一种新型UUV半实物仿真系统设计与实现

针对UUV导航与控制系统高精度仿真的需要,设计了一种支持捷联惯导、多普勒测速仪、深度传感器和GPS接收机接入的半实物仿真系统,解决了GPS卫星导航信号仿真、多普勒测速仪水声回波模拟和UUV深浅水航行深度模拟问题,进行了导航与控制系统的半实物仿真试验,分别测试了GPS导航仿真子系统、多普勒测速仿真子系统和深度模拟子系统。试验结果表明,该仿真系统满足了仿真实时性和计算精度的要求,对于UUV研制具有重要的应用价值。

Abstract：

To satisfy the requirement of high accuracy simulation of complicated navigation and control system of unmanned underwater vehicle, a new plan of simulation system was proposed, which afforded the interface environment for SINS, Doppler velocity instrument, depth sensor and GPS receiver. The GPS satellite navigation signal simulation, the acoustic echo of Doppler velocity instrument and the sailing depth simulation were solved. The simulation experimentation combining hardware was processed, and the GPS simulation subsystem, the Doppler velocity simulation subsystem and the sailing depth simulation subsystem were all tested. The results show that the simulation system meets the real-time and accuracy requirements, and the system has important application value for UUV development.     

地空导弹半实物仿真研究

本文首先介绍了地空导弹半实物仿真系统的组成及仿真过程，然后给出了从全数学仿真向半实物仿真过渡的方法，最后就仿真中遇到的一些技术问题进行了讨论。     

雷达半实物仿真及其关键技术研究进展

雷达半实物仿真具有成本低、灵活性强、保密性好等诸多优势。但是,随着雷达系统工作模式和处理过程日益复杂、目标姿态日渐多变,雷达半实物仿真在微波暗室脉冲信号等效测量、目标动态特性高逼真模拟等方面的挑战不断涌现。从射频注入式和辐射式两个方面,对雷达半实物仿真技术的发展历程、技术特点和实现难点进行了总结梳理,着重分析了雷达射频辐射式仿真中微波暗室设计、近距离实验、目标特性模拟与测量方法等关键技术。进一步对辐射式半实物仿真中雷达脉冲等效测量面临的瓶颈问题和解决方法进行归纳分析,为雷达半实物仿真的发展方向提供了参考与依据。     

一种基于虚拟现实技术的分布式半实物仿真平台研究和实现

在分析了当前系统仿真语言和仿真软件的一些不足之后,采用了模拟现实技术,提出了一种基于虚拟现实技术的分布式半实物仿真平台。首先确定了该平台的功能和目标;然后研究了其拓扑结构,提出了面向对象的仿真系统软件开发模式,并给出了仿真的一般步骤;最后对涉及到的关键技术进行了阐述。实验系统证明：在这个平台上,可以快速灵活的开发分布式半实物仿真系统。     

一种空战C4KISR仿真系统

导弹制导技术和信息融合技术是C4KISR的关键技术.对导弹半实物仿真系统和C4KISR中的信息融合进行了探讨,提出了一种基于半实物仿真系统和信息融合的空战C4KISR仿真系统框架,将其分成地面指控平台、组网雷达、预警机、战斗机群和导弹等几个子系统,并对其各功能模块进行了详细地研究.仿真初步验证了框架的可行性.     

近距击顶制导控制机的实现及其半实物仿真

本文叙述了近距击顶制导律，制导控制机硬件设计，软件编制及半实物仿真中与银河仿真机的连接等。详述了制导律的运算公式，Ａ／Ｄ转换器的精度与速度，定点运算与浮点运算及与银河仿真机连接中的隔离与抗干扰问题。     

一种新型水下航行器半实物仿真系统的实现

针对水下航行器控制系统高精度仿真的需要,给出了由AD/RTS仿真机、三轴转台、水压仿真器和视景仿真工作站组成的仿真系统的总体设计,完成了由反射内存实时网络互连的三个平台的实时通信程序开发,研究了Simulink和C/C 混合编程技术并建立了航行器模块化仿真模型,已完成了系统调试。结果表明,该仿真系统满足了仿真实时性要求,对于水下航行器研制具有重要的应用价值。     

一种半实物雷达仿真系统硬件体系结构设计和应用

提出了一种模块化、标准化、可扩展的半实物雷达仿真系统硬件体系结构。它可以满足多种雷达对抗仿真的需求,具有一定的通用性和扩展性。作者使用ADSP21060为主处理器,实现了该硬件平台,并在某雷达对抗仿真中得到应用,充分发挥了该硬件体系的优势。     

半实物仿真系统的预见控制研究

针对半实物仿真系统中未来信息可以利用的特点,提出了利用未来信息的线性逆系统设计方法,典型模型的仿真结果了该方法的有效性。     

捷联惯性控制器半实物仿真

介绍了多机、多任务、实时再入飞行器捷联惯性控制器半实物仿真测试平台的构建,以及相关的建模与仿真技术,其中包括飞行力学环境建模与再入飞行轨迹参数的生成、捷联惯性传感器建模与输出信息模拟、半实物仿真系统实时调度算法。通过仿真实验在此平台上实现了对再入飞行器捷联惯性控制器的性能测试与检验,为再入飞行器捷联惯性控制器的研制提供了技术支持。     

基于MEMS技术的扑翼式微飞行器的研究

在低雷诺数环境下对长度大约15cm，重量在20～60g的直翅类昆虫的飞行进行了空气动力学的建模研究，对扑翼式微飞行器的系统结构进行了详细的分析论述；通过仿真软件建立了所需要的扑翼飞行机器人的数学模型，并对其进行了仿真研究，从而为扑翼飞行器的研制提供理论依据。     

基于自组织网络的航天器姿态控制半实物仿真

为了提高航天器的有效载荷比,针对目前姿态控制系统中采用有线连接的问题,以单轴气浮台为仿真平台,基于无线自组织网络构建了一种刚体航天器姿态控制半实物仿真系统,提高航天器设计的灵活性和可靠性.首先详细介绍了该系统的总体构成和方案设计,星载计算机采用双ARM冗余的体系结构,光纤陀螺、星载计算机、反作用飞轮以及动力学仿真机之间可通过无线自组织网络节点互连.其次,介绍了姿态控制系统的数学模型及控制算法.最后,利用该系统对航天器三轴正常姿态稳定控制进行了半实物仿真.仿真结果表明,姿态控制精度能够满足任务需求,同时校验了仿真系统设计的合理性和正确性.     

基于图像信息的微小型飞行器飞行测高方法

微小型飞行器飞行高度的实时测量是实现其自主飞行的关键技术之一。为了准确快速地获取微小型飞行器的飞行高度参数,提出了一种新的稳健的利用图像信息获取微小型飞行器飞行高度的方法。此算法首先使用光学理论和几何学理论推导出了飞行高度的计算公式,综合运用Harris角点检测算法和区域灰度算法得到图像间的匹配角点,并使用分割区域法得到图像之间的关键点。最后通过计算关键点在图像中的位移情况,计算出飞行器当前的高度值。飞行实验表明,这种测量算法可以实时获得飞行器的高度,精度满足飞行器平稳飞行的需要。

Abstract：

Flight height is one of key technologies for micro aerial vehicle （MAV） flight autonomy.In order to get the MAV flight height accurately and quickly,a new robust flight height measurement algorithm was proposed.In the algorithm,the height was deduced from optical theory and geometry theory,and a matching corner points set was obtained by Harris corner detector and regional gray method.And then,the key points were got using the segmentation area method.In the end,the current flight height was obtained by computing the displacement of the key points in the images.The flight experiment shows that flight height measurement is real-time,and it meets the stable flight control requirements for the MAVs.     

基于微型核信息电子系统卫星姿态控制半实物仿真

提出了分布式卫星系统子星通用核心模块“微型核”的概念,设计了“微型核”关键部件信息电子系统,并结合dSPACE实时仿真机进行了小卫星姿态控制半实物仿真。信息电子系统能够进行参数采集,数据处理,信息提取和各种具体控制模式的实施等任务,是整个卫星的管理中心,简化了卫星结构造型,提高了整星可靠能力。为了验证信息电子系统的设计方案,将系统的原理样机接入卫星姿态控制闭环系统进行半实物仿真。仿真结果表明了该信息电子系统设计的正确性和有效性     

基于对偶四元数的航姿系统姿态更新算法研究

以微小型捷联航姿参考系统为研究对象,建立基于对偶四元数的导航系统姿态更新解算参数模型。该方法区别于描述刚体纯旋转变换的四元数方法,将载体系与地理系之间坐标转换的旋转与平移过程进行统一、融合,通过建立最小方差目标方程,求解最优的姿态更新矩阵。构建Kalman滤波方程,最终确定载体姿态,航向角实时信息。仿真表明,对偶四元数所建姿态四元数误差的均值与均方差均小于0.002。Kalman滤波器构造符合实际系统要求,在传感器测量精度有限的情况下,可使俯仰角、横滚角、航向角误差分别减小到0.1°,0.1°,0.2°。     

非定常大气扰动下的MAV自主飞行智能控制研究

针对在非定常大气扰动作用下,微型飞行器MAV姿态稳定控制与导航都不同于常规的问题。研究了MAV飞行中大气扰动类型特征,建立了完整的非定常大气扰动工程化模型体系。在此基础上,提出了一种融合专家技术与模糊技术的MAV自主飞行智能控制,并建立了一个Lyapunov能量函数来分析MAV自主飞行系统稳定性。飞行仿真与试飞结果表明,MAV自主飞行系统在全局范围内具有渐进稳定性。     

空间机器人半实物仿真系统的研究

由于空间机器人的任务验证实验成本过高,所以往往采用其它方法进行开发阶段的论证和系统的验证.采用半实物仿真的方法研制了空间机器人电联试系统.系统验证任务包括空间机器人运动学,动力学,视觉系统,控制器计算能力,总线速率及可靠性.实验结果表明该系统完全可以仿真空间机器人操作任务.     

全角度姿态角解算方法研究与仿真

针对传统四元数法在求解捷联惯性导航姿态角受限的问题,提出了一种基于欧拉角在转动过程中的变化特性的新的计算方法.该方法利用四元数到欧拉角转换的特点,并结合三轴姿态角在不同区间的变化特点,进而作出准确的区间转移的判断,最后实现全角度范围变化条件下姿态角的转换计算.仿真结果表明,该方法可以很好的应用于大机动飞行条件下.     

Research on the Hardware-in-the-loop Simulation of Guidance System

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｈａｒｄｗａｒｅ－ｉｎ－ｔｈｅ－ｌｏｏｐ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｇｕｉｄａｎｃｅ　ＳｙｓｔｅｍＳｈａｎＪｉａｙｕａｎ＆ＬｉＺｈｏｎｇｗｕ（Ｎｏ．１Ｄｅｐｔ．，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇ...     

小卫星模型独立大角度姿态机动半实物仿真

提出了仅用反作用轮的小卫星姿态大角度机动控制算法，针对反作用轮输出力矩受限和速率饱和的为束，采用递阶饱和思想使星体沿欧拉轴逐步逼近目标位置．文中设计的快速机动控制器，无需知道系统精确模型，即可实现卫星任意时刻的姿态捕获和机动控制，并采用dSPACE实时仿真系统、反作用飞轮实物、先纤陀螺实物和星载机，在单轴气浮台上进行了半实物仿真验证．仿真结果表明，在系统模型不确定时，设计的控制算法能够实现快速姿态机动任务，有良好的鲁棒性。