舰载直升机机舰配合过程仿真建模技术研究

基于用FLIGHTAB开发环境建立了直升机和舰艇之间的机舰配合系统仿真模型.按照相关要求开发了海面风场、甲板流场和舰船运动学系统仿真模型,编制了相关计算软件包,进行了机舰配合过程系统仿真的初步研究,并为舰载直升机训练模拟器配套了系统仿真软件.数学模型中包含直升机飞行动力学仿真模型、局部非定常舰面效应仿真模型、甲板流场仿真模型、海面紊流模型、舰船运动学数学仿真模型以及海面风场仿真模型,各模型定义在统一仿真空间内,实现了模型之间的时空无缝交联.基于上述仿真模型,开展了机舰动态配合仿真计算、舰面起降过程和包线分析计算,包括静态着舰过程及舰上操作仿真计算、机舰运动配合着舰等动态分析科目.该软件包已在舰载直升机综合任务训练模拟器上得到推广应用.     

舰载机进舰着舰过程仿真建模

简述舰载机进舰着舰过程,建立以航母—舰载机—起落架组成的多体动力学系统为核心的进舰着舰系统仿真模型,并综合能够反映驾驶员和LSO的行为特征的指令模型,同时考虑风场扰动,海浪等外界影响因素。该模型不仅适于航母-舰载机适配性问题,还可研究进舰着舰任务中LSO对驾驶员行为的影响。最后通过仿真示例验证该模型的合理性和可行性。     

无人直升机自主着舰轨迹跟踪控制

着舰飞行过程中的轨迹跟踪控制能力是影响舰载无人直升机性能的关键因素,针对无人直升机模型不确定性和在飞行时受阵风干扰的问题,基于扩张状态观测器(extend stated observer, ESO)和动态面策略提出一种应用于无人直升机自主着舰的轨迹跟踪控制方法。首先,建立无人直升机数学模型。其次,设计复合扰动ESO,用来观测未建模动态和外界阵风扰动的影响,并采用前馈补偿的方式来抑制系统不确定性,实现系统对扰动的鲁棒性。然后,采用内外环形式的分层结构设计轨迹跟踪控制器,采取动态面策略避免反步法“微分爆炸”和控制参数调整不敏感的问题,并采用Lyapunov方法证明了整个系统是一致渐进稳定的。最后,采用课题组在研直升机进行了仿真实验,仿真结果表明该控制器具有较好的轨迹跟踪性能。     

舰载飞机着舰可视化仿真系统设计与开发

着舰是舰载机/航空母舰系统中极其重要的内容.为此,基于仿真技术和虚拟现实技术,提出一种舰载飞机着舰可视化仿真系统的设计方案.首先,采用C/S结构设计了舰裁机着舰可视化仿真系统,并对各个模块功能进行了详细的阐述.然后利用细节层次、纹理映射以及实例化技术对Creato创建的舰载机和航母的三维模型进行了优化.最后开发了基于MFC的Vega Prime视景驱动程序并介绍了碰撞检测A-法.完成后的着舰仿真系统可为自动着舰系统的设计、验证评估提供直观可视化的软件界面.     

基于PC机的无人直升机着舰仿真系统

介绍了一个无人直升机着舰仿真系统,该系统在PC/Windows平台上利用Visual C和XNA框架开发.介绍了研制舰载无人直升机仿真系统的具体思路,并给出了基于XNA平台的设计方案,针对仿真中存在的舰船和海浪不统一的问题提供了解决方法,将舰船运动极短期预报引入着舰仿真系统,为着舰操纵手进行着舰训练提供更符合现实的环境.提出在开发的仿真系统平台基础上构建计算机视觉自主着舰导引系统的思路,并进行了实现.基于此仿真系统开展了计算机视觉自主着舰、着舰过程的实时监控等应用.     

舰载机着舰航线侧方计时建模与分析

为了提高航母回收舰载机的成功率,针对舰载机在着舰航线的顺风飞行距离精准问题,进行侧方计时研究。考虑航母航行使下滑道距离变长,舰载机顺风边飞行时自然风速使地速变大,自然风对舰载机下降转弯产生漂移影响,基于飞行动力学理论,建立了舰载机在着舰航线上侧方计时的数学模型,并对此模型进行数值模拟分析。结论如下:本模型适合于不同重量、不同挂载、不同型号的常规起降方式的固定翼舰载机在着舰航线上进行侧方计时的计算。     

舰载机着舰非线性反演控制方法研究进展

现在舰载机着舰控制以线性方法为主,而着舰的非线性特征和舰尾流等外部扰动可能导致线性方法失效,因此有待进一步研究非线性方法在着舰控制领域的应用。首先对非线性控制方法在舰载机着舰中的应用进行了综述,总结了各类非线性方法在着舰应用的优势及不足;然后针对反演这一非线性方法进行了重点概述:在分析舰载机传统反演方法不足的基础上,结合舰载机着舰过程中因为外界环境扰动和雷达噪声等因素可能引发的舵面受限,重点总结了受限指令反演方法在一般飞控的研究进展,研究了受限指令反演方法的优势和不足,探讨了将受限指令反演方法引入着舰控制的可能性;最后对未来发展方向进行了展望。     

MAGIC CARPET着舰技术分析

舰载机精密进近与着舰的增强引导综合控制技术(maritime augmented guidance with integrated controls for carrier approach and recovery precision enabling technology,MAGIC CARPET)是美国最新的人工着舰控制技术。在综述MAGIC CARPET的基础上,进一步深入分析了MAGIC CARPET的内在机理。一是介绍MAGIC CARPET的发展情况;二是分析其设计思想和关键技术;三是研究其控制结构;四是介绍其试飞情况和试飞结论;五是分析MAGIC CARPET存在几方面不足,并提出改进建议;六是总结MAGIC CARPET的思想方法,以及展望其应用前景。MAGIC CARPET的理念和技术应该是今后人工着舰的必然趋势,而MAGIC CARPET技术与舰上相对差分全球定位系统技术的结合应该是今后自动着舰的一个趋势。     

#br# 基于Bayes判别方法的舰载机着舰安全分析

舰载机着舰过程比陆基飞机着陆过程更具复杂性和危险性,舰载机着舰安全是对舰载机飞行员、航母指挥人员和机舰系统工程师的重要挑战。本文扩展了多维安全状态空间模型的内容,并在此基础上针对F-18A舰载机在CVN-65“企业号”航母上的真实着舰数据进行正态性检验,结合Bayes判别分析,提出舰载机着舰的安全状态判别方法。通过真实着舰数据检验,证明舰载机着舰安全状态判别结果正确率达到80%以上,验证了方法的有效性。实验进一步将判别结果与Fisher判别结果进行了对比,证明在较少参数情况下本方法具有更强的健壮性。     

无人机自主着陆地标实时检测方法

在基于计算机视觉的无人机自主着陆过程中,地标的设计与检测是关键问题。提出了一种快速轮廓角点检测算法,并设计了一种新型嵌套三角形图案作为无人机自主着陆地标。首先,利用Suzuki-Abe算法提取的背景及目标的整体轮廓信息,进行目标嵌套轮廓提取;其次,通过改进Douglas-Peucker拟合算法来检测轮廓角点。由于优化了角点个数及最远距离两点的寻找方法,在很大程度上减少了计算时间且降低了复杂度。实验结果表明,在距离地标较远、地标部分信息缺失的情况下,该算法准确快速,适合于无人机自主着陆过程位置实时检测。     

A fast computational method for the landing footprints of space-to-ground vehicles

Fast computation of the landing footprint of a space-to-ground vehicle is a basic requirement for the deployment of parking orbits, as well as for enabling decision makers to develop real-time programs of transfer trajectories. In order to address the usually slow computational time for the determination of the landing footprint of a space-to-ground vehicle under finite thrust, this work proposes a method that uses polynomial equations to describe the boundaries of the landing footprint and uses...     

基于全景视觉的旋翼共锥度测量方法

在深入分析中心折反射全景相机成像原理的基础上,提出了一种测量旋翼共锥度的新方法。用安装在直升机〖HJ1.8mm〗桨毂上与旋翼同步旋转的折反射全景相机获取直升机3片桨叶的全景图像。根据桨叶上标定块角点坐标与全景图像坐标对应关系,给出了标定块相对于全景相机的外参数计算方法,推导了一组根据平面标定块位置参数计算旋翼共锥度的公式。全景相机在直升机桨毂上的安装无特殊要求,通过变换标定块位置,可实现旋翼任意位置的共锥度计算,与以前测量方法相比具有很大的灵活性。实验结果表明,此方法误差在±5 mm 以内。     

基于交互作用矩阵-多维云模型的飞机重着陆风险评估方法研究

针对飞机重着陆风险具有的系统性、复杂性、多因素影响等特征, 从系统角度入手, 提出一种能反映因素-因素、因素-系统间交互作用的模型—交互作用矩阵。采取多维云模型对其编码进行改进, 可有效弱化交互作用矩阵的主观性; 选取接地速度偏差、接地仰角偏差、接地垂直加速度和接地距离偏差作为重着陆风险的影响因素, 以系统的角度确定因素重要度; 结合每个风险因素以多维云理论生成5朵四维风险等级云模型, 以软件程序实现实例例证, 与实际风险等级、组合赋权云、证据-云评估结果保持一致, 证明所提方法的合理有效, 为降低着陆阶段风险提供参考。     

矩形阵反向交叉眼干扰建模

交叉眼是干扰单脉冲雷达最有效的方式之一,针对两点源反向交叉眼的参数容限苛刻以及作用范围的局限性等问题,引入矩形阵反向交叉眼。采用扩展性分析法推导了矩形阵反向交叉眼干扰的数学模型,得到单脉冲雷达指示角与调制参数、干扰环路布局的一般公式,并分析了调制参数与干扰环路布局对交叉眼干扰效果的影响。以最优布局因子为指导,对矩形阵不同布局方式进行了研究,并与两点源交叉眼干扰效果展开了对比。仿真结果表明:矩形阵反向交叉眼在两组干扰环路的夹角为50°时干扰效果最佳,对单脉冲雷达测角造成的角度偏移以及干扰覆盖的范围均要优于两点源反向交叉眼。     

武器装备运用知识框架及建模方法

武器装备是战争的重要物质基础,现代战争的体系化作战模式对武器装备的运用,特别是体系化联合运用提出了更高的要求,而对武器装备运用知识的掌握决定了能否正确运用武器装备以及能否充分发挥武器装备效能.为此,面向体系作战下的武器装备运用,开展武器装备运用知识框架和建模方法的研究.首先,分析了体系作战下武器装备运用知识的要素构成及...     

基于视觉的飞机自主着陆导航

提出一种基于视觉的飞机自主着陆导航信息提取新方法。它克服了国外方法中利用点对应关系而难于提取特征点的问题,只需对两条跑道边线和一条着陆阈值线进行检测,这些线具有明显的可视性和直线性。由此可直接算出飞机的姿态向量,若跑道的宽度已知,还可以算出飞机的位置矢量。依据成像的几何原理,文中对算法进行了完整的推导,通过对飞机着陆过程中实际采集的跑道图像序列进行处理和实验,表明基于视觉的飞机自主着陆导航信息提取与转换是可行的。