长航时导弹混合式惯导系统结构方案设计及优选

混合式惯导系统集平台式、捷联式惯导系统各自的优点于一体,打破了传统惯导的设计和使用思想,在长航时、大机动条件下的导航精度优势明显,为导弹武器射前快速自对准、中段误差修正、末段高精度导航提供了技术实现的可行性.混合式惯导系统可有多种结构方式,要实现混合式惯导系统在长航时导弹上的应用,首先就要解决其旋转结构的选型问题.本文从混合式惯导的基本概念和原理出发,对其上弹应用的多种旋转结构进行了方案设计;以其适用的自标定、自对准、旋转调制策略等为基础,开展了导弹武器发射前和飞行过程中高精度导航、误差修正等对惯导结构的需求论证,最终优选确定了能适应导弹武器使用剖面的最佳结构方案,且通过仿真验证了混合式惯导的优势所在.     

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。     

基于泊位坐标的无人船自主靠泊仿真研究

针对神经网络自主靠泊控制器只能完成特定港口的靠泊,而无法拓展到其他没有训练数据的泊位这一问题,提出一种以泊位顶点为原点,岸线为y轴的坐标系(泊位坐标系)。采用泊位坐标系中相对位置来训练神经网络控制器,在V.Dragon-5000航海模拟器中选取集装箱船“银河号”,在大连港进行靠泊训练后,成功将靠泊控制器拓展到没有训练数据的深圳蛇口港与新加波樟宜港。仿真验证了采用新建立的坐标系可以拓展神经网络自主靠泊控制器适用范围,减小训练数据所需的成本。     

一种无先验地图的移动机器人导航方法

为了提高移动机器人在复杂环境下的无先验地图导航算法模型训练速度及导航成功率,提出一种基于深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient, DDPG)的移动机器人导航方法。利用2D激光雷达的均匀分布测距信息,降低环境噪声的干扰及高维度环境信息的计算量;采用人工势场法构建移动机器人从初始位置到目标点过程的奖励函数;通过Actor-Critic网络结构提高模型训练的稳定性和泛化能力。实验结果表明,提出的方法具有模型训练速度快、导航成功率高及泛化能力强等优点。     

MEMS惯性高度尺测量精度分析

研究了基于微电子机械系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)的惯性导航系统的短时相对高程测量精度,设计了“惯性高度尺”算法,进行了桌面测高和楼层测高两个验证性实验。分析了不同运动条件和运动时间下“惯性高度尺”的测高精度。基于零速修正技术提出了一种分段测量的方法。实验结果表明,桌面测高可实现毫米级精度(相对误差0.17%),楼层测高可实现多层厘米级和单层毫米级测量精度(相对误差分别为0.22%,0.06%)。测量误差与载体的姿态动态和运动时长成正相关。实验验证了MEMS惯导用于高度测量具有较高可行性,稳定的运动条件和较快的测量时间能够提高测量精度。     

舰船目标雷达视景仿真研究

针对舰船目标雷达视景仿真中舰船目标实体建模和雷达视景仿真两个主要模块,在分析各个模块实现方法及原理的基础上,提出基于积木式模型结构细化分割的建模方法,探讨了三维动态海洋场景开发的方法和基于Vega的舰船目标雷达视景仿真流程.仿真结果表明建模和仿真方法具有可行性,仿真产生的雷达图像与实际图像较为接近,并符合实际成像条件下的成像规律.     

基于自适应退火遗传算法的船舶管路布局优化方法

采用自适应遗传算法来确定标准遗传算法的杂交率和变异率,尤其对变异率的调整,使其不但能根据个体适应值的大小进行自适应修正,而且能随进化状态的改变而改变,从而增强了算法摆脱局部最优解的能力.同时引入模拟退火思想,通过对标准遗传算法接受算子的退火处理,使其在搜索过程中除了接受优化解以外还以Metropolis准则接受恶化解,提高了种群的多样性,有效地增强了全局寻优能力.通过对适应值函数的退火拉伸,调整了进化前后期的适应值差异,从而加速了寻优过程.最终以形成的自适应模拟退火遗传算法进行船舶管路的三维布局优化,仿真实验表明,该算法不但加快了寻优速度,而且与标准遗传算法相比全局收敛率提高了近30%.     

大型船舶外板自重成型工艺参数数值试验分析

为提高大型船舶外板成型加工生产效率,降低试验成本,在考虑大应变效应基础上,采用有限元方法建立了计算模型并经实船板自重成型试验验证.应用数值模型进行系列船体板自重成型数值试验,建立自重成型数据库.以鞍型板为例,分析工艺参数(如长度、宽度、厚度、半径)对钢板成型的影响规律,给出各工艺参数的影响曲线.参考梁理论计算鞍型板自重成型的公式,建立样本数据的回归模型,使回归模型具有一定的物理意义,从而达到较好的回归拟合效果,为编制船体外板自重成型预报系统打下较好的基础.     

电子海图平台下的航线自动设计方法

为优化舰船计划航线设计,提出了一种基于电子海图的自动设计方法.通过追踪安全等深线和处理障碍区,得到可航渡区域.在可航渡区域内,进行路径的可航渡性测试,自动搜索一条安全的最短计划航线,并根据障碍区的动态变化,实时调整和优化航线.实验结果表明,与传统的手工作业方法相比,该方法在效率、经济性、可靠性等方面都具有明显的优势.     

船舶压载水外来生物入侵传播的防治

对世界范围内目前正在使用的或正在研究的治理船舶压载水外来生物入侵的技术手段和治理措施等进行了比较详细地阐述,提出控制船舶压载水的排放以及研究较为有效的压载水治理方法是解决压载水携带外来物种入侵性传播的有效途径.