内编队地球重力场测量性能数值分析

内编队系统通过实现内卫星纯引力轨道环境和内卫星精密定轨,完成高精度地球重力场测量,实现了不依赖于加速度计的重力卫星实施新途径。针对内编队重力场测量性能难以解析分析的情况,基于MATLAB并行程序设计进行了重力场测量数值模拟,获得了内编队重力场测量的有效阶数及其精度。在内编队轨道高度为300km、内卫星干扰力为1.0×10-10m/s2、外卫星定轨精度为3cm、内外卫星相对状态测量精度为1mm的条件下,计算得到内编队测量重力场的有效阶数为72,相应的大地水准面累积误差为44cm,重力异常累积误差为4.5mGal,由此可知内编队测量重力场的有效阶数主要分布在低阶部分。     

基于直接算法的合成孔径雷达干涉测量几何精度分析

直接将绝对相位差引入距离方程和多普勒方程答解地面点坐标,称为合成孔径雷达干涉测量直接算法。利用引入含有合理误差的模拟InSAR像坐标、绝对相位差和相应的轨道参数作为起算数据,求得含有误差的地面点坐标,实现了InSAR直接算法的几何精度分析。为了把基线长度和姿态的误差引入轨道空间位置,提出了相应的数学模型。计算结果表明,直接算法与经典算法精度基本相同。     

轨道转移航天器紫外自主导航的应用

应用紫外敏感器可较高精度地实现航天器全程自主导航。为解决其应用于中高轨不全程可见以及地心距测量误差大的问题,将紫外敏感器采用中心视场和环形视场同轴的结构,用中心视场观测地球,仅以地心方向矢量作为观测量降维输出,采用扩展卡尔曼滤波算法估计出航天器的位置和速度。对该方案建立算法模型,以轨道高度1 000~36 000 km的转移轨道为例仿真验证,研究测量精度、采样周期对导航精度的影响,分析系统可观性。仿真结果表明,系统可观,紫外敏感器测量精度越高导航精度越高,地心方向测量误差不大于0.05°时导航精度位置误差不超过4km、速度误差不超过0.5 m/s,方案有效可行。     

超声透射时差法固体推进剂厚度及缺陷检测

利用超声透射时差法无损检测原理,结合TDC时间数字测量技术,首次提出仅利用测量时间就可实现固体推进剂厚度及缺陷的多参数检测方法,设计出探头架,分析了超声在推进剂中传播过程,并设计出实验系统。通过对某固体推进剂厚度、径向自然缺陷和轴向人工缺陷检测,厚度测量误差不超过±0.05 mm,缺陷有效阈值为6.0~10.7,结果表明本方法及系统切实可行。理论上,本系统时间测量范围为3.6 ns到200 ms,精度为125 ps,裂缝缺陷分辨率大于0.001 mm。     

基于小波去噪半参数回归模型的卫星轨道测量数据预处理方法

由于卫星轨道测量数据中含有非线性误差,使用传统的最小二乘多项式拟合方法对其进行预处理必然会降低定轨精度.在半参数回归模型的基础上,应用小波阈值去噪算法估计并消除观测数据中存在的非线性误差,提出了基于小波去噪半参数回归模型的卫星轨道测量数据预处理方法,以提高数据预处理的精度.对某卫星USB跟踪数据应用该方法进行了仿真,仿真结果表明:该方法可以分离出观测数据中的白噪声和非线性误差,从而可以在观测数据中消除非线性误差的影响,提高数据预处理的精度.     

网络化作战系统中的多雷达时空数据配准

阐述了多个雷达数据空间配准几何坐标转换算法,建立目标运动和测量模型,在此基础上利用最小二乘法对多雷达异步测量数据进行时间配准,最后研究了在时空数据配准处理后基于扩展卡尔曼滤波的状态估计和误差估计,并进行了仿真验证,对网络化作战传感器网络建设有参考意义.     

FMS维修策略研究

FMS是一个高自动化的复杂可修系统,为能有效在提高该类系统的生产效率和经济效益,对其进行维修性研究是十分必要的。 本文首先介绍和FMS有关的四个可靠性模型,然后分别以经济损失最小和可用度最大为目标来研究FMS的年龄维修策略,以确定系统的最佳预防维修时间间隔。文章最后部分给出了一个应用实例和结果。     

考虑轨道周期性不平顺的磁浮列车悬浮控制系统设计

以八达岭旅游线用中低速磁浮列车为研究对象,在建立悬浮控制系统模型的基础上,通过分析磁浮列车悬浮控制系统与轨道的相互作用规律,探讨了轨道周期性不平顺条件下悬浮控制系统的设计问题,比较了相对位移(间隙)、绝对速度和绝对加速度反馈与相对位移(间隙)、相对速度和相对加速度反馈两种控制方案的特点,给出了不同车速不同梁跨条件下的悬浮间隙变化的仿真结果,为今后的悬浮控制系统设计、线路设计和施工提供参考。     

扩展状态UKF和水下地形匹配的捷联系统误差估计方法

捷联系统进入匹配区时导航一定时间后已积累了一定的误差,采用适当的信息融合策略对误差进行估计并补偿可提高后续航行精度;通过建立水下地形匹配辅助导航系统非线性误差模型,以地形匹配和深度压力传感器测量的位置信息和深度作为量测量,基于扩展状态UKF算法设计了误差估计滤波器,仿真研究了其估计效果,并与非扩展状态UKF算法进行了对比研究.仿真结果表明:所提出的方法可行,而且基于扩展状态UKF的误差估计方法相比非扩展状态UKF方法具有更好的估计精度,研究结论为匹配区内估计捷联系统导航误差提供了参考.     

相位恢复镜面检测性能研究

在镜面面形检测中应用相位恢复技术,可以简化测量系统,增强抗震动干扰能力.为确定相位恢复镜面测量系统的性能,从两个方面进行了研究.结合提出的相位恢复测量系统,运用傅立叶光学和几何光学理论讨论硬件对测量范围的限制,确定了CCD像素尺寸与被测镜f数,CCD整体尺寸与被测镜最大像差之间的定量关系.从算法效能角度,采用单因素仿真实验考察算法对镜面误差幅度和频率的适应性.仿真结果表明,表面误差频率在31.4mm附近时算法效率较高,过高或过低都将降低算法的效率;误差幅值的影响不大,镜面误差RMS值大至六个波长,小至百分之波长算法都可以胜任.     

测速定位系统的研究

测速定位系统是高速磁浮列车牵引和运行控制基础,与轮轨列车的系统相比,存在着如悬浮间隙波动、长定子轨道接缝及非接触式绝对位置读码等可能影响系统正常运行的特殊问题.为了降低悬浮波动对相对位置检测的影响,提出了利用悬浮间隙归一化处理相对位置检测信号的方法,使输出统一变换为8mm悬浮间隙下的信号,达到了磁极相角精度2.8°的检...     

磁浮轨道不平顺对悬浮系统影响的抑制方法

为了研究磁浮轨道不平顺对悬浮系统的影响,介绍了轨枕铺设、轨道梁距离这两个轨道周期性不平顺的主要来源,建立带轨道周期性不平顺的悬浮模块模型。在此基础上,从干扰输入和系统输出的角度探究轨道不平顺对悬浮系统的影响。以数值仿真的方式,分析系统在额定车速下,受到不同轨道波长激励时的悬浮间隙波动输出。结合唐山轨道不平顺功率谱,指出车辆运行时的敏感波长区域,从轨枕铺设和轨道梁架设距离两个方面提出改进意见。针对现有的磁浮轨道工况,从控制器设计角度研究调整控制参数对抑制轨道周期性不平顺干扰的影响。     

抑制磁浮轨道不平顺对悬浮系统影响的方法研究

磁浮轨道不平顺是磁浮悬浮系统的主要激扰源之一，其中又以轨道高低周期性不平顺对系统影响最大。这种激扰造成悬浮质量下降、稳定裕度减小以及舒适性降低等问题。为了研究该类型激扰对悬浮系统的影响，本文首先介绍了轨枕铺设、轨道梁距离这两个轨道周期性不平顺的主要来源，建立了带轨道周期性不平顺的悬浮模块模型。在此基础上，从干扰输入和系统输出的角度探究了轨道不平顺对悬浮系统的影响。以数值仿真的方式，分析了系统在额定车速下，当受到不同轨道波长激励下时的悬浮间隙波动输出。然后，结合唐山轨道不平顺功率谱，指出了车辆运行时候的敏感波长区域，从轨枕铺设和轨道梁架设距离两个方面提出了改进意见。最后，针对现有的磁浮轨道工况，从控制器设计角度研究了调整控制参数对抑制轨道周期性不平顺干扰的影响。     

主被动传感器异地配置下的航迹关联

在雷达和电子支援(ESM)传感器异地配置的情况下,提出了一种基于位置统计量和最大似然准则的异类传感器航迹关联算法。首先基于位置统计量对目标进行了航迹粗关联,排除掉一些虚假关联组合;然后采用最大似然准则对目标进行了航迹细关联,以求进一步提高雷达和ESM传感器航迹关联的检测概率。仿真结果表明,该算法能够快速、准确地完成对多目标的航迹关联。     

基于误差校准的多雷达粒子滤波检测跟踪算法

基于粒子滤波的检测前跟踪方法是一种处理弱目标检测与跟踪的有效方法。使用多部雷达对同一目标进行观测,可以提高目标的检测概率和跟踪精度。但雷达系统误差不同,得到的目标量测信息不能直接进行融合。针对多个具有不同系统误差的雷达联合检测跟踪问题,通过将不同雷达的量测信息向前追溯,对误差进行校准,从而消除不同雷达对于同一粒子的量测误差,然后将粒子权重进行融合。仿真结果表明,在雷达具有不同系统误差的情况下,采用本算法可以有效提高目标的跟踪精度。     

不同磁浮列车外形的气动性能比较

上海磁浮列车由于流线型车头较短,气动性能并不理想,根据国内厂家给定的列车横断面尺寸和对气动性能的要求,对国产磁浮列车气动外形进行多方案设计,通过求解三维可压N-S方程和k-ε双方程湍流模型,对提出的磁浮列车各种外形方案的气动性能进行数值模拟计算,并根据计算结果进一步改进气动外形,如此反复,直至得出气动性能和外观最优的磁浮列车外形。在最终选定的三种设计方案中,方案3由于水平投影轮廓线较窄、最大纵剖面轮廓线曲率较小,其整车空气阻力和列车交会压力波都较其它两种方案要小,因此为最佳的气动外形方案。通过比较分析,此次选用的国产磁浮列车外形,列车以430km/h运行时三节车总的空气阻力为33.84kN,而上海磁浮列车为54.07kN;国产磁浮列车最大列车交会压力波幅值为2913Pa,而在同等条件下上海磁浮列车为3827Pa,其气动性能明显优于上海磁浮列车。     

初始误差和制导工具误差估计的非线性方法

准确估计初始误差和制导工具误差是机动发射飞行器精度鉴定必须解决的重要问题之一,提出了一种基于非线性模型的误差估计新方法。给出了平台初始失准角向定向误差的转换方法,采用不动点迭代法实现真实视加速度的精确计算,将真实发射系的轨道参数表示为初始误差和工具误差的非线性函数,结合外测数据建立了同时估计初始误差、工具误差、外测系统误差、遥外测时间零点偏差的非线性模型,避免了初始误差的线性化近似。给出了Bayes极大后验估计方法,利用非线性模型和先验信息获得误差的最优估计,证明了估计方法的收敛性。仿真结果表明,所提方法提高了初始误差和工具误差的估计精度,并实现了测量数据的自校准。     

系统误差下的模糊航迹关联方法

航迹关联对航迹融合结果具有决定性影响。为了解决组网雷达存在系统误差情况下的航迹关联问题,采用归一化的方法,构造了一种新的隶属度函数,采用模糊方法进行航迹关联,该算法简单易于实现,可以准确地实现密集目标的航迹关联。仿真结果显示了该算法的有效性。     

利用全球探空站背景场资料分析不同掩星数据偏差特性

为验证不同掩星数据反演湿温廓线的精度,需量化分析其误差特性。采用分段线性插值法,以时间窗1 h、水平距离100 km为匹配准则,对0.2~30 km各插值高度层温度的平均偏差和标准差进行统计分析,旨在探究不同掩星数据偏差特性。通过采用2018—2019年期间的全球探空站背景场资料完整数据,评估中国区域不同掩星数据偏差。结果表明:与全球探空站背景场资料相比,各类掩星数据绝对负偏差小于0.4 K,整体均值偏差在-0.5～0.5 K间变化,故二者探测精度相当。通过显著性检验分析发现,折射率相对偏差很小,结合统计量F=0.985 7>0.05可知,不同掩星计划探测精度无显著性差异。