考虑逃逸与俘获过程的行星际小推力轨道设计

提出一种包含逃逸和俘获阶段的行星际小推力全程轨道设计方法.该方法采用分步式设计思想,针对地球逃逸、日心转移和目标星俘获三段轨道的转移特点,分别采用加权组合控制律和混合法进行顺序设计,并基于拼接条件在地球和目标星引力影响球处完成不同轨道段间的拼接.该方法降低了多引力场穿越轨道动力学的强非线性,具有较高的计算效率和良好的收敛性.以地球-火星转移为例对设计方法进行了仿真计算,数值结果表明:该方法可有效用于行星际小推力转移任务的全程轨道设计.     

行星际小推力转移轨道分层初始设计方法

针对小推力转移轨道设计问题,提出了一种结合切比雪夫多项式拟合和离散脉冲策略的分层初始设计方法.基于曲线拟合思想采用切比雪夫多项式对小推力轨道进行逼近,建立起轨道状态与时间的关系,避免了传统曲线拟合策略中时间约束的解算并舍去了速度方向假设;在全局搜索中利用低阶多项式求解边界约束得到降维解空间中的全局最优解;在此基础上,增加切比雪夫多项式的自由度并局部优化;通过脉冲离散并进一步优化求解出引入路径约束的小推力轨道.以地火交会轨道及地-火-木星借力交会轨道为例对所提方法进行了仿真验证,结果表明此方法可有效地对交会、借力轨道进行快速全局初始设计.     

微型航空发动机推力矢量系统建模与控制

以微型航空发动机推力矢量系统为对象,对先进战机缩比验证机的推力矢量系统进行了建模与控制研究。对推力矢量系统建模,采用了机理模型结合试验数据的方法,引入了气动偏角与推力损失系数,对机理模型进行了修正。控制律设计采用改进后的广义最小方差方法,在保证响应速度的同时,相比传统广义最小方差方法降低了对控制参数的敏感性。最后在全工况区间对修正后的推力矢量系统进行了控制律的仿真验证,结果表明:所建立的基于改进广义最小方差控制律在经过修正的推力矢量系统模型上,具有良好的控制效果。     

小天体多目标多模式探测任务设计

多目标多模式小天体探测具有降低任务成本、增加科学回报的优点,本文针对多目标多模式小天体探测任务中摄动敏感、约束复杂以及推力幅值变化等任务规划的设计难题,研究了地球准卫星采样返回以及主带彗星交会探测任务的转移轨道设计问题.首先,介绍了探测目标的科学价值并根据任务约束给出探测任务构想.其次,基于椭圆型限制性三体问题,考虑星历、发射能量和采样返回再入速度等约束,设计并优化了地球准小行星目标的多脉冲采样返回轨道,实现地球发射与返回段和星际转移段全过程的精确飞行设计.最后,根据任务约束,推导了推力幅值可变的最优小推力转移轨道的一阶必要条件并给出考虑借力约束的初值选取方法.以采样后火星借力探测主带彗星为例,求解并分析了最大推力幅值衰减的小推力交会轨道.本文的研究方法可为我国未来的深空探测任务提供参考.     

考虑导引头视场角的仿生分段复合制导律研究

由于可带载荷重量尺寸限制,微小型弹药会采用捷联式导引头.弹药末段攻击时,小的需用视场角可以确保对目标的有效跟踪和打击.自然界中,蜻蜓捕食果蝇的追踪策略与轨迹可以提供参考.基于蜻蜓追捕目标的追踪策略,提出分段制导律,即在追踪目标时初始段会快速调整弹药姿态进入尾追模式,并在追踪后半段使用运动伪装的追踪策略捕捉目标.初制导段利用滑模控制律对视差角进行控制,使弹药调整至尾追姿态,末制导段运用焦点位于无限远的运动伪装制导律进行目标跟踪,初制导段与末制导段间采取二阶平滑交接律进行过渡.仿生分段复合制导律仿真结果表明,与传统比例导引律相比,在末制导段中弹药的需用过载小,目标更接近视场中心位置,能够减小弹药在末制导段受机体的可用过载和导引头的视场限制,有效提高攻击精度.      

滑模干扰观测器的反机动目标末制导律设计

针对大气层外拦截器拦截机动目标的末段制导问题,提出基于滑模干扰观测器的滑模制导律设计方法。建立基于视线的拦截器-目标相对运动方程,采用滑模控制理论,设计使纵向平面和侧向平面内的视线角速率趋于零的制导律。通过超扭曲滑模干扰观测器,估计目标机动,从而补偿制导系统中的不确定项,并避免滑模切换控制的抖动问题。反机动目标末制导仿真结果表明,所研究的滑模制导方法具有满意的制导精度和鲁棒性。     

一种基于神经网络的中制导改进算法

针对地球扁率影响下的大气层外导弹中段制导问题,提出了基于BP神经网络的模型预测改进算法,并且创新使用轨道偏差解析解来构造训练样本集。首先,利用极点变换方法把弹体受到的J_2项摄动引力优化分解为与运动轨迹相关的扰动函数;然后,采用偏差状态空间的转移矩阵,建立起导弹在J_2项摄动作用下的轨道偏差公式;最后,利用偏差公式构造取值广泛的训练样本集并训练BP神经网络,从而建立起关于虚拟目标信息的预测模型,计算出中段制导控制所需的增益速度矢量。该模型的优点是利用极点变换和状态转移矩阵直接求解J_2项摄动偏差,避免了进行大规模的数值积分运算;神经网络拥有强大的学习能力,保证了预测模型的全面性及精确性;BP神经网络可以预先离线训练、学习,大大缩短了计算时间。与传统Lambert迭代补偿修正方法相比,改进型BP神经网络补偿算法可以同时满足实时计算速度及计算精度的双重要求,具有较强的实际工程意义。     

基于微分进化的行星际小推力轨道全局优化方法

针对行星际小推力轨道优化问题,提出一种基于改进微分进化的全局优化算法.通过引入试验个体重生成和约束判断选择策略,克服传统微分进化算法中寻优参数和轨道约束违反边界的缺陷.为提高微分进化算法后期收敛效率,提出了基于最优个体信息的变异操作和局部搜索辅助策略.以地球-水星的小推力燃料最省转移为例对所提算法进行了验证.数值计算结果表明:改进的微分进化算法能够快速有效地寻找到全局最优轨道,并且与传统非线性规划和遗传算法相比,具有更高的可靠性和收敛性.     

拦截高速机动目标最优制导策略

在远距离拦截高速、频繁机动的目标不能采用单一制导律,而要采用综合的制导策略来应对。目标被拦截时的碰撞角是制导问题中另一个重要参数,它对战斗部效能的影响极大。考虑二维平面内,通过将非线性弹目运动关系降阶,运用最优控制理论推导制导指令,引入时间相关的分段线性阻尼项,提出了一种针对高速、高机动目标的最优制导策略。得到的制导策略可令导弹在拦截高速机动目标时,对目标机动的敏感度随时间而变化,分析了参数不同的时间相关阻尼对拦截弹道的影响。通过二维非线性仿真验证了制导策略的性能,且可以满足终端碰撞角约束。     

基于虚拟目标导引的再入飞行器禁飞区规避制导方法研究

针对飞行器再入过程中面临的禁飞区规避问题,提出了一种基于虚拟目标导引的规避制导方法.该制导方法在对飞行器机动转弯能力分析的基础上,结合Dubins曲线路径规划方法与比例导引方法实时跟踪虚拟目标,实现飞行器对禁飞区的规避制导.为修正规避引起的误差、满足再入终端约束,通过建立基于能量的运动模型,结合平衡滑翔条件,进行航程及高度的解析预测-校正控制.仿真结果表明,该制导方法能够有效实现飞行器的禁飞区规避,且满足再入过程与终端约束,具有较强的适应性及鲁棒性.     

GARTEUR飞机模型的模态试验与模型修正技术

为了获得精确的结构动力学模型,需要对结构动力学模型进行修正与确认。首先,采用相位共振/相位分离一体化技术对模型进行模态参数识别。其次,提出一种设计参数的灵敏度分析方法,根据工程经验、误差定位技术以及灵敏度分析技术调整动力学模型的建模细节,以试验与仿真结果的模态频率误差为目标函数,研究了序列二次规划算法、自适应模拟退火算法、多岛遗传算法等三种算法的修正效果,最终选择多岛遗传算法进行动力学模型修正研究。最后,引入三级质量标准来评估模型修正质量。结果表明:修正后的模型具有复现与预测响应水平的能力,证明本文所提出修正方法的正确性和有效性。     

SAR距离-多普勒成像算法中的距离徙动及校正

在SAR距离-多普勒成像算法中,距离徙动会使距离向和方位向发生耦合,成像质量下降.典型的距离徙动校正插值算法有：最近邻插值、牛顿插值、辛格插值等.但以上算法的光滑性和收敛性不好,而三次样条函数具有连续的二阶导数,且可采用分段函数的形式,具有很好的光滑性和收敛性.作者用三次样条函数插值进行距离徙动校正,进行了点目标SAR仿真成像,得到了满意的仿真结果.     

结合人眼视觉综合感知差与r-g色域峰值偏差的彩色图像客观评价方法

针对图像色彩复原应用中对彩色图像质量评价的需求,在图像灰度直方图累计分布差的基础上,通过引入人眼视觉敏感度等修正因子,得到了直方图感知差的评价方法,并与图像的信息熵和平均梯度指标相结合,提出了基于综合感知差的评价方法以及将综合感知差与色域峰值偏差结合的无参考型彩色图像评价新方法.构建了不同光照条件下的标准彩色图像测试数据库,通过与传统的客观评价标准相比,新方法在图像亮度感知、色调信息和图像综合质量等方面均表现出与主观评价更高的一致性.     

时间序列数据的稳健最优分割方法

针对分段多项式回归方法存在计算效率低和对噪声较敏感等缺点，提出了具有稳健性的最优分割方法，以解决时间序列数据相似搜索及知识发现处理中的长时间序列分割问题。该方法采用自顶向下策略，然后根据自适应定阶算法直接选定一个合适的多项式阶，对每个候选变化点，经过一次判断即可确定多项式的合适阶次。由于该方法基于对线性模型的数据矩阵作奇异值分解，从而可自适应确定子序列合适的模型，简化了计算过程，文中对此给出了理论证明。通过与Garalnik-Srivastava方法进行实验比较，证明所提方法不仅计算效率高，而且具有良好的稳健性。     

Nonlinear System Identification with Unknown Piecewise Time-Varying Delay

Identification of nonlinear systems with unknown piecewise time-varying delay is concerned in this paper.Multiple auto regressive exogenous(ARX) models are identified at different process operating points,and the complete dynamics of the nonlinear system is represented by using a combination of a normalized exponential function as the probability density function with each of the local models.The parameters of the local ARX models and the exponential functions as well as the unknown piecewise time-varying delays are estimated simultaneously under the framework of the expectation maximization(EM) algorithm.A simulation example is applied to demonstrating the proposed identification method.     

B-spline流形的几何结构

给出了由B-spline方程构成的B-spline流形的几何结构.通过B-spline流形的定义,得到B-spline流形是±1平坦的,同时,还给出了B-spline流形的曲率张量和二维B-spline流形的高斯曲率.给出算例,验证文中二维B-spline流形的高斯曲率.     

基于修正系数法的复合制导交班误差分析

在复合制导体制下,导引头预定精度是影响中末制导交班的重要因素,在分析了制导交班主要误差源的基础上,提出用修正系数法对雷达测量误差造成的中末制导交班导引头预装误差进行分析。结合真实目标运动轨迹,利用此方法仿真计算了在地面制导雷达测量误差条件下中末制导交班的导引头预定方位角和俯仰角参数及其误差。仿真结果表明,修正系数法能够准确地分析多个不同参数对中末制导交班的影响,是研究导引头预定精度问题的一种有效方法。     

遥感卫星图像几何校正模型法

本文提出了一种对国土普查卫星图像进行几何校正的模型法方案.文中根据成像几何过程建立了动态摄影模型,对模型参数进行优化.在处理局部卫星图像过程中用拟线性变换进行坐标内插.该模型法几何校正精度高、速度快,所使用的地面控制点少,得到了好的实验结果.     

热辐射检测系统测量热喷涂粒子参数时的数据处理

建立了适用于单窗调制型热喷涂粒子参数热辐射检测系统的数据处理方法，并应用模拟和实测数据进行了效果评估．结果表明：预处理宜采用低通滤波基础上的算术补偿去除零漂、再应用多邻点平均降噪的复合方法；利用噪声重构法建立的幅值判据可准确确定单个有效脉冲位置并实现相关数据截取．截得的Ⅰ型曲边梯形脉冲可近似为5参量等腰梯形函数，并可运用线性展开与梯度寻优相结合的最小二乘法拟合获得其特征参量，根据所得拟合结果可统计换算出速度、表面温度、直径及景深偏移等关键粒子状态参数。     

障碍物下辅助力导引IWD优化传感器部署策略

为进一步提升传感器节点部署算法性能,提出基于智能水滴优化(Intelligent water drop algorithm,IWD)辅助力导引的传感器节点部署算法.首先,对障碍物存在情况下的结构模型进行设计,给出该模型的路径损耗指数和通信半径的计算策略,同时对传感器节点IWD优化部署策略进行流程设计;其次,为增强传统IWD算法性能,采用辅助力导引方式对传统IWD进化泥土参数更新进行重新设计,增强泥土更新后水滴多样性保持效果,从而实现算法性能提升;最后,利用MATLAB制作了大小为60m×70m,规模为100组节点,包含障碍物4个的仿真算例,并选取标准IWD优化策略和差分进化算法作为对比算法,对所提算法在传感器节点部署上的覆盖率和效率优势进行验证.