基于SINS/DVL/GPS的AUV组合导航技术

为了提高自主水下航行器组合导航系统的精度,选择了捷联式惯性导航系统(SINS)和多普勒速度声纳(DVL)导航为主、GPS卫星导航系统为辅的组合导航方法.通过Kalman滤波技术对组合导航的误差状态进行了估计,并采用反馈校正的方法修正SINS的导航误差.仿真结果表明SINS/DVL/GPS的组合导航可以有效地提高水下航行器SINS/DVL组合导航系统的导航精度,满足AUV远距离航行的精度需求.     

模糊控制在AUV舵机控制系统中的应用

研究了AUV舵机的模糊PID控制问题.针对传统模糊PID控制存在量化误差和调节死区,稳态精度较差的缺陷,提出了基于变论域思想的模糊PID控制新策略,设计了自主水下航行器(AUV)的舵机控制器,给出了模糊PID控制SIMULINK仿真图.仿真结果表明,舵机控制系统的快速性、稳定性、稳态精度等指标都得到了改善,从本质上消除传统模糊PID控制存在的稳态误差和稳态颤振现象,验证了该方法的正确性和可行性.     

多模块ROP碎片化自动布局方法

返回导向式编程(Return Oriented Programming, ROP)是一种可有效绕过数据执行保护机制的技术。ROP通过搜索内存代码区中合适的汇编指令片段,可组成一段执行特定功能的程序。已有的ROP自动构造技术只考虑ROP链的功能实现,而忽视了ROP链布局对程序内存可控性的要求,导致自动生成的ROP链实用性低。为解决该问题,提出了一种基于符号执行的多模块ROP碎片化自动布局方法。该方法在ROP自动构造Q框架的基础上,以模块为单位对ROP链进行切片;使用符号执行工具S2E,对控制流劫持状态下的程序内存状态进行动态分析;为各ROP模块匹配相应的可控内存区域,构造碎片化布局的ROP链。实验证明,相比已有技术,该方法生成的ROP链有效降低了对程序内存可控性的要求。     

反应堆仪控系统定值器自动测试系统设计

针对反应堆仪控系统定值器传统手动测试方法耗时长、操作复杂等问题,基于PCI总线硬件平台和LabVIEW软件平台,采用定位扫描测试方法,设计了定值器自动测试系统。实验证明:该系统将测试时间缩短为传统手动测试时间的1/6,不但提高了调整速度和精度,而且简化了操作流程、降低了操作人员的工作强度,对仪控系统其他仪表的自动测试系统设计有一定借鉴意义。     

基于高斯和粒子滤波的AUV水下地形辅助导航方法

针对自主式水下无人航行器(AUV)长时间潜航时的精确导航定位需求,以多波束测深系统为水下地形测量设备,提出一种基于贝叶斯估计的AUV水下地形匹配导航模型。针对贝叶斯滤波后验概率密度函数的求解问题,用高斯混合密度函数近似状态的后验概率密度函数,提出了基于高斯和粒子滤波的水下地形匹配导航方法。基于多波束测深数据的回放式仿真试验表明,提出的方法可以有效近似地形匹配的贝叶斯滤波模型,具有良好的实用性。     

基于膨胀搜索机理的水下航行器 快速路径规划新算法

针对目前水下航行器路径规划的典型算法中所求最优解质量不高,不能保证得到最短路径的问题,提出了一种基于膨胀搜索机理的水下快速路径规划新算法。该算法通过栅格法进行环境建模,考虑了障碍物、敌对威胁和强湍流的影响,由内而外展开了双循环搜索,能够确保所得路径是全局最优的。仿真结果表明:新算法能够在完全避障、避险的前提下找到起始点和目的点之间的一条最优路径,且相较于传统的A~*算法,所得优化路径长度更短。     

新形势下南海权益护持创新手段研究——以无人水面航行器为例

南海是中国重要的海上门户,因其重要的战略地位以及丰富的资源贮藏,南海已成为域内外各方势力的角力场,是我海洋方向捍卫国家主权、维护海洋权益的斗争聚焦区。新形势下维护南海海洋权益是实现走向深蓝建设海洋强国的重要一环。文章研究南海权益护持的创新手段,着眼当前南海复杂多变的新形势,聚焦武器装备发展革新的前沿,以无人水面航行器为例,提出维护海洋权益的新思路,以期为在南海方向遂行军事任务,增进快速反应能力以启示。     

全球导航卫星系统接收机的复信号自适应陷波干扰抑制

为提高全球导航卫星系统接收机抑制带内窄带干扰的能力,提出一种采用复系数自适应陷波器的时域滤波干扰抑制方法。在数字基带通过自适应算法调整复数滤波器的频率参数,以实时检测和跟踪窄带干扰的中心频率。仿真结果表明,该方法可以快速、有效地抑制固定频率的窄带干扰和线性调频干扰,提高接收机在干扰条件下的捕获性能。其干扰抑制性能优于实系数自适应陷波器的干扰抑制方法。     

压缩感知稀疏重构对星图的影响

稀疏重构是压缩感知理论的核心内容之一,为了将稀疏重构有效地应用于星敏感器的压缩成像过程中,从星图图像误差和星点特征误差两个方面分析稀疏重构对星图的影响。在图像误差方面,利用峰值信噪比评价指标考察星图在不同重构算法、不同压缩比下的重构质量;在特征误差方面,从理论上分析稀疏重构对星点特征的影响机理,提出星点特征重构误差的评价指标,考察星点的质心、亮度和数量特征的重构误差。结果表明,在所选算法各压缩比下,星图相比一般图像能够获得更高的重构质量,重构星点能够在很大程度上保持可用于姿态确定的特征信息,结论保证了利用重构星图进行姿态计算的正确性,进一步验证了压缩感知理论在星敏感器中应用的可行性,为实现星敏感器的压缩成像提供了现实依据。     

返回器飞行管道的快速预测算法

针对返回器回收任务中对安全空域和期望落点的计算需求,提出了基于Koopman算子的飞行管道快速预测算法,给出了搜救直升机安全飞行空域的判定流程。建立了物伞动力学模型,利用Halton采样方法从随机空间中均匀采点,计算得到多条可能弹道;采用Koopman算子的后拉机制,将初始概率密度值与当前状态关联,得到不确定条件下返回器及其分离部件的飞行管道和期望弹道。仿真结果表明,基于Koopman算子的飞行管道快速预测算法在收敛速度和精度上都要显著优于Monte Carlo方法;利用飞行管道计算结果对搜救直升机飞行路线进行规划后,碰撞风险最大降低54%且搜索时间减少70%。飞行管道预测算法已成功应用到嫦娥五号的回收任务中。