基于GPS载波相位差的炮弹滚转角测量方法

针对高速旋转炮弹滚转角的测量问题,在分析了相邻天线载波相位与滚转角数学关系的基础上,将载波相位差作为弹体滚转角的量测,最后使用扩展卡尔曼滤波技术估计弹体滚转角和滚转角速率。实验和数字仿真结果表明基于GPS载波相位差的滚转角测量方法在工程应用上是可行的,为高速旋转制导修正炮弹滚转角的实时测量提供了一种技术途径。     

高旋弹丸弹道飞行试验的滚转角估测方法研究

为解决炮射高旋弹丸在弹道飞行试验中滚转角测量的参考比较问题,提出了一种基于太阳方位的弹丸滚转角估测方法。在给出了基于太阳方位的弹丸滚转角估测原理后,建立了一种视场中心角可变的太阳光可视模型,并给出了依据实际靶场射向及试验时间的光测应用方法与设计步骤,包括光测参数设计、光测时间窗口获取、滚转角估测计算及其估测误差分析。全弹道飞行试验验证了文中描述的利用太阳方位角的弹丸滚转角测量方法可行性。     

基于磁强计测量的滚转弹药姿态估计

为了实时获得滚转弹药的飞行姿态信息,提出了一种速率陀螺与磁强计组合的姿态测量方案。该方案采用磁强计获得大地磁场强度在弹体三轴的投影及其变化率,结合刚体转动运动模型,利用最优估计技术获得了滚转弹药姿态信息。与单点测量方法相比,最优估计方法综合了测量信息序列,不会出现反三角函数双值失控现象,并可获得更高精度。仿真表明:陀螺无漂移时,俯仰角、偏航角的解算精度小于0.1°;采用低成本陀螺含漂移时,姿态角的解算精度小于0.4°。     

二维弹道修正引信滚转角专家系统PID控制算法

随着弹道修正引信的发展,二维弹道修正引信以其高效的修正能力成为争相研发的对象。为了实现引信滚转角的快速精准定位,提高控制系统对复杂环境的适应能力,提出了专家系统PID位置—速度双闭环控制算法。利用专家系统对PID参数进行自整定,根据偏差信号的不同状态确定PID所需的参数,从而改善系统的静态、动态性能。仿真结果显示,引信滚转角定位精度达到了3°以内,响应时间小于0. 3 s,该算法能够满足方案的技术指标。     

三维转动下旋转对称目标的转角估计方法

转角估计是逆合成孔径雷达成像中的基本问题,得到的横向定标后图像可实现目标真实外形和尺寸等特征的提取,并为目标的参数估计和分类识别提供基础。针对三维转动的旋转对称目标,由于其转角变化的高度非线性,提出了一种基于旋转匹配特性的转角估计方法。基于旋转对称目标的三维转动模型,首先对目标在径向距离—速度差平面上的旋转匹配关系进行了证明和分析。进而,基于最优化准则,在雷达视线角二阶多项式近似下完成转角估计。仿真实验以进动锥柱体为例,在一个进动周期上对等效转速进行估计,结果表明算法在几乎所有的成像时刻都能有效估计目标转角。同时,实验还分析了散射点个数对转角估计性能的影响。     

三线圈滚转姿态角测量系统建模与设计

为了对制导弹药进行精确定姿,需要准确测量弹丸滚转姿态角,首先建立三线圈滚转姿态角测量系统模型,详细阐述了系统工作原理,介绍了系统硬件设计方法及软件设计思想.通过使用三个磁感应线圈传感器对人工磁场及地磁场进行测量,并结合相应滚转角解算算法,可实时计算出弹丸滚转姿态角.     

基于跟踪微分器的载体角速率算法研究

利用四环三轴惯性稳定平台自身输出的载体姿态角信息,对载体角速率信息进行计算.针对载体机动、台体微振、电磁干扰引入的较大随机噪声,采用最速跟踪微分器TD进行载体角速率解算滤波.仿真和实际试验结果表明,该方法能够准确计算载体角速率,具有较为重要的工程应用价值.     

月球返回舱再入制导律设计

针对以接近甚至超过第二宇宙速度再入地球的登月飞行器制导任务,研究了满足热流、过载、落区等约束的返回舱再入制导律。月球返回舱是低升阻比弹道升力式再入飞行器,控制策略是改变倾侧角的符号和大小。倾侧角大小的确定转化为一个单变量非线性方程求根的问题,倾侧角符号的确定依倾侧反转逻辑来满足横向走廊,其中横向走廊设计成速度的函数。通过综合偏差的Monte Carlo仿真评价制导算法的性能,仿真结果表明制导的纵向标准偏差在30km左右,横向标准偏差小于5km。此外,分析了影响滚转速率的因素,给出了调整反馈增益系数和减小滚转速率及制导精度的关系。     

一种雷达导引头天线罩斜率误差实时估计方法

首先建立了完整的考虑导引头天线罩误差斜率的目标-导弹相对运动问题数学描述,包括非线性的状态方程和测量方程。其次,简化得到纵向通道考虑天线罩误差斜率的目标-导弹相对运动数学模型,推导出纵向通道联合估计视线角速率和天线罩误差斜率的数学模型,证明了上述数学模型对应的视线角速率和天线罩误差斜率联合观测系统的可观性。最后,设计了纵向通道和侧向通道联合估计视线角速率和天线罩误差斜率的推广Kalman滤波器。在仿真实验中应用该滤波器,与不考虑天线罩误差斜率的视线角速率估计Kalman滤波器做了仿真对比。仿真结果表明,联合估计视线角速率和天线罩误差斜率的推广Kalman滤波器的效果很好,可以显著提高天线罩误差斜率情况下的制导精度。     

再入弹头滚速过零与落点散布

滚转弹头的再入过程中,滚速过零对落点精度影响最大。本文分析了滚速过零的机理,推导了考虑滚动阻尼影响的过零高度公式,以及滚速过零影响下的落点散布公式。最后用六自由度弹道数字仿真结果同近似计算结果作了比较,比较结果表明了近似分析的可行性。     

基于虚拟飞行仿真的导弹控制系统设计

根据风洞虚拟飞行仿真系统的特点以及试验要求,设计了用于风洞虚拟飞行仿真的模型导弹的俯仰、偏航和滚转通道控制系统。导弹俯仰通道采用了迎角指令控制的三回路闭环控制结构,滚转通道采用了滚转姿态角指令控制的两回路闭环控制结构,而偏航通道采用液压驱动机构来开环控制侧滑角。利用极点配置法设计了俯仰和滚转通道的控制增益。最后通过数字仿真对所设计的控制系统进行了仿真验证。从数字仿真结果可以看出,无论是时域还是频域,所设计的俯仰和滚转通道闭环控制系统均能满足风洞虚拟飞行仿真的要求。     

六自由度装置滚转轴干扰源的诊断及其抑制

为了查找滚转轴出现定位偏差的原因 ,通过对比多种情况下滚转轴的反馈信号 ,结合相应的定位试验 ,查出了导致滚转轴出现定位偏差的干扰源。基于对滚转轴反馈信号被干扰原因的分析 ,有针对性地采取了多项措施 ,并给出了这些措施的效果。最终采用给Y轴驱动器单独供电的方式解决了这一难题 ,经风洞试验证明 ,效果良好     

阵列雷达自适应多零点单脉冲群目标测角算法

针对阵列体制雷达，由极大似然估计导出自适应多零点单脉冲测角原理。分析发现迭代步长过大导致双零点单脉冲技术在多目标条件下失效，因此提出加权步长改进角度估计的迭代过程，只需要较少计算量就能实现群内多个目标的精确测角。仿真结果表明：该算法在较高信噪比条件下可以精确测量群内三个目标角度，测角误差约为0.15倍波束宽度；当群目标数较多或者目标相位差接近于0时，算法性能下降明显。     

采用非对角1-D切片的码片速率盲估计北大核心

在通信侦察识别中,通信信号的码元速率估计是调制识别和信息解调的前提和基础。针对直接序列扩频信号的伪码码片速率估计问题,提出了一种利用联合循环高阶累积量非对角1-D切片特征参数,对直扩信号码片速率进行盲估计的改进算法。该算法将采样信号不同延时的非对角1-D切片进行联合处理,通过自相关、快速傅里叶变换、求模平方等方法,增强了谱线特征。仿真实验证明,改进算法较2-D切片算法简化了计算,并且在更低信噪比条件下,实现了对无先验信息直接序列扩频信号的码片速率盲估计。     

采用非对角1-D切片的码片速率盲估计

在通信侦察识别中,通信信号的码元速率估计是调制识别和信息解调的前提和基础。针对直接序列扩频信号的伪码码片速率估计问题,提出了一种利用联合循环高阶累积量非对角1-D切片特征参数,对直扩信号码片速率进行盲估计的改进算法。该算法将采样信号不同延时的非对角1-D切片进行联合处理,通过自相关、快速傅里叶变换、求模平方等方法,增强了谱线特征。仿真实验证明,改进算法较2-D切片算法简化了计算,并且在更低信噪比条件下,实现了对无先验信息直接序列扩频信号的码片速率盲估计。     

基于MEMS的微型无人机姿态仪的设计

姿态测量系统是无人机设计中的关键部分.尤其是对于载荷很小的微型无人机,姿态测量系统就更有研究的必要.设计了由微机电技术(MEMS)传感器组成的姿态测量系统.该系统由三轴磁阻传感器、三轴角速率陀螺和三轴加速度计组成.通过测量载体的动态加速度和角速度进行姿态解算.采用双矢量参考,利用Kalman滤波技术,得到动态的姿态数据.针对微小型无人机的高机动性特别进行了优化.该系统体积小、重量轻、功耗低、无长期漂移.测角为航向、俯仰、滚转.和原有同类系统相比,动态条件下精度大为提高.     

相参辐射源安全诱偏反辐射导弹研究

相参诱偏技术,相对目前广泛采用的非相参诱偏技术,理论上可将反辐射导弹诱偏至导弹杀伤半径外的安全区域,具有一定的应用前景,其实现难点主要在于相位差的控制。通过两点源反辐射导弹诱偏模型,得出相参辐射源安全诱偏反辐射导弹所需要的相位差,提出利用交互多模-概率数据关联滤波估计的方法对反辐射导弹的位置进行滤波估计以减少相位差误差。仿真试验表明,该方法能有效提高定位精度,减少相位差误差。     

三轴稳定跟踪平台建模分析

三轴稳定跟踪平台是光电稳定平台的重要组成部分,它利用三轴框架结构消除扰动,实现稳定跟踪。通过将偏转角速率从平台坐标系转换到视线坐标系,可以得到偏转和扰动在光轴上产生角速率的关系式,从而建立三轴稳定跟踪平台模型。实验证明,建立的虚拟样机模型能够准确地对导引系统跟踪精度进行评估,具有很高的实用价值。     

运用跑道平面结构化线特征的固定翼无人机视觉导航算法

针对固定翼无人机在着陆阶段的位姿估计的问题,提出运用跑道平面结构化线特征的无人机视觉导航算法。利用单台固连在无人机上的前视相机对跑道区域进行成像,自动提取结构化线特征。在无人机降落前期利用完整的结构化线特征配置解算出无人机的六自由度位姿参数(偏航角、俯仰角、滚转角、纵向位置、横向位置、高度),并在无人机降落到较低高度时,利用退化的结构化线特征(跑道边缘)解算出无人机的关键位姿参数(偏航角、俯仰角、横向位置、高度)。三维实景仿真实验证明,在距离机场200 m处,无人机的距离参数精度小于0.5 m,角度参数精度小于0.1°。     

非整周期采样信号频率估计的加窗相位差法

针对相位差法频率估计精度受信号非整周期采样影响的问题,在相位差法基础上提出了非整周期采样信号频率估计的加窗相位差法。首先,利用FFT法获得信号频率粗估计值,根据频率粗估计值设计矩形窗,对采样信号重新分段,获得2段近似整周期采样的加窗信号;其次,利用第1段加窗信号求取频谱峰值所在位置;然后,利用DFT计算出2段加窗信号频谱峰值处的相位差,得到频谱峰值位置校正量;最后,根据频谱峰值位置及其校正量计算频率精估计值。模拟计算和实测实验表明,所提方法有效抑制了信号非整周期采样带来的影响,提高了相位差法的测频精度,改善了LFMCW雷达的测距精度。