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高速飞行弹丸对地成像的光路控制系统设计

高速飞行弹丸对地成像的光路控制系统设计

作者：李幸幸中北大学

学位级别：硕士

随着现代战争的信息化和智能化发展趋势,复杂战场环境下的精确打击需求引起了越来越多的重视,而在高速飞行的弹丸上对地面目标进行成像是将来目标探测和识别的一个重要发展方向,但也具有较大的难度。为了对地面目标进行高清晰成像,当弹... 详细信息

随着现代战争的信息化和智能化发展趋势,复杂战场环境下的精确打击需求引起了越来越多的重视,而在高速飞行的弹丸上对地面目标进行成像是将来目标探测和识别的一个重要发展方向,但也具有较大的难度。为了对地面目标进行高清晰成像,当弹载相机固定时,需要在成像期间借助光路的调整来适时锁定目标,本论文的任务就是设计目标成像的反射镜及其控制系统,能够根据弹丸飞行姿态快速调整光路实时对目标的跟踪和稳定。本文根据弹体空间结构特点,确定了光路补偿中的反射镜数目与反射镜结构布局,采用双平面镜光学系统对光路进行调整,其中旋转平面镜采用快速反射镜。综合考虑导弹飞行高度、飞行速度、弹体姿态等情况,推导了弹体飞行过程中的像移补偿公式。采用双级控制方案对光路进行稳定,其中一级控制系统用于抑制弹体飞行过程中所带来的干扰,二级控制系统主要控制快速反射镜的运动。针对快速反射镜在弹体飞行中遇到的扰动,比较并分析了干扰观测器PID控制和自适应鲁棒控制在一级光路稳定控制中对扰动抑制的效果。分析了快速反射镜的主要组成部分,通过分析在直线驱动电机音圈电机控制快速反射镜的机电模型,确定了快速反射镜阻尼环动力学模型。针对弹体飞行过程中所带来的扰动会导致反射镜模型的参数发生变动。选取模型参考自适应控制来控制快速反射镜的转动。针对反射镜的理论传递函数中存在的谐振峰值对系统的影响,加入补偿环节来减小谐振峰值的存在。根据指标要求确定了参考模型数据。通过对反射镜模型参考自适应控制系统的仿真,反射镜的位置输出可以跟随参考模型的输出。

关键词：高速飞行弹载成像光路稳定快速反射镜干扰观测器

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会“出汗”的超声速飞行器

知识就是力量 2024年第4期 40-43页

作者：陈玮玮(图/文) 南京师范大学能源与机械工程学院

高速飞行的飞行器,在飞行过程中会与空气剧烈摩擦,带来上千摄氏度的高温,这样的温度可以熔化或损坏飞行器。人类通过皮肤出汗,可以带走身体多余热量,来维持体温恒定。那么,能否让飞行器模仿人体“出汗”,来解决高温难题呢?会“出汗”的... 详细信息

高速飞行的飞行器,在飞行过程中会与空气剧烈摩擦,带来上千摄氏度的高温,这样的温度可以熔化或损坏飞行器。人类通过皮肤出汗,可以带走身体多余热量,来维持体温恒定。那么,能否让飞行器模仿人体“出汗”,来解决高温难题呢?会“出汗”的超声速飞行器,能经受住高温的“烤”验吗?

关键词：超声速飞行器体温恒定高速飞行出汗

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高速飞行弹丸对地成像的运动姿态预测技术

高速飞行弹丸对地成像的运动姿态预测技术

作者：李双中北大学

学位级别：硕士

信息化战争对精准打击提出了更高的要求,而对目标的精确探索和识别是精准打击的重要环节,随着战争与技术的发展,目标图像识别成为未来的一个主要关注领域。与静态成像不同,弹丸在高速飞行状态下,受到环境（气流、海拔、温度等）影响,运... 详细信息

信息化战争对精准打击提出了更高的要求,而对目标的精确探索和识别是精准打击的重要环节,随着战争与技术的发展,目标图像识别成为未来的一个主要关注领域。与静态成像不同,弹丸在高速飞行状态下,受到环境（气流、海拔、温度等）影响,运动姿态在动态变化,实时获取特定目标的清晰图像存在较大困难。本文提出了弹载相机和活动镜面相结合的技术思路,根据弹丸姿态快速调整活动镜面的成像角,实现对地面目标定点跟踪成像,重点利用抗差平方根无迹卡尔曼滤波解决弹丸姿态预测问题,为成像角控制提供输入信息。为解决镜面成像清晰稳定这一难题,经过认真研究和推导无迹卡尔曼滤波（UKF）算法后,对UKF算法进行改进,提出了基于抗差平方根无迹卡尔曼滤波算法来预测快门时间内弹丸的姿态（俯仰角）和外弹道轨迹,该算法能够在复杂的飞行环境中预测出弹丸飞行姿态和外弹道轨迹,根据预测结果通过电机调整镜面,使得目标在镜面内成像稳定,完成抓拍。通过Datcom和MATLAB/Simulink建模仿真得到大量样本数据,在弹丸飞行特点的基础上,对弹丸运动模型进行设计分析和将预测算法与运动模型结合。最后通过仿真实验,得到快门时间内弹丸的姿态角和外弹道轨迹预测值,预测值与真实值之间误差较为理想,可以实现弹丸位姿预测。

关键词：高速飞行弹载成像位姿预测无迹卡尔曼滤波抗差

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高速飞行环境下卫星导航信息滞后补偿方法

中国惯性技术学报 2011年第3期19卷 293-297页

作者：杨波王跃钢徐洪涛第二炮兵工程学院自动控制系西安710025

为了解决高速飞行环境下卫星导航信息滞后严重影响导航精度和性能的问题,研究了一种基于曲线拟合技术的滞后补偿方法。针对高速飞行环境下导航参数的变化情况,分别采用抛物线和三次抛物线来拟合卫星导航系统的输出信息,推导获得抛物线... 详细信息

为了解决高速飞行环境下卫星导航信息滞后严重影响导航精度和性能的问题,研究了一种基于曲线拟合技术的滞后补偿方法。针对高速飞行环境下导航参数的变化情况,分别采用抛物线和三次抛物线来拟合卫星导航系统的输出信息,推导获得抛物线和三次抛物线的各项系数,进而研究获得卫星导航信息滞后的补偿算法。仿真结果表明,尽管卫星导航输出的滞后时间长达0.8 s,采用该滞后补偿方法可以使捷联惯导/卫星组合导航的水平位置精度达到±0.6",高度精度达到±18.9 m,速度精度达到±0.15m/s。因此该方法能够有效补偿卫星导航系统的输出滞后,具有良好的工程应用前景。

关键词：高速飞行卫星导航滞后补偿曲线拟合抛物线

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高速飞行条件下红外探测关键技术研究

舰船电子工程 2022年第10期42卷 194-198页

作者：陈栋孟奇连细南陆军炮兵防空兵学院高过载弹药制导控制与信息感知实验室合肥230031

适应现代战场需要,红外探测技术被不断延拓应用于军事领域,高速飞行条件下红外探测关键技术日益成为国内外的研究热点。通过归纳分析高速飞行条件下红外探测系统平台、气动光学效应防护、红外图像处理等关键技术,为红外探测技术在军事... 详细信息

适应现代战场需要,红外探测技术被不断延拓应用于军事领域,高速飞行条件下红外探测关键技术日益成为国内外的研究热点。通过归纳分析高速飞行条件下红外探测系统平台、气动光学效应防护、红外图像处理等关键技术,为红外探测技术在军事领域的推广与应用提供参考建议。

关键词：高速飞行红外探测探测平台气动光学效应红外图像处理

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高速飞行的特殊载荷问题研究

飞航导弹 2010年第9期 52-57页

作者：王靖罗金玲周丹杰操小龙中国航天科工集团三院三部

对高速飞行过程中面临热环境带来的耦合载荷、复杂飞行及地面动载荷、飞行过程中的特殊载荷现象及新技术带来的载荷问题等进行了分析,对各种严酷载荷状态带来的高速飞行面临的特殊载荷问题的物理机理、载荷成因、影响规律等进行了分析... 详细信息

对高速飞行过程中面临热环境带来的耦合载荷、复杂飞行及地面动载荷、飞行过程中的特殊载荷现象及新技术带来的载荷问题等进行了分析,对各种严酷载荷状态带来的高速飞行面临的特殊载荷问题的物理机理、载荷成因、影响规律等进行了分析与归纳,并结合现阶段设计过程的方法和手段,为高速飞行载荷技术研究指出了深化发展的方向与重点,对设计及研究工作有一定指导意义。

关键词：高速飞行载荷研究严酷状态

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高速飞行中的等离子体问题

力学与实践 1981年第1期 2-7页

作者：吴承康中国科学院力学研究所

在远程弹道导弹和人造地球卫星、航天飞机或行星探测器等进入大气层时,由于极高的飞行速度,引起周围气体的高度加热,形成部分电离等离子体,对于飞行器的结构可靠性和传热,无线电通讯、飞行中的物理现象产生很大的影响.高性能航天器需要... 详细信息

在远程弹道导弹和人造地球卫星、航天飞机或行星探测器等进入大气层时,由于极高的飞行速度,引起周围气体的高度加热,形成部分电离等离子体,对于飞行器的结构可靠性和传热,无线电通讯、飞行中的物理现象产生很大的影响.高性能航天器需要长时间、小推力、极高比冲的推进系统,为此发展了电热推进、离子推进、等离子推进等新的电推进方法.本文扼要介绍三方面的问

关键词：等离子体高速飞行电磁波弹道导弹 EM 波弹道式导弹离子鞘推力器飞行器电加热器电弧加热器电子密度分布

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高速飞行物体的气动加热及激光辐照效应研究

高速飞行物体的气动加热及激光辐照效应研究

第十届全国核电子学与核探测技术学术年会

作者：强希文刘峰张建泉陈雨生西北核技术研究所

从描述对流换热的基本微分方程组出发,通过边界层分析,给出飞行物体高速飞行时的气动加热效应与飞行参数、大气环境的关系,以及飞行物体高速飞行的气动加热效应对飞行物体亮体温升的影响。并结合飞行物体的飞行状态,计算了飞行物体受连... 详细信息

从描述对流换热的基本微分方程组出发,通过边界层分析,给出飞行物体高速飞行时的气动加热效应与飞行参数、大气环境的关系,以及飞行物体高速飞行的气动加热效应对飞行物体亮体温升的影响。并结合飞行物体的飞行状态,计算了飞行物体受连续波激光辐照时壳体温度的时间关系。

关键词：高速飞行气动加热激光辐照效应

来源： cnki会议评论

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高速飞行物体的表观形状

物理 1981年第6期 321-325页

作者：叶壬癸

众所周知,由于光速有限,对于某个观测者来说,一个运动的物体由于各个部分同一时刻发出的光,不会同时到达观测者,因而其表观形状与真实形状不一样.这类问题早已有人个别地讨论过[1,2].我们这里以简要方式比较普遍地讨论一下这个问题. 设... 详细信息

众所周知,由于光速有限,对于某个观测者来说,一个运动的物体由于各个部分同一时刻发出的光,不会同时到达观测者,因而其表观形状与真实形状不一样.这类问题早已有人个别地讨论过[1,2].我们这里以简要方式比较普遍地讨论一下这个问题. 设有两个彼此以相对速度v,运动的惯性参考系s及s’,s’相对于s以速度v向右运动.两个参考系都采用直角坐标架,z及z’轴沿相对速度方向,其他两个坐标轴分别彼此平行.并且设,当两个坐标架的原点O,O’重合这个时刻,两个参考系都选为时间的零点.大家知道,这样约定的两个参考系的时,空坐标的变换就是熟知的洛伦兹变换:x一x,,一v,z,一(。一们)/(/ua’), ;,一卜一z义八丫l一产),(l)式中q一上设在。’系中有一静止的物体B.对于t系而言,此物体以速度。向右运动.我们要讨论的问题是:当静止在。系中O处的观测者看到固定在B上的Q’点落在矢径ro末端时,物体B看起来是什么样子? 让我们在B上任取一点尸,假设尸与Q’的相对位置由常矢量a联系着.当Q’位于r。处时,广木该在r处(如图示).不过,由于光总是以有限速度C传播,当分在八处所发的光到达O时,一般说来,尸在r处所发的光并不同时到达...

关键词：圆锥面方程高速飞行端面观测者表观形状立方体正方体旋转椭球面椭球面圆锥轴光线对称轴洛伦兹变换旋转双曲面