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旋转捷联式图像制导技术及应用

系统工程与电子技术 2024年

作者：蒋滨安郭佳晖凌冲钱立志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

捷联式图像导引头结构紧凑、可抗高过载、成本相对低廉，契合精确制导炮弹“小型化、抗过载、低成本”需求。然而，炮弹飞行时自旋引起的弹体章动和进动，加大了弹目视线角与弹体姿态角解耦难度，长期制约捷联式导引头在制导炮弹上应用... 详细信息

捷联式图像导引头结构紧凑、可抗高过载、成本相对低廉，契合精确制导炮弹“小型化、抗过载、低成本”需求。然而，炮弹飞行时自旋引起的弹体章动和进动，加大了弹目视线角与弹体姿态角解耦难度，长期制约捷联式导引头在制导炮弹上应用。本文提出了一种针对旋转捷联图像制导炮弹的弹目视线角提取方法，设计了带有视场角约束的旋转捷联式图像末制导方案：通过解算全攻角方程，在导引头视场内提取了虚拟速度矢量，闭环了制导回路；构造了含视场角约束的非线性滑模面和正切型障碍李雅普诺夫函数，采用间歇控制，实现了目标视场内稳定锁定；引入了自适应扩张状态观测器，对目标运动进行估计和补偿，减小弹体抖震现象。该方案通过数值仿真和实弹飞行验证，命中精度达到预期指标要求。这是国内外首次采用“算法隔离”的方式实现旋转捷联图像制导炮弹的精确制导控制。

关键词：图像制导旋转捷联姿态隔离视场角约束障碍李雅普诺夫函数

采用矩谐分析和支持向量机的地磁导航基准图构建方法

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西安交通大学学报 2010年第10期44卷 47-51页

作者：乔玉坤王仕成张金生张琪孙渊第二炮兵工程学院精确制导与仿真实验室西安710025

为便于在地磁导航工程应用中进行载体磁场和地磁场变化的修正,提出了一种采用矩谐分析和支持向量机的地磁基准图构建方法.在导航区域中心采用矩谐分析法来预测基准数据,包括地磁场剩余值计算、地理坐标转换、地磁分量转换、矩谐系数求... 详细信息

为便于在地磁导航工程应用中进行载体磁场和地磁场变化的修正,提出了一种采用矩谐分析和支持向量机的地磁基准图构建方法.在导航区域中心采用矩谐分析法来预测基准数据,包括地磁场剩余值计算、地理坐标转换、地磁分量转换、矩谐系数求解及中心区域基准数据预测等,以提高地磁基准图的精度并利于修正;在导航区域边缘采用支持向量机法来预测基准数据,包括核函数选取、参数优化、模型训练及边缘区域数据预测等,以减弱边界效应的影响;采用粒子群优化算法对支持向量机参数进行优化,以提高算法的运算效率.试验结果表明,该方法可提高所构建地磁基准图的精度,降低算法的运行时间.

关键词：矩谐分析支持向量机粒子群优化地磁导航基准图

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高精度地磁场模拟系统的设计与研究

宇航学报 2014年第11期35卷 1284-1290页

作者：吕志峰张金生王仕成李婷第二炮兵工程大学精确制导与仿真实验室西安710025

根据地磁导航半实物仿真中磁场环境仿真需求,建立了高精度地磁场模拟系统,通过试验说明了系统中建立零磁空间的必要性并验证了磁屏蔽筒的屏蔽效果,同时对系统的准确性和实时性进行了试验研究。仿真结果表明,在考虑响应时间的前提下,系... 详细信息

根据地磁导航半实物仿真中磁场环境仿真需求,建立了高精度地磁场模拟系统,通过试验说明了系统中建立零磁空间的必要性并验证了磁屏蔽筒的屏蔽效果,同时对系统的准确性和实时性进行了试验研究。仿真结果表明,在考虑响应时间的前提下,系统能够准确实时地模拟飞行航迹上的地磁总场值,能够为地磁匹配导航半实物仿真提供真实可信的磁场仿真环境。

关键词：地磁场模拟系统地磁导航零磁空间精度实时性

总磁场强度梯度模作为匹配特征量的基准图制备技术

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系统工程与电子技术 2009年第4期31卷 881-885页

作者：王仕成王哲张金生乔玉坤第二炮兵工程学院制导与仿真实验室陕西西安710025

基准图制备是地磁匹配制导的关键技术之一。提出用总磁场强度梯度模作为地磁匹配特征量,根据研究的实际需要,从四个方面分析了地磁场梯度模作为匹配特征量的优势;在选定区域制作了以总磁场强度梯度模作为特征量的基准图,在基准图上提取... 详细信息

基准图制备是地磁匹配制导的关键技术之一。提出用总磁场强度梯度模作为地磁匹配特征量,根据研究的实际需要,从四个方面分析了地磁场梯度模作为匹配特征量的优势;在选定区域制作了以总磁场强度梯度模作为特征量的基准图,在基准图上提取了特征参数并进行了分析。结果表明:在选定区域,以总磁场强度梯度模作为特征量生成的基准图特征丰富、起伏程度大,较之以地磁总场强度为特征量生成的基准图优势明显。

关键词：地磁匹配制导基准图制备总磁场强度梯度模匹配特征量特征参数

基于半实物仿真的地磁导航等值线匹配算法评估

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北京航空航天大学学报 2015年第2期41卷 187-192页

作者：王仕成吕志峰张金生卢兆兴第二炮兵工程大学精确制导与仿真实验室西安710025

影响地磁导航匹配算法性能的因素很多,而现阶段算法的评估完全依靠计算机仿真,其可信性有待进一步验证.以等值线(ICCP)算法为研究对象,首先从理论上分析影响算法性能的因素;然后搭建了地磁匹配导航半实物仿真系统,通过引入磁场仿真环境... 详细信息

影响地磁导航匹配算法性能的因素很多,而现阶段算法的评估完全依靠计算机仿真,其可信性有待进一步验证.以等值线(ICCP)算法为研究对象,首先从理论上分析影响算法性能的因素;然后搭建了地磁匹配导航半实物仿真系统,通过引入磁场仿真环境和磁传感器,提高了仿真的可信度;最后从测量噪声、匹配长度、匹配区域和惯导误差4个方面对ICCP匹配算法的性能进行半实物仿真试验分析.仿真结果表明,通过半实物仿真试验可以对算法的抗干扰性、算法匹配长度的确定、匹配区域的选择以及惯导误差的影响做出有效评估,从而推动地磁匹配导航及匹配算法的工程化进程.

关键词：地磁导航等值线(ICCP)算法地磁场仿真环境半实物仿真算法评估

一种地磁匹配制导基准图制备方法及其有效性评价

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系统工程与电子技术 2008年第11期30卷 2207-2211页

作者：王哲王仕成张金生苏德伦乔玉昆第二炮兵工程学院制导与仿真实验室陕西西安710025

针对地磁匹配制导基准图制备的需求,采用Surfer8.0软件提供的12种插值算法对选定区域离散总磁场强度测量值进行了网格化处理,生成所需的地磁基准图;提出了适用于地磁匹配制导的数据网格化有效性评价标准,并依据所提出的评价标准对使用1... 详细信息

针对地磁匹配制导基准图制备的需求,采用Surfer8.0软件提供的12种插值算法对选定区域离散总磁场强度测量值进行了网格化处理,生成所需的地磁基准图;提出了适用于地磁匹配制导的数据网格化有效性评价标准,并依据所提出的评价标准对使用12种方法所生成的地磁基准图进行了评价。结论表明:在选定区域,克里格法和径向基函数法生成网格化数据指标较好,这两种方法可以生成精度较高的网格化数据。

关键词：地磁匹配制导基准图制备插值算法有效性评价 Surfer8.0

基于SIFT和INIR的地表未爆子弹药检测方法研究

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兵器装备工程学报 2024年第5期45卷 299-304页

作者：闫小伟石胜斌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

采用基于SIFT(尺度不变特征变换)算法的可见光同源图像配准检测方法解决地表未爆子弹药检测问题,并通过试验验证了该方法的可行性,但也发现存在虚警误判的问题。在同源图像配准检测的基础上,提出了基于SIFT和INIR(图像邻域信息重建)的... 详细信息

采用基于SIFT(尺度不变特征变换)算法的可见光同源图像配准检测方法解决地表未爆子弹药检测问题,并通过试验验证了该方法的可行性,但也发现存在虚警误判的问题。在同源图像配准检测的基础上,提出了基于SIFT和INIR(图像邻域信息重建)的可见光-红外异源图像差异性检测方法,该方法有效解决了误判漏判的问题。对比试验表明,异源图像差异性检测方法的检测精度相较于同源图像配准检测有了较大提升,但也导致无人机载荷平台单次工作时间大幅减少,为下一步地表未爆子弹药目标的准确识别定位提供了有力的技术支撑。

关键词： SIFT算法图像邻域信息重建异源图像未爆子弹药

基于Legendre函数的超高阶次地磁场建模方法

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中国惯性技术学报 2012年第3期20卷 333-338页

作者：王仕成刘元元孙渊郑玉航张金生第二炮兵工程大学精确制导与仿真实验室西安710025

Legendre函数是超高阶地磁场模型球谐展开的重要组成部分,是解决高纬度地区数据溢出问题的关键。针对Legendre函数在超高阶地磁场建模中的解算问题,从Legendre函数的递推方法出发,优化了Legendre函数的解算过程,提高了效率和精度,解决... 详细信息

Legendre函数是超高阶地磁场模型球谐展开的重要组成部分,是解决高纬度地区数据溢出问题的关键。针对Legendre函数在超高阶地磁场建模中的解算问题,从Legendre函数的递推方法出发,优化了Legendre函数的解算过程,提高了效率和精度,解决了数据溢出问题,并给出了Legendre函数的递推过程、函数值和精度检验值。仿真结果表明,该方法提高了磁场模型数值稳定性及精度,为建立更高阶次的地磁场模型和地磁导航基准图的制备提供理论依据。通过将模型计算的各磁场要素与EMM2010模型相比较,验证了方法的有效性,并生成了全球的地磁图。

关键词：地磁场模型球谐模型地磁导航 Legendre函数

基于主磁场长期变化模型的地磁导航基准图时变修正

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中国惯性技术学报 2011年第5期19卷 543-548,552页

作者：孙渊张金生王仕成乔玉坤张盈第二炮兵工程大学精确制导与仿真实验室第二炮兵96669部队

地球主磁场长期变化是影响地磁导航基准图时效性的一个重要因素。提出一种以模型预测值对基准图进行时变修正的方法,利用主磁场长期变化模型解决临近空间地磁导航基准图的时变修正问题。基于WMM2010建立地球主磁场长期变化模型,在此基... 详细信息

地球主磁场长期变化是影响地磁导航基准图时效性的一个重要因素。提出一种以模型预测值对基准图进行时变修正的方法,利用主磁场长期变化模型解决临近空间地磁导航基准图的时变修正问题。基于WMM2010建立地球主磁场长期变化模型,在此基础上建立中国地区临近空间(海拔高度30 km)的主磁场长期变化模型,利用该模型计算出的地磁场分量长期变化率对基准图时变进行修正。仿真实验结果表明,修正后的地磁导航基准图的匹配概率可以达到90%以上,相比修正前有显著提高,且修正前后间隔时间越长效果越明显。利用主磁场长期变化模型修正后的地磁导航基准图具有良好的适配性。

关键词：临近空间地磁导航主磁场 WMM2010 长期变化建模基准图修正