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多矢量姿态测量算法研究综述

北京航空航天大学学报 2024年第5期50卷 1427-1437页

作者：吴美平刘一麟郭妍于瑞航国防科技大学智能科学学院长沙410072

将矢量测量转化为姿态测量,该问题在姿态估计中被称为Wahba问题。介绍了最小化Wahba问题的损失函数的不同算法,包括最优四元数估计器(ESOQ)、四元数估计器(QUEST)、快速最优姿态矩阵(FOAM)、矩阵的奇异值分解(SVD)等广泛使用的算法,以... 详细信息

将矢量测量转化为姿态测量,该问题在姿态估计中被称为Wahba问题。介绍了最小化Wahba问题的损失函数的不同算法,包括最优四元数估计器(ESOQ)、四元数估计器(QUEST)、快速最优姿态矩阵(FOAM)、矩阵的奇异值分解(SVD)等广泛使用的算法,以及基于快速线性四元数姿态估计器(FLAE)、黎曼流形等近年来提出的算法。给出了简单的计算原理与推导过程,并通过计算机仿真对照,归纳各类算法在计算旋转矩阵时的计算精度、鲁棒性。针对姿态测量算法应对当前应用场景的性能需求,简要介绍其在惯性测量单元(IMU)动态对准、协同集群视觉定姿、图像拼接等方面的适用可能和工作原理,并在此基础上简述了姿态测量算法当前的缺陷与未来的发展趋势。

关键词： Wahba问题视觉定姿图像拼接人体动作测量协同导航

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基于相变材料的非易失光子多值器件研究

光子学报 2024年第1期53卷 222-229页

作者：宋兵王金融张亨宇孙振源李清江国防科技大学电子科学学院长沙410073

结合相变材料与马赫-曾德尔干涉仪调制器结构,设计了一种包含ITO微加热器的非易失性光子多值器件,通过对相变材料的结构参数进行仿真,优化了器件的调制窗口。同时对ITO微加热器的结构进行仿真设计,使微加热器的效率更高,更容易实现器件... 详细信息

结合相变材料与马赫-曾德尔干涉仪调制器结构,设计了一种包含ITO微加热器的非易失性光子多值器件,通过对相变材料的结构参数进行仿真,优化了器件的调制窗口。同时对ITO微加热器的结构进行仿真设计,使微加热器的效率更高,更容易实现器件的多值调制。测试表明,该器件在施加电脉冲的过程中实现了超过32个状态(5 bit)的多值调制。这种电调制的非易失性光子多值器件为大规模的非易失性可配置光子硬件神经网络提供了基础的单元。

关键词：非易失性光子器件马赫-曾德尔干涉仪相变材料硒化锑氧化铟锡多值

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基于迭代二次优化算法的低截获波形序列设计

电子与信息学报 2024年第5期46卷 2048-2056页

作者：刘强张敏郭福成殷加鹏胡卫东国防科技大学电子科学学院长沙410073

对抗条件下,低截获雷达通过发射特殊波形防止非合作电子侦察系统截获和检测其发射信号,是现代雷达技术的重点研究方向。该文旨在降低电子侦察系统的功率截获概率,在保证目标的辐射能量基础上,针对短时傅里叶变换(STFT)宽带数字侦察接收... 详细信息

对抗条件下,低截获雷达通过发射特殊波形防止非合作电子侦察系统截获和检测其发射信号,是现代雷达技术的重点研究方向。该文旨在降低电子侦察系统的功率截获概率,在保证目标的辐射能量基础上,针对短时傅里叶变换(STFT)宽带数字侦察接收机特点,从能量的时频分布的角度将波形设计技术应用到无源对抗领域。首先,建立STFT宽带数字侦察接收机检测低截获模型,利用2次优化模型,将低截获问题转变为恒包络序列迭代优化问题;然后,为了获得较好的自相关性能,利用辅助标量,将优化模型转化为2次和形式,结合迭代算法得到了所提低截获波形序列;最后,讨论了计算复杂度。从仿真结果上看,所提序列比常见相位编码信号在相同的接收信噪比下具有更优的低截获能力,另外,引入Pareto权对所提序列的自相关特性进行控制,有效地提高了设计灵活性。

关键词：低截获雷达波形设计迭代2次优化

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静水压下水声吸声材料研究进展

科学通报 2024年第17期69卷 2368-2379页

作者：韦叶金赵宏刚王洋钟杰孙垚郑周甫杨海滨温激鸿国防科技大学智能科学学院长沙410003

随着声呐技术的快速发展,潜艇等水下装备的声隐身要求变得越来越高.水声吸声材料是实现水下装备声隐身的重要手段之一,多年来持续受到广泛研究.相比空气声,水下声波传播更快、波长更长,低频有效吸声更加困难.此外,水下装备的下潜深度逐... 详细信息

随着声呐技术的快速发展,潜艇等水下装备的声隐身要求变得越来越高.水声吸声材料是实现水下装备声隐身的重要手段之一,多年来持续受到广泛研究.相比空气声,水下声波传播更快、波长更长,低频有效吸声更加困难.此外,水下装备的下潜深度逐步增大,水声材料需要承受很大的静水压力.已有研究表明,静水压力对吸声材料的声学性能影响显著,实现高静水压下低频宽带吸声的材料设计是该领域的技术难题,需进一步深化吸声机理分析和优化设计工作.本文首先介绍了当前水声吸声材料在静水压下的分析方法,总结了材料的主流吸声机理以及静水压力对吸声的影响,并从材料设计方面综述了抗静水压吸声材料的研究现状,最后展望了静水压力下吸声材料的研究趋势和挑战,以期推动静水压下水声吸声材料的发展.

关键词：水声吸声材料抗静水压吸声机理分析方法材料设计

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天基光学遥感动目标智能检测技术综述

遥感学报 2024年第7期28卷 1681-1692页

作者：肖超安玮李朝旭李博扬应昕怡林再平国防科技大学电子科学学院长沙410073

天基光学遥感动目标检测旨在对遥感卫星视频中具有连续运动特性的目标进行定位和分类,比如遥感视频卫星中的运动车辆、舰船和飞机。随着遥感视频卫星技术和深度学习技术的快速发展,基于模型驱动的传统遥感动目标检测方法正朝着基于数据... 详细信息

天基光学遥感动目标检测旨在对遥感卫星视频中具有连续运动特性的目标进行定位和分类,比如遥感视频卫星中的运动车辆、舰船和飞机。随着遥感视频卫星技术和深度学习技术的快速发展,基于模型驱动的传统遥感动目标检测方法正朝着基于数据驱动的深度学习方法进行演变,以完成高可靠、高时效、高性能的天基光学遥感图像动目标检测。本文介绍了光学遥感视频卫星的发展现状,并对基于模型驱动和基于数据驱动的光学遥感动目标检测方法进行了总结,梳理和分析了光学遥感动目标检测技术的发展历程。最后,在此基础上对光学遥感动目标检测的未来发展趋势进行了展望。

关键词：天基光学遥感运动目标检测卫星视频模型驱动数据驱动神经网络时空信息无监督学习

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路面不平度对遥控武器站伺服性能的影响分析

中国科学：技术科学 2024年第6期54卷 1137-1148页

作者：谢馨张连超郑杰基李宝宇范大鹏国防科技大学智能科学学院长沙410073

随着车载遥控武器站遂行作战任务的不断增加,对遥控武器站行进间射击精度提出了越来越高的要求,而车辆在行进过程中由不平整路面引入的基座扰动,会给武器火线稳定精度带来极大的影响.针对路面不平度扰动对遥控武器站稳定性能影响机理不... 详细信息

随着车载遥控武器站遂行作战任务的不断增加,对遥控武器站行进间射击精度提出了越来越高的要求,而车辆在行进过程中由不平整路面引入的基座扰动,会给武器火线稳定精度带来极大的影响.针对路面不平度扰动对遥控武器站稳定性能影响机理不明的问题,本文在分析遥控武器站系统组成、工作原理及关键技术指标基础上,建立了包含驱动、传动、控制以及路面不平度随机扰动的遥控武器站系统机电耦合全局动力学模型,分析不同路面等级、不同车速下路面不平度扰动对系统稳定精度的影响,搭建路面不平度随机扰动模拟测试平台,验证理论分析和数值仿真的有效性.仿真和实验结果表明,当车速为18 km/h时,在稳定平台作用下,稳定误差几乎不随路面等级的变化而变化.当车速为36和72 km/h时,随着路面等级提高至E级以上时,系统稳定误差呈近似指数增长,且速度越高,稳定精度恶化得越严重.

关键词：遥控武器站路面不平度机电耦合全局动力学模型稳定精度

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边界层厚度对超声速流动燃烧的影响研究

工程热物理学报 2024年第2期45卷 597-604页

作者：许大羽汤涛于江飞汪洪波孙明波国防科技大学空天科学学院高超声速冲压发动机技术重点实验室长沙410073

本文以超燃冲压发动机燃烧室为背景,利用三维GPU并行程序,验证了火焰面模型的精确性,模拟了不同边界层厚度状况下超燃冲压发动机燃烧室内流动和燃烧的变化,并探讨研究了边界层厚度对流动、混合和燃烧等过程的影响。结果表明,对于来流边... 详细信息

本文以超燃冲压发动机燃烧室为背景,利用三维GPU并行程序,验证了火焰面模型的精确性,模拟了不同边界层厚度状况下超燃冲压发动机燃烧室内流动和燃烧的变化,并探讨研究了边界层厚度对流动、混合和燃烧等过程的影响。结果表明,对于来流边界层厚度,尤其是厚度大于喷孔直径时的综合影响,认为超燃冲压发动机燃烧室内的厚边界层有助于燃料的掺混,但是对燃烧效率有负面影响。

关键词：超燃冲压发动机火焰面模型边界层超声速

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基于任务剖面的法向量位置模型阻尼切换算法

中国惯性技术学报 2024年第5期32卷 433-440页

作者：曾观林冯国虎薛驰国防科技大学智能科学学院长沙410073

为提升潜航器深远海复杂环境下的导航定位精度,提出一种基于任务剖面的法向量位置模型的阻尼切换算法。设计了外阻尼、内阻尼和无阻尼之间的阻尼切换策略,将潜航器机动状态和多普勒计程仪(DVL)测速精度共同作为阻尼切换判据,引入模糊控... 详细信息

为提升潜航器深远海复杂环境下的导航定位精度,提出一种基于任务剖面的法向量位置模型的阻尼切换算法。设计了外阻尼、内阻尼和无阻尼之间的阻尼切换策略,将潜航器机动状态和多普勒计程仪(DVL)测速精度共同作为阻尼切换判据,引入模糊控制器以增强系统的鲁棒性。算法提高了系统的环境适应性并减小了频繁阻尼切换引起的超调量。基于任务剖面设计了三种典型场景:潜航器大机动、洋流剧烈波动和遇到反潜声呐关闭DVL,蒙特卡洛仿真验证了算法的有效性。基于北极实际航行数据的离线测试表明,相对传统外阻尼与无阻尼切换方法,所提方法的定位误差均方根和最大值分别减小15.09%和9.33%。

关键词：法向量阻尼任务剖面水下导航长航时

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考虑分离特性的包带式星箭连接结构优化设计

宇航学报 2024年第5期45卷 680-691页

作者：于宝石张大鹏唐雨张文沁雷勇军国防科技大学空天科学学院长沙410073 空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室长沙410073 火箭军工程大学西安710025

针对高鲁棒性包带式星箭连接结构(CBJ)优化设计问题,提出一种兼顾结构的连接承载性能与分离冲击响应的包带式星箭连接结构轻量化设计方法。优化设计基于包带结构三维非线性有限元参数化模型,以连接框与夹块径向截面尺寸参数为设计变量,... 详细信息

针对高鲁棒性包带式星箭连接结构(CBJ)优化设计问题,提出一种兼顾结构的连接承载性能与分离冲击响应的包带式星箭连接结构轻量化设计方法。优化设计基于包带结构三维非线性有限元参数化模型,以连接框与夹块径向截面尺寸参数为设计变量,以结构静力学承载性能与动力学分离冲击为约束,以轻量化为目标。针对优化中设计空间高维度、非规则导致的算法收敛困难问题,提出了基于近似模型与序列采样策略的约束序列近似优化(CSAO)算法。结果表明:算法可实现在复杂设计域内迅速收敛至最优解,相较于初始设计,优化结构的质量降低了5.62%,同时,结构连接刚度提升了19.27%,卫星下裙解锁冲击降低了18.52%,在满足性能约束的条件下减重效果明显,验证了提出方法的有效性。设计的优化构型兼顾了连接与分离特性,具有一定的工程应用价值。

关键词：包带式星箭连接结构轻量化设计连接刚度冲击响应序列近似优化