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基于小波的导弹测试信号处理与故障诊断

基于小波的导弹测试信号处理与故障诊断

作者：刘满国西北工业大学

学位级别：硕士

本文研究了基于小波分析的导弹控制系统地面测试信号处理与故障诊断问题。重点研究了小波分析理论在导弹测试信号处理与故障诊断中的应用,将小波分析理论及小波变换与Fourier分析、系统辨识、神经网络等理论与方法相结合,对系统测试信... 详细信息

本文研究了基于小波分析的导弹控制系统地面测试信号处理与故障诊断问题。重点研究了小波分析理论在导弹测试信号处理与故障诊断中的应用,将小波分析理论及小波变换与Fourier分析、系统辨识、神经网络等理论与方法相结合,对系统测试信号进行分析处理,并应用于战略导弹控制系统故障珍断。主要研究工作与成果如下: 1、对小波分析理论在实际应用中所面临的困难进行分析,研究了正交小波基的构造方法,提出了最优小波基的选取准则。 2、利用正交小波具有多分辩分析的特性和同时具有时域、频域局部化的特点,提出了基于小波理论的非平稳信号的处理方法。 3、根据小波包变换的线性特性与能量守恒特性,提出了一种基于小波包变换的故障诊断方法,并用于导弹伺服机构测试,取得了较好的效果。 4、对控制系统测试信号分析与处理过程中噪声干扰问题,充分利用白噪声的特性与测试信号的奇异状态在小波变换下具有截然不同的性质,达到去除白噪声的目的,构造了一种带有有色噪声滤波器的小波网络,并应用于系统测试信号的消噪处理,仿真结果表明,该方法可有效地消除白噪声和有色噪声。本文的研究成果对导弹控制系统的故障检测诊断有应用价值和理论意义。

关键词：小波理沦导弹控制系统测试信号处理故障诊断小波网络噪声处理

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高动态GPS卫星信号混合载波跟踪算法设计

火力与指挥控制 2014年第2期39卷 68-72页

作者：刘满国张科西北工业大学航天学院西安710072

高动态运动环境会给GPS卫星信号带来很大的多普勒频移及其变化率,甚至产生频率的突变,单一的锁相环、锁频环、四象限鉴频器无法进行稳定跟踪。在对传统锁相环、锁频环原理及性能分析的基础上,设计了一种基于Costas锁相环(Costas-PLL)、... 详细信息

高动态运动环境会给GPS卫星信号带来很大的多普勒频移及其变化率,甚至产生频率的突变,单一的锁相环、锁频环、四象限鉴频器无法进行稳定跟踪。在对传统锁相环、锁频环原理及性能分析的基础上,设计了一种基于Costas锁相环(Costas-PLL)、叉积锁频环(CP-FLL)及四相鉴频器(FQFD)并能够智能切换的混合载波跟踪算法,该算法基于二阶FLL辅助三阶PLL的跟踪环路实现,依据不同的动态环境使FLL和PLL交替工作,以提高载波跟踪环路的动态适应性。通过固定频率、频率一次斜升、频率二次斜升和频率突变等4种不同动态条件下的实验,证明了该算法在高动态环境下的有效性和可靠性。

关键词：高动态 GPS 四项鉴频器混合载波跟踪

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战术导弹垂直发射快速转弯复合控制研究

计算机仿真 2013年第8期30卷 32-35,82页

作者：刘满国张科西北工业大学航天学院陕西西安710072

战术导弹垂直发射的关键技术之一是实现快速转弯,研究了垂直发射快速转弯复合控制技术。针对空气舵/扰流片推力矢量复合控制技术,提出了战术导弹垂直发射初段程序转弯方案;建立了导弹的空气舵/扰流片推力矢量复合控制数学模型;通过设计... 详细信息

战术导弹垂直发射的关键技术之一是实现快速转弯,研究了垂直发射快速转弯复合控制技术。针对空气舵/扰流片推力矢量复合控制技术,提出了战术导弹垂直发射初段程序转弯方案;建立了导弹的空气舵/扰流片推力矢量复合控制数学模型;通过设计线性组合的舵复合控制策略,将系统由多输入-单输出,转变为单入-单出系统,推导了复合控制弹体的传递函数,设计了复合控制回路,并利用频域分析方法进行了回路分析,纵向通道频域特性分析表明,系统具有良好的鲁棒性和动态品质;最后通过弹道的六自由度仿真,结果验证了所设计的复合控制策略的可行性。

关键词：战术导弹垂直发射快速转弯空气舵扰流片推力矢量复合控制合策略

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卫星在降交点地方时不变的最优轨道转移研究

计算机仿真 2016年第5期33卷 116-119页

作者：张科刘满国西北工业大学航天学院陕西西安710072

卫星在运行时要求降交点地方保持不变,而在卫星变轨前后降交点地方时不变情况下要用有限推力燃料达到最优异面轨道转移问题。针对降交点地方时不变、有限推力等难点,利用虚拟目标卫星的概念,建立了轨道转移的相对运动模型,提出了保证降... 详细信息

卫星在运行时要求降交点地方保持不变,而在卫星变轨前后降交点地方时不变情况下要用有限推力燃料达到最优异面轨道转移问题。针对降交点地方时不变、有限推力等难点,利用虚拟目标卫星的概念,建立了轨道转移的相对运动模型,提出了保证降交点位置不变的变轨初始条件;基于极小值原理将燃料最优变轨问题转化为两点边值问题,并采用共轭梯度法进行数值求解。针对变轨时间固定、连续推力情况,以总冲最小、满足各种约束为指标,进行了异面转移轨道的优化设计验证。仿真结果验证了卫星轨道转移策略和算法达到最优转移。

关键词：轨道转移异面轨道降交点地方时不变燃料最优有限推力

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再入飞行器大攻角飞行时的姿态控制律设计

宇航学报 2017年第8期38卷 847-854页

作者：成高刘满国李宪强张翔李苑青西安现代控制技术研究所西安710065 北京空间技术研制试验中心北京100094

再入飞行器大攻角飞行时,会造成方向舵失效,且较小的滚转角速度,就可能导致舵偏指令饱和,对此,本文设计了一种在方向舵失效情况下的抗饱和姿态控制律。该控制律首先基于时标分离假设,将再入飞行器大攻角飞行时的姿态运动模型分解成快、... 详细信息

再入飞行器大攻角飞行时,会造成方向舵失效,且较小的滚转角速度,就可能导致舵偏指令饱和,对此,本文设计了一种在方向舵失效情况下的抗饱和姿态控制律。该控制律首先基于时标分离假设,将再入飞行器大攻角飞行时的姿态运动模型分解成快、慢回路子系统,然后采用新型的高阶滑模控制律,设计出了一种有限时间收敛且连续可导的慢回路控制器;针对快回路子系统,结合分层滑模控制理论和自适应控制理论,设计了具有抗输入饱和功能的自适应分层滑模控制器。对以上控制器进行仿真验证,结果表明该控制律在大攻角飞行造成偏航舵失效情况下,具有良好的抗饱和姿态控制能力。

关键词：再入飞行器大攻角滑模控制抗饱和

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单颗卫星对弹道导弹的预警模型及其仿真

火力与指挥控制 2006年第3期31卷 32-33,50页

作者：艾剑良刘满国高明复旦大学上海200433 西北工业大学航空学院陕西西安710072

卫星预警系统在现代战争中发挥着重要的作用。通过分析研究,建立了单颗预警卫星对战术弹道导弹(TBM)预警的数学模型,主要包括了用预警卫星探测信息确定TBM坐标的模型,并对TBM弹道参数的精度进行了分析,得出了具有一定理论意义和工程应... 详细信息

卫星预警系统在现代战争中发挥着重要的作用。通过分析研究,建立了单颗预警卫星对战术弹道导弹(TBM)预警的数学模型,主要包括了用预警卫星探测信息确定TBM坐标的模型,并对TBM弹道参数的精度进行了分析,得出了具有一定理论意义和工程应用价值的结论。

关键词：离散信号战术弹道导弹预警模型

火光烟雾条件下无人机激光探测与跟踪实验研究

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红外与激光工程 2024年第4期53卷 89-99页

作者：杨振郭阡阡刘满国焦丹陈晧辉张勇张建隆哈尔滨工业大学光电子信息科学与技术系黑龙江哈尔滨150001 西安现代控制技术研究所陕西西安710065 中国人民解放军32382部队北京100071

高能激光在打击低小慢目标时,目标容易燃烧产生火光烟雾,传统的可见光和红外探测方式对目标的跟踪和瞄准在火光烟雾干扰的情况下易受影响进而导致目标失跟。提出了一种基于主动激光雷达体制的高精度探测和瞄准方法。首先,对火光烟雾条... 详细信息

高能激光在打击低小慢目标时,目标容易燃烧产生火光烟雾,传统的可见光和红外探测方式对目标的跟踪和瞄准在火光烟雾干扰的情况下易受影响进而导致目标失跟。提出了一种基于主动激光雷达体制的高精度探测和瞄准方法。首先,对火光烟雾条件下无人机表面的激光反射特性进行理论分析和仿真模拟,以此设计了基于APD的单光子激光雷达探测系统,获得了仿真探测概率随激光脉冲能量变化的理论曲线;其次,构建了基于InGaAs-SPAD的光子成像探测系统,进行了无人机室内实验。实验结果表明:在无火光烟雾条件下,基于距离像跟踪的目标质心位置相较于基于可见光图像跟踪的目标质心位置平均角偏差小于0.55 mrad,基于距离像序列的跟踪轨迹与基于可见光图像序列的跟踪轨迹基本一致,证明了Mean-Shift跟踪算法用于距离像的跟踪的可行性。在距离30 m处的模拟烟雾干扰条件下,采用选通延时滤除烟雾干扰能够获得轮廓清晰的目标距离像。在模拟火光干扰条件下,跟踪框中心X、Y坐标偏离目标质心约为0.58 mrad和0.39 mrad。

关键词：火光烟雾无人机激光探测距离像稳定跟踪

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基于半实物仿真环境的系统误差分析研究

系统仿真学报 2019年第1期31卷 53-58,64页

作者：张舵刘满国章校刘平安何宜轩西安现代控制技术研究所

针对某型反坦克导弹半实物仿真环境中构成环节复杂多样,出现误差呈现不同类型的问题,提出了一种基于该环境下的系统误差分析方法。通过分析仿真计算机、飞行运动模拟器、目标模拟器与仿真专用接口的构成特征与误差特性,得出仿真计算机... 详细信息

针对某型反坦克导弹半实物仿真环境中构成环节复杂多样,出现误差呈现不同类型的问题,提出了一种基于该环境下的系统误差分析方法。通过分析仿真计算机、飞行运动模拟器、目标模拟器与仿真专用接口的构成特征与误差特性,得出仿真计算机的延时误差,飞行运动模拟器的机械安装误差,目标模拟器的延时误差与仿真专用接口的传输误差。通过对比各环节局部误差得出误差对仿真结果的影响。提出系统误差补偿方法,对该半实物仿真系统进行修正,通过仿真试验数据得出补偿修正有效。

关键词：仿真系统误差分析误差影响补偿修正

基于图像处理与时频分析的跳频信号频率估计算法

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弹箭与制导学报 2024年第3期44卷 81-86页

作者：王欣怡刘满国李柯达陈立功西安现代控制技术研究所陕西西安710065

针对电子侦察领域,复杂电磁环境中跳频信号频率估计的问题,结合图像处理技术提出一种基于时频分析的频率估计算法。首先基于干扰噪声与跳频信号时频特性的差异,通过BM3D与形态滤波的方法对时频图像中含有的高斯白噪声及扫频干扰进行滤除... 详细信息

针对电子侦察领域,复杂电磁环境中跳频信号频率估计的问题,结合图像处理技术提出一种基于时频分析的频率估计算法。首先基于干扰噪声与跳频信号时频特性的差异,通过BM3D与形态滤波的方法对时频图像中含有的高斯白噪声及扫频干扰进行滤除,其次组合采用灰度化、Roberts边缘检测、Hough变换等图像处理手段对信号的时频图像进行处理以突出目标信息,最后通过像素点搜索、阈值处理等方式定位时频脊线的确切位置,估计信号频率。仿真结果表明,该算法能够初步实现信噪比≥-8 dB且在低信噪比条件下保持估计均方误差处于10-5量级范围的信号频率估计,可完成对于低信噪比条件下跳频信号频率的估计。

关键词：电子侦察跳频信号频率估计图像处理时频分析

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