水下航行器反舰尾流自导弹道设计与仿真

首次建立了水面目标舰机动条件下的尾流仿真模型，研究了水下航行器对目标尾流碰撞检测的仿真原理，给出了尾流自导逻辑弹道仿真方法，从而完成了水下航行器反舰尾流自导弹道软件系统的研制，仿真应用结果表明，本项研究对于目标几何建模和尾流自导仿真方法研究具有实际应用价值。     

一类低速水下航行器的自适应反演运动控制

针对一类安装了垂向推进器的低速水下航行器,研究了垂直面内的非线性运动控制问题.考虑水下航行器动力学模型中的未知参数,采用反演技术设计非线性自适应控制器,使水下航行器的深度和俯仰角全局渐近稳定到期望值.利用REMUS水下航行器的数学模型进行仿真研究,结果验证了该控制器的全局渐近稳定性,以及对未知模型参数的自适应性.     

水下航行器组合自导系统声学建模与仿真

组合自导是新型水下航行器制导系统的发展方向,通过仿真手段对其性能及技术特点进行研究是水声仿真研究领域非常关心且亟待解决的问题.对水下航行器组合自导系统的功能及系统构成进行了研究,基于层次化、模块化的建模原则,将组合自导系统分解为13个相互独立的模块,给出了主要模块的数学模型,并利用Visual C 平台在声信号层次上设计并建立了水下航行器组合自导声学仿真系统,仿真结果表明了各模块及整个仿真系统的正确性和有效性.     

水下航行器自跟踪弹道测量方法研究

本文所提出的自跟踪弹道测量方法与基于水声原理的水下跟踪测量方法不同。它是利用航空与航天飞行器弹道测量原理来获取水下航行器的弹道数据。这种方法不受水下环境影响,且跟踪范围与水下航行器活动范围一致。文中介绍了水下航行器弹道的六自由度测量方法,包括重现弹道数学模型及具体实施方案,提出了减小测量误差,提高测量精度的措施。试验结果表明,自跟踪弹道测量方法的精度与水下跟踪系统的精度比较接近。     

基于Simulink/VRML的自主水下航行器编队控制仿真

针对多自主水下航行器编队协同控制问题，建立了基于Leader-Follower编队的数学模型，设计了编队控制律，并从理论上证明了控制律的稳定性。为了直观地表达自主水下航行器编队控制的效果，利用MATLAB的Simulink/VRML工具箱构建了水下航行器的编队控制的可视化仿真模型。仿真结果表明，提出的编队控制算法是有效的，所构建的仿真平台直观地表达了自主水下航行器的编队效果，该仿真模型易于扩展，且可以验证其它编队控制算法。     

超空泡水下航行器可视化仿真技术研究

针对超空泡水下航行器的工作机理以及超空泡形成难度及复杂性的问题,首次开发出超空泡水下航行器的弹道可视化仿真系统.设计了超空泡水下航行器视景仿真系统的框架结构;利用Vega Prime和C 仿真应用程序建立了天空、海面.海底环境;研究了超空泡形成的工作机理,建立了超空泡的三维实体模型;实现了超空泡水下航行器发射,运行、助推发动机脱离、超空泡形成以及攻击等功能,形象逼真地模拟了超空泡水下航行器的运行过程.所建三维模型逼真度高、特效设计形象,可视化效果良好,使得科研人员在超空泡水下航行器的研究过程中,能够获得直观.清晰的认识,满足了超空泡水下航行器研究的要求.     

水下航行器多目标制导能力评估方法

水下航行器多目标制导能力评估是目前水下多目标精确制导研究中亟待解决的问题。根据水下航行器多目标制导系统的主要任务和技术特点,运用灰色关联分析理论对水下多目标精确制导能力进行了综合评估研究,提出了水下航行器多目标制导能力评估方法。通过水下攻防对抗仿真试验,验证了该方法的可行性和合理性,为水下航行器多目标制导系统的技术优化和方案决策提供科学的理论依据。     

水下航行器制导仿真的校核、验证和确认技术

论述了对水下航行器制导半实物仿真系统的校核、验证和确认 (verification、validation、accreditation ,VVA)技术研究的必要性 ,在论述VVA基本概念、归纳VVA主要方法的基础上 ,结合该仿真系统的特点 ,应用Theil’s不等式法、灰色关联度法和频谱分析法对航行器的数学模型进行了验证 ,结果表明该数学模型具有一定的可信度 ,并进一步提出了对该半实物仿真系统进行VV&A评估的 4个阶段和 7个主要步骤。     

基于视线导航的自主水下航行器编队轨迹控制

编队航行对于提高自主水下航行器的水下作业能力和生存能力具有重要意义,以组成三角形编队前行的三个自主水下航行器为研究对象,基于Leader-Follower编队控制思想和反馈线性化技术设计了d-φ编队控制率,同时,提出了一种变结构控制方法,该方法通过视线导引角计算保持横向轨迹误差最小,进而使自主水下航行器沿预设的航路前进.仿真结果表明所提出的方法切实可行,很好地解决了自主水下航行器协同控制中的编队轨迹跟踪问题.     

水下航行器终端姿态约束的制导方法研究

针对水下航行器采用主视声纳和旁视声纳识别和跟踪,引入了初始导引段跟踪虚拟目标的概念,提出一种新的精确制导方法,给出了导引跟踪数学模型,并进行了仿真和分析.结果表明该导引方法对水下航行器和目标的初始态势几乎没有限制.     

基于概率直方图的被动雷达弱目标检测方法

复杂电磁环境和武器系统隐蔽攻防的趋势下,目标回波常淹没在噪声干扰之中而难以被准确检测。被动雷达因能有效应对电子对抗、隐身技术以及反辐射导弹等威胁而引起广泛关注,但被动探测方式制约于辐射源的特性,采用传统长时间积累方法有时难以有效提高目标检测性能。针对上述问题,本文提出一种被动雷达的弱目标探测方法,该方法以单脉冲为处理对象,利用概率统计方法,对观测时间内的每一条脉冲检测结果进行统计,并通过概率直方图中的目标检测频度分布来检测目标。实验结果表明该方法能有效检测弱目标,非常适合在工程实践性中应用。     

基于平衡流场的再入飞行器电磁散射特性分析

针对高速再入飞行器穿过大气层时产生冗长等离子尾流的特点,综合利用真实气体效应情况下等离子体流场计算方法和移位算子时域有限差分电磁散射建模方法。首先由再入飞行器相关参数得到其周围非均匀等离子体流场的分布情况,然后据此建立含等离子体尾流目标的电磁散射模型。以锥球形目标为例,计算和分析了以零攻角再入时的低频电磁散射特性。结果表明,当飞行器再入速度较高时,等离子体尾流在低频段将显著增强其后向散射,有利于低频雷达探测再入目标。     

瞬态电磁波对多层电缆耦合的数值分析

为了更好的解决电磁兼容的问题,根据电磁场理论对以往提出的瞬态电磁波对电缆耦合效应的模型进行了改进。将一种多层阻抗计算模型应用到单层电缆的计算方法中,对空中和地下的不同层数屏蔽电缆的表皮感应电流、内部感应电压和电流分别进行了分析和计算,并对两种不同结构电缆的内部感应电压进行了比较。仿真结果表明:采用多层电缆可以减少电磁波对电缆内部的耦合,为电磁兼容的预测和设计提供了一种较好的方法。     

高功率微波弹对GNSS接收机毁伤效果分析

针对高功率微波（high-power microwave，HPM）武器易对全球卫星导航系统（global navigation satellite system，GNSS）接收机造成毁伤的问题，以高功率微波弹为对象，分析了不同弹体起爆姿态下的攻击范围与效果。在电磁仿真软件CST-MWS（CST microwave studio）中建立GNSS接收机辐照模型，设计了圆极化贴片天线为接收载体，以单脉冲正弦信号调制的平面波模拟高功率微波弹起爆后的辐射场效应。在电磁能量前门耦合的基础上，基于场—路联合仿真方法给出了一种仿真模型，将天线端口感应电压注入电路仿真软件ADS中设计的PIN限幅器，完整模拟了HPM由场到路的耦合过程。仿真给出了以微波源峰值功率为变量的敏感器件毁伤评价曲线，结果表明，GNSS接收机射频前端电路中的低噪声放大器是HPM武器的主要攻击对象，以ERA-2+型低噪放为例，脉冲峰值功率在27~310 kV的微波源均可造成其晶体管烧毁。同时，HPM也容易引发限幅器在一定功率范围内产生尖峰泄漏现象，其尖峰泄露对电路可能产生的损伤值得重视。研究结论可为下一步开展卫星导航接收机针对性电磁防护设计提供依据与技术指标。     

基于强电磁脉冲的车辆电磁屏蔽效能仿真分析

强电磁脉冲对车辆电子设备的破坏效应是十分严重的,而电磁屏蔽是有效减少电磁干扰的方法。利用传输线方法（TLM）研究车辆整体在强电磁脉冲（EMP）作用下增加屏蔽材料对电磁屏蔽产生的效果,分析了入射平面波入射方向和极化方向对此电磁环境下屏蔽效能的影响。仿真实验表明车体上增加金属材料屏蔽层对电磁脉冲屏蔽的影响是比较显著的,且电磁脉冲激励源的传播方向和极化方向是影响屏蔽效能的重要因素。

Abstract：

The destructive effect of electronic equipment in vehicle is quite serious in high power electromagnetic pulse.The electromagnetic shielding is an effective way to reduce electromagnetic interference.The electromagnetic shielding effectiveness of whole vehicles under the condition of high power electromagnetic pulse （EMP） was analyzed by transmission line method （TLM）.The impact analysis of shielding effectiveness of the incident plane wave direction and polarization direction was given.Simulation results show that adding metal shielding layers on vehicle body has significant effect on the reduction of high power electromagnetic pulse,and the shielding effectiveness is related to incident wave propagation direction and polarization direction.     

一种电磁耦合无级变速器的性能分析

提出一种具有强电磁耦合特性的电磁耦合无级变速器,介绍了其工作原理和电磁特性。针对该装置接电池和不接电池的两种配置结构,分别讨论了可能的工作模式。基于内转子绕组与定子绕组之间的互感可忽略的特点,推导出ECVT的数学模型。利用提出的电磁计算公式,给出了两重气隙磁场的磁通密度、反电动势、磁通和齿槽转矩的稳态曲线。通过对其接电池时的瞬态工况仿真,验证了工况分析的合理性。在同等车载条件下与常规自动变速器相比,装有电磁耦合无级变速器的车辆有更好的燃油经济性。     

电容探测器探测场分析与仿真

研究了电容探测器的探测场特征.首先以两电极电容探测器为研究对象,依据电磁场理论推导出电容探测器的探测场为一准静电探测场.然后在这一准静电场条件下,对鉴频式和耦合式探测器的探测场域分别进行仿真.仿真结果显示耦合式探测器周围的等势线较鉴频式的密集,且分布区域更广,充分表明耦合式探测器的探测灵敏度较鉴频式探测器的灵敏度更高.     

高超声速飞行器等离子鞘套中的电磁波传播

高速飞行器再入时表面形成的等离子鞘套对飞行器的通讯联络、飞行控制产生不可忽略的影响,导致“黑障”现象。采用压力权函数修正的迎风型矢通量分裂格式(modified advection upstream splitting method by introducing the pressure based weight functions, AUSMPW+),求解Navier Stokes方程组,计算了包覆流场中的电子密度及等离子鞘套对电波的衰减,并且根据电磁窗口装置原理图,对非均匀磁化等离子体中的电波传播进行了仿真。结果表明,增强磁场可明显减小磁窗内的电子密度,有效降低等离子体鞘套对电磁波的衰减。     

基于标签多贝努利多传感器组网目标跟踪算法

随着电磁环境的日益复杂, 强干扰和高杂波带来的目标低检测概率问题日益突出, 给探测系统准确估计监测区域内目标个数以及目标状态带来了新的挑战。针对低检测概率问题, 提出随机有限集框架下基于标签多贝努利(labelled multi-Bernoulli, LMB)多传感器组网目标跟踪算法。该算法首次将LMB框架应用到不同探测范围的多传感器组网目标跟踪场景中, 实现了多目标跟踪目标数和相应状态稳定估计。仿真结果表明, 所提方法不仅能在低检测概率条件下获得目标稳定的航迹估计, 及时捕捉目标新生、消亡等事件, 还能有效叠加不同传感器不同探测范围, 充分发挥多传感器优势。     

电磁环境复杂度评估算法研究与仿真实现

针对目前电磁环境监测系统只是利用虚拟或真实平台完成电磁信号监测而不对其进行评估的现状,设计并实现了一种可以实时评估电磁环境复杂度的系统。该评估系统在分析影响电磁环境复杂度因素的基础上建立了评估指标,利用模糊综合评判模型获取各指标的权重系数,根据复杂度评估等级标准对复杂度评估综合值给出复杂度等级。仿真结果表明,该评估算法可以对电磁环境复杂度实施实时或历史的电磁环境复杂度评估,在军用或民用电磁环境复杂度评估等领域具有重要的应用价值。