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面向作战仿真的导引头动态成像过程模拟方法研究

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兵器装备工程学报 2024年第4期45卷 256-262页

作者：翟超凡曹红松张芝源刘鹏飞王国岩中北大学机电工程学院太原030051 北方自动控制技术研究所太原030006

作战仿真技术被广泛应用于体系仿真、武器装备研制论证以及作战效能评估,在反舰作战仿真过程中,经常需要模拟红外制导导弹对目标进行探测、追踪制导以及毁伤评估,均涉及目标区域红外图像动态生成。通过分析海上目标红外特性建立了舰船... 详细信息

作战仿真技术被广泛应用于体系仿真、武器装备研制论证以及作战效能评估,在反舰作战仿真过程中,经常需要模拟红外制导导弹对目标进行探测、追踪制导以及毁伤评估,均涉及目标区域红外图像动态生成。通过分析海上目标红外特性建立了舰船红外辐射模型,对导弹飞行中动态获取目标图像过程建立了导引头动态成像模型。基于国产数字地球仿真引擎研究了作战仿真中导引头红外成像过程模拟方法,开发了海上作战对抗仿真系统并实现了不同弹目距离、不同攻击方位的红外目标图像模拟。结果表明,提出的导引头动态成像过程模拟方法能在导弹飞行过程中对不同战场环境、不同作战目标进行实时红外成像模拟,从而为作战仿真推演提供支持。

关键词：作战仿真导引头红外辐射红外成像数字地球

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飞行模拟器运动系统误差分析与标定

系统仿真学报 2013年第8期25卷 1789-1794页

作者：马天楚刘显峰杨海宽王铮鲁文生哈尔滨飞行仿真技术研究所哈尔滨150001

为了解决飞行模拟器运动系统的精度问题,利用Creaform公司的C-Track双摄像头传感器和VxtrackTM动态跟踪模块,对某大型运输机飞行模拟器的六自由度运动平台进行运动学误差分析和标定。根据运动学方程和并联机构的闭环特性,建立运动学误... 详细信息

为了解决飞行模拟器运动系统的精度问题,利用Creaform公司的C-Track双摄像头传感器和VxtrackTM动态跟踪模块,对某大型运输机飞行模拟器的六自由度运动平台进行运动学误差分析和标定。根据运动学方程和并联机构的闭环特性,建立运动学误差模型。采用区间分析的方法对得到的测量数据进行处理,对该模型进行有效的验证。得到了结构参数是影响位姿误差的主要因素,并采用修改输入参数的方法对误差进行了补偿,取得了很好的效果,对运动系统精度提高做了有益探索。

关键词：运动模拟器运动学标定误差分析视觉测量

一种近地空间航天器相对论自主天文导航新方法

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现代防御技术 2024年

作者：詹先军王新龙孙秀聪胡晓东西安飞行自动控制研究所北京航空航天大学宇航学院

相对论导航是近年来提出的一种新型高精度自主天文导航方法，该方法通过建立星光引力偏折和恒星光行差这两类相对论效应与航天器位置、速度之间的关系模型，获得航天器的位置、速度信息。可见，关系模型的精确性直接影响相对论导航的精... 详细信息

相对论导航是近年来提出的一种新型高精度自主天文导航方法，该方法通过建立星光引力偏折和恒星光行差这两类相对论效应与航天器位置、速度之间的关系模型，获得航天器的位置、速度信息。可见，关系模型的精确性直接影响相对论导航的精度。然而，目前在建立星光引力偏折与航天器位置的关系模型时，仅考虑离航天器最近天体引力的影响，而星光引力偏折不仅与航天器到天体的距离有关，还与天体引力系数、恒星-天体间的夹角等因素有关。为此，本文以近地空间航天器为对象，综合考虑多个天体引起的星光引力偏折，建立了星光引力偏折与航天器位置的关系模型，以及恒星光行差与航天器速度的关系模型，并利用光学干涉仪测得高精度恒星角距信息，结合轨道动力学模型和最优估计算法，得到航天器高精度位置和速度信息。最后，仿真验证表明，对于地球同步轨道卫星，恒星角距测量精度为1mas时，所提方法的位置和速度误差小于100m和0.01m/s。

关键词：天文导航相对论效应星光引力偏折恒星光行差

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多目标分时打击的多群组飞行器协同制导方法

系统仿真学报 2024年

作者：李国飞李仕拓皇甫逸伦华岳阳吴云洁左宗玉北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院中国运载火箭技术研究院西北工业大学航天学院西安现代控制技术研究所

针对多目标协同打击问题，基于分布式架构提出了多群组飞行器对多目标分时协同打击制导方法，实现了各飞行器群组以设定的时间间隔依次命中各自的目标。首先，构建多群组分时打击协同变量并提出视线方向上的制导律，使各群组能够实现分... 详细信息

针对多目标协同打击问题，基于分布式架构提出了多群组飞行器对多目标分时协同打击制导方法，实现了各飞行器群组以设定的时间间隔依次命中各自的目标。首先，构建多群组分时打击协同变量并提出视线方向上的制导律，使各群组能够实现分时协同，其次，构建视线法向上的制导律使视线倾角角速率和视线偏角角速率迅速收敛，保证各飞行器能够命中目标。理论分析表明所提出的方法是有限时间收敛的，仿真结果验证了所提出方法的有效性。

关键词：协同制导分时打击多群组多目标有限时间收敛

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有限视场下的攻击时间和角度多约束制导律

北京理工大学学报 2024年第1期44卷 18-27页

作者：王江刘经纬崔晓曦范卫鹏北京理工大学宇航学院北京100081 中国兵器工业导航与控制技术研究所北京100089 西北工业集团有限公司陕西西安710043

针对精确打击任务存在导引头视场受限这一过程约束的制导问题,提出了一种考虑视场限制以及攻击角度和时间多种约束的制导律.首先,在以比例导引项实现精确命中的基础上,利用最优控制理论,采用弹目距离加权控制能耗形式的指标函数,设计了... 详细信息

针对精确打击任务存在导引头视场受限这一过程约束的制导问题,提出了一种考虑视场限制以及攻击角度和时间多种约束的制导律.首先,在以比例导引项实现精确命中的基础上,利用最优控制理论,采用弹目距离加权控制能耗形式的指标函数,设计了攻击角度控制项,并推导了相应的剩余飞行时间解析预测表达式.其次,基于最优误差动力学方法,设计了攻击时间相关的控制项,保证了攻击时间误差的有限时间收敛.同时,针对导引头视场有限的问题,分析了各控制项对前置角收敛性的影响,利用特定的限制函数确保前置角在整个制导过程中始终处于有效视场内,并给出了前置角的有界性及收敛性证明.数学仿真结果验证了所提出制导律对多约束制导问题的有效性.

关键词：最优控制攻击角度控制攻击时间控制视场约束最优误差动力学

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两型甲烷/空气燃气发生器设计与仿真研究

传感器世界 2024年第2期30卷 11-16页

作者：霍龙张小通周全宝郝亚星张伟北京航天试验技术研究所北京100074

飞行器热喷流干扰风洞试验需研制稳定可靠工作的甲烷/空气燃气发生器为其提供高温燃气。对燃气发生器进行结构设计,采用同轴直流式和同轴离心预混式两种喷注器结构,并利用数值模拟方法获得其稳态燃烧场,考察两种类型甲烷/空气火炬点火... 详细信息

飞行器热喷流干扰风洞试验需研制稳定可靠工作的甲烷/空气燃气发生器为其提供高温燃气。对燃气发生器进行结构设计,采用同轴直流式和同轴离心预混式两种喷注器结构,并利用数值模拟方法获得其稳态燃烧场,考察两种类型甲烷/空气火炬点火器的燃烧性能和燃烧室热载。结果表明,两种喷注结构条件的火炬点火器均可以满足设计要求,但同轴直流喷注方式燃烧性能表现更好,采用同轴直流式喷注方式比预混喷注方式的燃气温度及组分均匀度更高。

关键词：甲烷/空气燃气发生器结构设计数值模拟燃烧性能

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典型海上热发射动力学效应及影响因素分析

宇航总体技术 2024年第2期8卷 53-58页

作者：何丽张博宇陈世业张永阔张云巧北京航天发射技术研究所北京100076

考虑海上发射环境特殊性,分析了发射船承受的典型海浪以及风环境,针对陆基发射时运载火箭直接坐落在发射台上的裸箭热发射方式,分析了该支撑形式在海上动态环境下的射前稳定性,获得海上裸箭热发射方式的承受晃动极限。为解决陆基热发射... 详细信息

考虑海上发射环境特殊性,分析了发射船承受的典型海浪以及风环境,针对陆基发射时运载火箭直接坐落在发射台上的裸箭热发射方式,分析了该支撑形式在海上动态环境下的射前稳定性,获得海上裸箭热发射方式的承受晃动极限。为解决陆基热发射支撑方式不满足三级海况发射稳定性的问题,提出运载火箭的框架式扶稳措施,通过框架内的柔性支撑保证运载火箭的射前稳定性。构建由火箭、等效甲板、导向框架、导轨、柔性支撑、发射台等组成的发射系统动力学仿真模型,开展复杂海况条件下的发射动力学分析,获得了框架式热发射方式在典型海况条件下,不同因素对火箭出框过程飞行姿态、安全间隙等影响规律,可为运载火箭框架式热发射的海上动基座发射动力学安全性评估提供技术支撑,并用于框架式热发射方式的海上动基座环境适应性的综合评价。

关键词：运载火箭热发射动基座稳定性发射动力学

应用动态感知的卫星分布式集群管理平台设计与实现

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航天器工程 2024年第2期33卷 125-132页

作者：高曌高杨高梓贺陶滢中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094 北京空间飞行器总体设计部北京100094

卫星互联网环境中存在卫星节点资源受限、链路拓扑高动态变化和网络传输高时延等问题。针对上述问题导致的卫星节点资源利用率低、系统服务响应能力较弱、负载不均衡,提出利用容器编排技术整合卫星节点资源的卫星分布式集群管理平台构... 详细信息

卫星互联网环境中存在卫星节点资源受限、链路拓扑高动态变化和网络传输高时延等问题。针对上述问题导致的卫星节点资源利用率低、系统服务响应能力较弱、负载不均衡,提出利用容器编排技术整合卫星节点资源的卫星分布式集群管理平台构建方案。其中,重点针对Kubernetes默认资源编排调度策略无法适用于卫星互联网复杂链路环境的问题,设计一种应用动态感知的卫星分布式集群资源调度方法,通过分布式集群资源状态实时感知模块,采集卫星节点CPU、内存、磁盘及网络资源的负载情况作为评价指标,完成卫星互联网环境下不同应用Pod资源对象的优化调度。仿真结果表明:应用动态感知调度方法构建的卫星分布式集群管理平台,可以实现卫星网络环境下系统资源的合理调度,提升系统负载均衡能力,进而保证系统服务的快速响应。

关键词：卫星分布式集群资源调度容器编排技术负载均衡仿真验证

时变切换拓扑下基于虚拟误差的无人机集群分布式协同控制

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中国科学:技术科学 2024年第9期54卷 1637-1651页

作者：张兆宇段海滨北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院飞行器控制一体化技术重点实验室仿生自主飞行系统研究组

本文针对时变切换的受限通信链路条件下的无人机集群协同控制问题,设计了一种基于虚拟误差的多无人机分布式协同控制算法,研究对象设置为具有非线性耦合特性的四旋翼无人机集群.首先,使用时变切换无向拓扑来描述干扰存在的受限环境下通... 详细信息

本文针对时变切换的受限通信链路条件下的无人机集群协同控制问题,设计了一种基于虚拟误差的多无人机分布式协同控制算法,研究对象设置为具有非线性耦合特性的四旋翼无人机集群.首先,使用时变切换无向拓扑来描述干扰存在的受限环境下通信链路通断特性,将连续可微的权重函数用作邻接矩阵元素,用以描述邻居节点间通信链路的时延阻滞特性.其次,设计姿态内环控制回路的指令驱动力矩,消去非线性姿态旋转误差项,利用障碍李雅普诺夫函数证明姿态控制内环系统稳定性.此外,在外环位置控制回路中引入两个辅助控制量,利用其构造与原平动动力学系统等价的辅助误差系统.利用该虚拟误差系统设计满足推力有界性的控制输入,避免每个节点的控制系统对节点自身和邻居节点的位置及速度信息的反馈需求,将集群内全部无人机节点的虚拟位置、速度误差以堆叠形式构造位置控制回路李雅普诺夫函数,基于姿态回路的渐近稳定证明位置闭环控制系统的渐近稳定性.最后,设置仿真场景中的通信拓扑为满足一致联合准强连通的时变无向切换拓扑,引入4个四旋翼无人机节点开展分布式协同控制律的仿真实例验证,进一步将本文设计的分布式控制协议分别同其他文献中所提出的基于虚拟系统的分布式控制算法及基于滑模误差流形的控制算法相对比,验证本文所提出算法能够仅在给定中心参考速度前提下跟踪速度积分所得的虚拟领导中心轨迹,且在集群构型保持和速度一致性控制方面具有显著优势.

关键词：四旋翼无人机集群分布式控制虚拟误差法时变拓扑

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