是机械传动中重要的传力构件,由于测试手段和试验方法的限制,齿轮设计的时候多采用静强度设计理论,无法准确地反应实际情况下的动态特性,导致齿轮的实际寿命和设计寿命有较大的差距。基于多体动力学仿真分析方法建立履带式车辆传动系统虚拟行驶试验平台,获得齿轮在不同工况下的动载荷谱。基于疲劳分析软件MSC.Fatigue获得了齿轮的疲劳寿命,进而改变齿轮的结构参数分析不同结构齿轮的疲劳寿命,得到其疲劳寿命随不同结构参数变化的规律,进行齿轮疲劳寿命的灵敏度分析,为齿轮的结构优化作了一定的探索。