【邀请论文】美国2021财年国防高科技预算提案解析

美国总统特朗普向国会提交的2021财年总统预算提案中,包含美国国防预算7054亿美元。2021财年美国国防预算聚焦未来高端作战需求,其中国防研发预算提案1066亿美元,主要用于关键新兴科技和先进能力赋能器的研究和发展,成为有史以来最大规模的研发预算。本文系统梳理了2021财年美国国防预算提案的总体情况,并对该提案中涉及科学技术部分的预算进行了分析,在此基础上,解析了人工智能、自主系统、高超声速、5G与量子通信、太空、生物技术与网络安全等重点领域的具体预算。综合美国对重点新兴科技领域大力投资的预算行为,可以看出美国正在进行重点先进技术的多样化融合,实现其军事技术能力的跳跃式提升。面对美国高强度的国防高科技预算提案,中国应做足准备做到“知己知彼”。     

非合作目标视觉/惯导相对导航及敏感器自标定方法

利用视觉/惯导对空间非合作目标进行相对导航时,两敏感器的外参数对导航精度有较大影响。考虑到敏感器间的外参数标定复杂且耗时,提出一种利用视觉/惯导在估计相对状态过程中对其外参数进行标定的方法。该方法将视觉/惯导的外参数作为状态变量,与相对轨道运动学方程、相对姿态方程及惯导模型共同组成系统状态方程。利用该状态方程和单目视觉的观测量设计扩展卡尔曼滤波器对相对位姿、惯导偏差及视觉/惯导外参数进行估计,并通过数学仿真对该方法的有效性进行验证。仿真结果表明,该方法能够在视觉/惯导初始外参有偏差的情况下,有效估计相对位姿及惯导漂移,并对视觉/惯导外参数进行标定。     

水下航行器轴向运动的初始修正自适应反演控制方法

研究水下航行器在复杂水下环境中轴向运动的轨迹跟踪问题,当航行器质量及初始误差均较大时,根据传统自适应反演控制方法设计的控制器需要航行器动力系统提供较大的推力,甚至超过动力系统的最大输出。提出初始修正自适应反演控制方法对此予以改进,该方法将原来对参考信号的跟踪转换为对修正参考信号的跟踪,并采用自适应方法估计航行器的质量和未知扰动等未知参数,可以获得较好的轨迹跟踪性能且不需较大的推力。仿真结果验证了所提初始修正自适应反演控制方法的有效性。     

柔性神经网络滑模主动控制技术

针对复杂激励条件下的振动控制,对Jiles-atherton模型的磁致伸缩作动器在双层隔振系统中的主动控制进行了研究。以传统滑模控制为基础,提出一种柔性神经网络滑模控制算法。用正则化方法设计控制器的切换矩阵,建立神经网络权值和柔性映射参数更新学习公式,并将该控制策略应用于双层隔振系统的振动主动控制中。通过单频、多频及随机信号激励进行仿真研究,结果表明:柔性神经网络滑模控制器具有较强的鲁棒性,具有较好的控制效果。     

水下特种运载器水下回收方式

回收问题是水下特种运载器研究的关键问题之一。目前,回收水下特种运载器主要通过水面回收和水下回收两种途径,针对水下特种运载器水下回收途径,研究了利用鱼雷发射管回收、导弹发射管回收、水下驮带回收、水下专用对接器回收等几种水下回收方式的概念、原理和实现途径,并对比分析了上述几种回收方式各自的优势及缺点。     

SS-IUKF算法及其在成像声纳组合导航中的应用

利用成像声纳对海底进行探测时需要高精度的导航信息。针对导航高维滤波问题,文中在球面单形sigma点变换的基础上,将其与迭代UKF相结合,提出了球面单形迭代无迹卡尔曼滤波(SS-IUKF)算法,并应用于捷联惯性导航系统(SINS)/多普勒流速剖面仪(ADCP)组合导航系统。仿真结果表明,SS-IUKF算法相比UKF、SR-UKF、EKF算法提高了滤波精度和计算速度,具有一定的工程应用价值。     

忆阻器的发展现状与未来

忆阻器是近年来发现的一种新型无源电路元件,具有非易失记忆特性,且在开关性能和工艺尺寸等多方面具有优势,可能成为IT技术新的物理基础。本文概述了忆阻器的研究意义,详细介绍了忆阻器的定义与发展历程,着重从器件制备、表征测试、基于忆阻器的新型计算系统应用等三个方面综述总结了国内外发展现状,并对忆阻器未来发展所面临的挑战进行了展望。研究表明,忆阻器相关研究将为突破冯诺依曼计算机构的限制,研究下一代计算系统奠定扎实的器件与架构基础。     

国外潜航器水下隐蔽导航定位方法探析

针对潜航器自主惯性导航误差随时间不断增大的问题,研究了基于运载器、信标中继、海底固定基站的国外潜航器的典型导航定位方法。通过水声通信方式,运载器、信标中继站将其卫星精确定位数据发送至潜航器,或海底固定基站接收到潜航器发射唤醒信号后,量测相关信息并发至潜航器。潜航器被动接收水声通信数据,并对其进行综合处理,实现潜航器在水下隐蔽工作模式下对自身位置的实时修正,提高潜航器导航定位精度,具备较强的工程可实现性。     

自主水下航行器的研究现状与挑战

自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)无论在民用还是军事方面都有广泛的应用,具有潜在的教育、科学和军事价值。简要的介绍了自主水下航行器的国内外的发展概况,讨论了自主水下航行未来发展所存在的技术问题,并探讨了自主水下航行器的未来发展趋势。最后,就我国应采取的对策与措施提出了建议。     

背负式防暴喷雾驱散器设计中的人机工程学分析

为了提高背负式防暴喷雾驱散器的作战效能,从其作用原理、使用特点、结构组成和喷射机理出发,并结合这种武器的设计依据和所具有的结构功能特点、使用环境因素,分析了该武器设计中人机工程学方面的合理性。总结得出,背负式防暴喷雾驱散器的设计符合人机工程的要求,使人和装备能有效地发挥作用,利于及时安全地处置群体性骚乱事件。