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欠驱动条件下自主水下航行器轨迹跟踪动态性能预设控制

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系统工程与电子技术 2024年第9期46卷 3185-3197页

作者：李晓斌徐东杨雪中国人民解放军92942部队北京100071

为满足欠驱动自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)在复杂扰动和参数不确定条件下高性能轨迹跟踪需求,提出预设动态性能及收敛时间的三维轨迹跟踪控制方法。首先,对欠驱动AUV的前向位置道进行扩维,构建面向控制的一体化... 详细信息

为满足欠驱动自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)在复杂扰动和参数不确定条件下高性能轨迹跟踪需求,提出预设动态性能及收敛时间的三维轨迹跟踪控制方法。首先,对欠驱动AUV的前向位置道进行扩维,构建面向控制的一体化多输入多输出轨迹跟踪模型。然后,结合动态过程函数与预设时间控制理论,建立动态性能预设轨迹跟踪控制系统,使得AUV轨迹跟踪暂态品质可由动态过程函数直接决定,而跟踪误差的实际收敛时间也可由单个控制参数准确预设。最后,为避免控制奇异现象和“微分爆炸”现象,控制系统设计过程中分别融入绝对值修正法和径向基函数网络(radial basis function neural network,RBFNN)拟合法。数值仿真结果表明,所提出的控制方法可显著提升欠驱动AUV的抗扰性和暂态品质,实现快速平滑的高性能三维轨迹跟踪。

关键词：自主式水下航行器动态过程函数预设时间控制理论动态性能预设轨迹跟踪控制径向基函数网络

基于DoDAF的航空装备智能保障系统体系结构建模

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系统工程与电子技术 2024年第2期46卷 640-648页

作者：苗学问董骁雄钱征文胡杨李牧东中国人民解放军93184部队北京100038

保障系统结构建模是发展和构建新一代航空装备智能保障系统的重要基础。航空装备保障系统涉及保障要素多、交联关系复杂,需从系统工程的角度开展顶层设计,并采用统一的结构框架对其体系结构进行建模表征。引入美国国防部架构框架(Depart... 详细信息

保障系统结构建模是发展和构建新一代航空装备智能保障系统的重要基础。航空装备保障系统涉及保障要素多、交联关系复杂,需从系统工程的角度开展顶层设计,并采用统一的结构框架对其体系结构进行建模表征。引入美国国防部架构框架(Departmeant of Defense Architecture Framework,DoDAF)体系结构框架,提出基于“概念-任务-能力”的体系结构开发序列,构建航空装备智能保障系统的能力、保障活动、各保障要素的信息交互及组织关系等视图模型,得到“能力层-需求层-技术层”之间的对应关系。该方法能够全面地描述航空装备智能保障系统体系结构,提高不同保障要素之间的互操作性,并将其转化为具体的设计要求,可为航空装备智能保障系统开发提供支持。

关键词：航空装备智能保障系统美国国防部架构框架基于模型的系统工程

空间目标T/R-R型雷达多视角融合成像算法

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系统工程与电子技术 2024年第9期46卷 3019-3030页

作者：郭宝锋焦丽婷李胜朱晓秀薛东方孙慧贤中国人民解放军陆军工程大学石家庄校区河北石家庄050003 中国人民解放军63963部队北京100072 中国人民解放军32398部队北京100192

针对T/R-R(transmitting receiving-receiving)构型雷达成像实际,结合空间目标的轨道先验和双基地逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像的体制优势,提出了一种基于复贝叶斯压缩感知(Bayesian compressed sensing,BCS)算法的T/R-R型雷达稀疏孔径多视角融合成像方法。所提方法在建立双站雷达融合成像模型的基础上,利用Laplace先验在复数域建立目标的稀疏模型,提高了算法的稀疏促进作用,获得了高分辨目标图像。仿真实验结果表明,所提方法不仅可实现双站雷达多视角的融合成像,还可实现双站雷达各自存在稀疏孔径条件下的多视角融合成像,进一步拓展了应用场景,可有效提高方位分辨率和成像质量。

关键词： T/R-R型雷达空间目标多视角融合成像

基于制冷型红外系统逐像元标定的空中目标红外辐射亮度计算模型

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光学学报 2024年第12期44卷 225-232页

作者：甘世奇王伟超袁光福武佩剑吴统邦中国人民解放军95859部队甘肃酒泉735018

基于制冷型红外系统焦平面阵列逐像元标定,提出了一种适用于空中拓展目标的红外辐射亮度计算模型。该模型通过对逐个像元进行单独标定得到整个焦平面阵列的响应增益系数矩阵和偏置矩阵,用于修正空间域上标定系数的非均匀性带来的误差,... 详细信息

基于制冷型红外系统焦平面阵列逐像元标定,提出了一种适用于空中拓展目标的红外辐射亮度计算模型。该模型通过对逐个像元进行单独标定得到整个焦平面阵列的响应增益系数矩阵和偏置矩阵,用于修正空间域上标定系数的非均匀性带来的误差,有效提升对空中拓展目标的红外辐射亮度计算准确度。开展大口径红外面源黑体标定实验和外场验证实验,以对模型的正确性和准确度进行验证。结果表明,与传统方法相比:在不考虑大气测量误差的情况下,所提模型计算的均匀拓展目标辐射亮度的相对误差平均减小8.58%,误差偏离程度平均减小0.60;在考虑大气程辐射和透过率测量误差的情况下,相对误差平均减小7.23%,计算误差偏离程度平均减小2.25,计算结果更接近目标真实值。本文模型可为开展空中目标红外辐射特性测量和理论研究提供有益的参考。

关键词：测量红外标定辐射亮度空中目标计算模型逐像元

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基于灰狼算法的箔条幕干扰构设方法研究

系统工程与电子技术 2024年第2期46卷 437-445页

作者：裴立冠刘经东马春波中国人民解放军91550部队辽宁大连116023

海战场环境中,箔条幕自卫干扰构设前由于未充分考虑风向、风速等因素,容易导致干扰失败,且无定量化的布放模型。针对此问题,提出一种新的箔条幕干扰构设方法。基于箔条幕干扰机理分析,构建干扰场景模型,具体包含导弹运动模型、舰船运动... 详细信息

海战场环境中,箔条幕自卫干扰构设前由于未充分考虑风向、风速等因素,容易导致干扰失败,且无定量化的布放模型。针对此问题,提出一种新的箔条幕干扰构设方法。基于箔条幕干扰机理分析,构建干扰场景模型,具体包含导弹运动模型、舰船运动模型和箔条幕形态模型;综合考虑干扰有效性和资源损耗性,提出采用灰狼算法进行箔条幕干扰构设方案求取的思路,建立相应约束条件(遮蔽有效性约束条件、质心拖引有效性约束条件和干扰能力约束条件)、目标函数和补弹策略,且采用Logistic混沌映射和反向学习策略改进灰狼算法。最终通过仿真案例分析得出以下结论:所提出的箔条幕干扰构设方法寻优速率快,可保证整个对抗过程中舰艇始终能够进行有效自卫干扰。初始时刻构设的箔条幕轴线基本与弹目轴垂直,而箔条幕质心基本处于弹目轴线附近。风向与风速对自卫干扰效果影响较小,初始弹目距离主要影响箔条弹用量,初始反舰导弹攻击方向对自卫干扰效果影响较为明显。当从舰艇尾向进行攻击时,干扰效果最好;相反,从舰艇艏向进行攻击时,干扰效果最差。

关键词：箔条幕灰狼算法干扰场景模型形态模型补弹策略

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基于压缩残差网络的雷达辐射源识别方法研究

强激光与粒子束 2024年第4期36卷 113-122页

作者：郭恩泽刘正堂崔博刘国彬史航宇蒋旭中国人民解放军63893部队河南洛阳471003 中国人民解放军63896部队河南洛阳471003

针对低信噪比条件下,现有的雷达辐射源信号识别方法存在识别正确率低、时效性差的问题,提出了一种基于压缩残差网络的雷达辐射源信号识别方法。首先,利用Choi-Williams分布的时频分析方法将时域信号转换为二维时频图像;然后,根据应用场... 详细信息

针对低信噪比条件下,现有的雷达辐射源信号识别方法存在识别正确率低、时效性差的问题,提出了一种基于压缩残差网络的雷达辐射源信号识别方法。首先,利用Choi-Williams分布的时频分析方法将时域信号转换为二维时频图像;然后,根据应用场景特点,选择卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)“压缩”范围;最后,构建压缩残差网络来自动提取图像特征并完成分类。仿真实验结果表明,在同等体量的设计下,与当前较为常用的标准CNN以及ResNet模型相比,所提模型能够降低信号识别运行时间约88%,在信噪比为-14 dB条件下对14种雷达辐射源信号的平均识别率高约5%。提供了一种高效的雷达辐射源信号智能识别方法,具有潜在的工程应用前景。

关键词：压缩残差网络时频分析雷达辐射源识别深度学习扩张卷积

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基于YOLO的航管一次雷达目标检测方法

系统工程与电子技术 2024年第1期46卷 143-151页

作者：施端阳林强胡冰杜小帅空军预警学院防空预警装备系湖北武汉430019 中国人民解放军95174部队湖北武汉430040 中国人民解放军94005部队甘肃酒泉735000

针对传统恒虚警率(constant false alarm rate,CFAR)检测方法检测率低的问题,提出一种基于YOLO(you only look once)的深度学习雷达目标检测方法。首先,利用同相正交(in-phase/quadrature,I/Q)数据匹配滤波后形成的雷达原始图像自建雷... 详细信息

针对传统恒虚警率(constant false alarm rate,CFAR)检测方法检测率低的问题,提出一种基于YOLO(you only look once)的深度学习雷达目标检测方法。首先,利用同相正交(in-phase/quadrature,I/Q)数据匹配滤波后形成的雷达原始图像自建雷达目标图像数据集。然后,改进YOLO检测模型的网络结构、特征融合策略和损失函数以提高模型的精度,并引入迁移学习思想,利用预训练的深度学习网络提取图像特征,降低了检测模型对训练样本量的要求。最后,在自建数据集上对YOLO目标检测方法进行了实验验证。航管一次雷达实测数据的实验证明:与传统CFAR检测方法和两阶段的快速区域卷积神经网络(region convolutional neural networks,R-CNN)检测方法相比,所提方法的目标检测率大幅提高,虚警率明显降低,且实现了实时检测。

关键词：航管一次雷达深度学习目标检测 YOLO

基于环量控制的虚拟舵面飞行器概念与设计综述

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航空学报 2024年第6期45卷 48-73页

作者：张艳华张登成周章文雷玉昌李林空军工程大学航空工程学院西安710038 中国人民解放军95034部队百色542899 中国人民解放军93318部队铁岭112300

利用环量控制替代机械舵面,构建的虚拟舵面飞行器在短距起降、高隐身、久航远航和机动飞行等方面具有性能优势,对未来无舵面飞翼布局飞行器的研究具有重要意义。本文通过梳理国内外环量控制技术的发展历程,明确了虚拟舵面飞行控制的发... 详细信息

利用环量控制替代机械舵面,构建的虚拟舵面飞行器在短距起降、高隐身、久航远航和机动飞行等方面具有性能优势,对未来无舵面飞翼布局飞行器的研究具有重要意义。本文通过梳理国内外环量控制技术的发展历程,明确了虚拟舵面飞行控制的发展趋势;介绍GACC翼型不同动量系数、迎角的升力特性以及单射流、双射流的气动特性,阐述了环量控制提高升力、形成虚拟舵面实现飞行控制的作用原理;基于SACOON平台在滚转、俯仰和偏航不同方向的力矩特性,验证了虚拟舵面优于机械舵面的控制效果;从环量控制翼型、气动布局、射流作动系统与射流飞控系统4个主要方面提出虚拟舵面飞行器的概念和设计思路;重点关注引气系统、舵面高效性、一体化设计、安全适应性等方面存在的问题和解决思路,推动虚拟舵面飞行器的工程应用。综述内容为环量控制技术应用于未来无舵面飞行器提供了一定的理论参考。

关键词：环量控制虚拟舵面飞行器设计升力射流动量系数

基于PVDF的装药水下爆炸能量近场测试技术与实现

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火炸药学报 2024年第8期47卷 677-685,I0002页

作者：金辉于鹏张皓博高天驰中国人民解放军91388部队辽宁大连116041

为了提高水中兵器爆炸毁伤能力评估的准确性,解决现有技术方法无法准确反映近场爆炸能量的问题,开展基于聚偏氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)的爆炸能量近场测试技术研究;利用PVDF薄膜优异的压电性能设计近场压力传感器,并开展水... 详细信息

为了提高水中兵器爆炸毁伤能力评估的准确性,解决现有技术方法无法准确反映近场爆炸能量的问题,开展基于聚偏氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)的爆炸能量近场测试技术研究;利用PVDF薄膜优异的压电性能设计近场压力传感器,并开展水下爆炸试验验证了冲击波压力采集系统的可行性。结果表明,所设计的传感器具有优良的绝缘防护和隔热效果,实现了亚吉帕级压力测量,适用于装药水下爆炸能量的近场测量;压力测量系统能在3.4倍装药半径位置处采集到峰值达500 MPa的完整压力时程曲线,测量结果与Josef Henrych经验公式计算结果的最大偏差为7.3%,最小偏差为0.3%;基于试验测量的近场压力时程曲线,得到TNT炸药在3.4倍装药半径处的平均比冲击波能为0.991 MJ/kg,验证了设计的PVDF压电薄膜传感器适用于精确测量装药的近场水下爆炸能量。研究成果可为装药水下爆炸能量精确测量提供重要方法。

关键词：爆炸力学水下爆炸近场测量 PVDF压电薄膜近场爆炸能量