虚拟现实的人与自然场景融合的3维动画设计

为提高传统动画设计的沉浸式体验感受,提出基于虚拟现实技术的人与自然环境融合交互动画设计方案。对3维动画的虚拟场景构建进行剖析;就虚拟场景中人和自然的融和技术进行研究,重点是人的体表数据采集、骨骼数据提取和虚实场景融合;基于Unity3D软件进行人与自然融合交互3维动画设计实践,以人的手臂与火球的交互动作为例,展示了人在虚拟场景中对火球的融合和交互控制。结果表明:该设计对人机交互式的3维动画设计具有一定参考和借鉴价值。

晶体结构对螺栓声弹性应力测量的影响研究

以45#中碳钢为对象,通过不同的热处理工艺加工3种不同晶体结构的实验样品,分析不同晶体结构超声纵波和横波的声弹性效应。试验结果表明螺栓应力测量超声纵波灵敏度优于横波,材料晶体结构对声弹性的线性度以及重复性影响较大,并可通过增加应力强化循环次数进行改善,在制备的3种晶体材料中,以马氏体为主的中碳钢材料最适合于声弹性应力测试。

基于时间自动机的动力调度岗位培训仿真机理建模

针对大型风洞群中压空气系统存在调度机理复杂、岗位人员素质要求高、系统实操培训代价大等问题,实施基于时间自动机的动力调度岗位培训仿真机理建模。通过混杂系统理论提出适合大型风洞群中压空气调度的扩展时间自动机模型,基于先来先服务策略构建资源申请、机组工作等队列,建立调度器、就地执行器等核心机理模型,并采用UPPAAL工具对模型进行验证。结果表明:该模型的建立不仅为岗位人员掌握设备结构原理、积累实操经验提供有效手段,而且为建立风洞试验调度仿真系统、合理有效实施风洞动力调度岗位培训打下了基础。

基于无人值守的智能化能源管理系统

针对我国火炮智能科技与无人值守等相关技术的研究现状,提出火炮无人值守能源管理与建设方案。采用变能装置储能,实现能源合理利用与分配。利用神经网络、智能学习等技术,实现基于任务导向模型规则的知识型系统。通过故障的隔离、诊断和重构,实现能源系统的自主故障管理。结果表明:该研究能够满足地面武器能源的智能化、无人化、信息化管理要求,对未来火炮无人值守能源分系统的研究与工程化应用具有较为重要的意义。

C2SIM互操作标准发展关键问题研究

针对联合作战信息交换需求和多军兵种作战数据互联互通问题,采用指挥控制系统与仿真系统之间交互性标准(command and control systems-simulation systems interoperation,C2SIM)标准指导实现指挥控制系统、仿真系统和无人系统之间的高效互操作。概述C2SIM的地位、作用和开发概况;介绍C2SIM逻辑数据模型开发方法;从C2SIM核心本体、领域本体扩展、本体到XML Schema的转换和参考实现等方面,分析C2SIM的关键技术问题;探讨C2SIM标准在北约近年中实兵演习中的应用情况;总结C2SIM的发展和影响,为我军标准化互操作技术的构建提供方法和技术上的启发和借鉴。结果表明,该研究可有效提高军事信息系统的开发能力和质量。

一种量化因子改进型的模糊自适应PID控制算法

针对模糊PID控制下的动态性能问题,提出一种量化因子改进型的模糊自适应PID(Fuzzy-PID)控制算法。在模糊量化环节引入模糊论域量化因子在线调整函数,实现对模糊量化因子的实时调整;将传统PID控制、传统模糊PID控制和量化因子改进性模糊PID控制,分别在100 kHz和200 kHz的系统频率下,进行单位阶跃输入信号下的动态性能对比实验。结果表明:该算法在2种系统频率下均能实现无超调,调节时间不超过0.15 s,其动态性能相较传统控制算法具有明显提升。

风洞试验模型姿态精确计算

针对传统姿态角计算存在计算复杂和不准确的问题,根据理论和工程实践方法,建立向量角度坐标系,给出不同飞行姿态坐标系之间的变换与角度定义关系,能够精确计算出对应坐标系姿态角大小,并判定其方向,尤其在通道耦合计算时,使得坐标系间的姿态角计算只跟角度有关系,而跟坐标系变化次序没有关系。结果表明:该方法能简化计算过程,解决风洞实验和飞行器运动过程中姿态角求解复杂、误差大的问题。

室内巡检机器人的定位方法

针对巡检机器人在室内环境进行巡检任务时无法准确到达指定位置的问题,提出一种基于激光雷达和里程计的分区域定位方法。当机器人工作在定位精度要求不高的非目标区域时,采用激光雷达加里程计的定位算法进行导航;而当机器人进入包含指定位置的目标区域时,则利用搭载在机器人上的激光测距传感器和已知位置的地标来推算机器人的当前位姿,并根据机器人的当前误差进行位姿矫正,实现机器人在目标位置的精确定位。实验结果表明:该定位方法的位置误差<2 cm,偏转角误差<1°,满足巡检机器人的定位精度要求,具备可行性和实际价值。

一种基于多目标优化的独立微电网容量配置方法

针对独立型微电网容量配置存在经济成本和供电可靠性难以实现同时最优的问题,提出一种实现经济成本和供电可靠性最优的独立型微电网容量多目标优化配置方法。根据独立型风光储微电网系统中各分布式电源的机理构建风机、光伏、磷酸铁锂电池的数学模型,以等年值投资成本为评估指标构建独立微电网经济成本模型,功率偏差为评估指标构建出基于层次分析法的独立微电网可靠性模型,使用非支配排序的多目标粒子群算法求解系统最优容量配置。算例结果表明,该方法对独立型微电网容量配置在同时实现供电可靠性和经济性上更有优越性。

六自由度运动模拟平台设计与分析

针对实际道路测试周期长、成本高、容易受到恶劣天气影响等问题,设计一种能够用于车载光电跟踪系统进行模拟试验的六自由度摇摆台。模拟扰动测试,通过六自由度摇摆台提供扰动;对六自由度摇摆台进行结构设计、运动及频率特性分析。结果表明,该摇摆台能够推导其固有频率与机构刚度矩阵和质量矩阵的关系。

基于前馈—模糊PID策略的风洞控制器应用

针对2.4m跨声速风洞因强耦合、强非线性、大滞后等特性无法获得其精确数学模型,使用经典PID算法控制精度无法满足试验要求的问题,设计基于前馈—模糊PID策略的复合控制器,并应用于风洞试验。试验结果表明,该控制器的应用对于流场控制精度提高有良好的效果。

结合EEMD的噪声对消方法在遥测振动信号降噪中的应用

针对传统降噪方法难以兼顾飞行器遥测振动信号中细节信息损失和降噪性能之间的矛盾,提出一种集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)和噪声对消相结合的降噪方法。信号经EEMD处理得到本征模态函数(intrinsic mode function,IMF),将第1阶IMF分量和其余IMF分量的累加和分别作为参考噪声和待降噪信号;利用核方法将信号映射到高维特征空间,利用映射到高维空间中的参考噪声和待降噪信号进行噪声对消。计算机仿真结果表明:该方法在避免信号细节信息损失的前提下具有良好的降噪性能,某次飞行器试验中实测数据处理结果证明方法有效和实用。

反装甲导弹导引头抗干扰能力与关键技术发展

针对反装甲导弹面临的复杂战场环境、多样化作战目标和复杂干扰环境,分析其抗干扰能力和关键技术需求。分析反装甲导弹导引头面临的干扰威胁、抗干扰特点和不足,以科学高效提升反装甲导弹导引头抗干扰能力为目标,给出相关措施与建议。结果表明,该分析可为提升反装甲导引头抗干扰能力提供参考。

TATB对熔铸炸药烤燃过程传热及响应特性的影响研究

为提高弹药安全性,研究TATB组分含量对熔铸炸药烤燃过程传热及响应特性的影响规律。采用3D-Fluent软件对熔铸炸药烤燃过程开展仿真计算,预测不同TATB含量熔铸炸药烤燃过程的响应时间及温度,结合烤燃试验验证仿真预测炸药反应的准确性。结果表明,烤燃过程中炸药内部梯度化温度及应特性与介质的传热系数密切相关。TATB含量的增大能够通过改变烤燃条件下的响应温度和时间来提高炸药的热安全性,且通过仿真计算方法预测炸药响应温度和时间可靠性较好。

基于最优转向曲率的无人车横向控制

为提高无人车横向控制性能,提出一种基于最优转向曲率的控制方法。利用车辆运动学约束,求解最优转向曲率的解析形式;采用线性化方法证明由该控制方法构成的闭环系统在平衡点附近的零输入局部稳定性;用数值方法定量分析保证闭环系统局部稳定的车速与预瞄距离的关系;提出一定车速下的最优预瞄距离的概念,用数值方法求解最优预瞄距离与车速的关系;探讨执行机构动态特性对闭环系统稳定性的影响。仿真和实车实验结果表明:在非零输入下,无人车依然可以稳定运行。

基于信息采集的航空测试实验室数据安全监测方法

为更好地对航空测试实验室中的数据进行安全监测,设计一种新的实时监测方法。采用椭圆曲线法设定数据点传输位置,以数据监测完整性为基础构建预言模型,初步判断航空实验室测试信息的安全性。以模块化理论划分数据标准,按照多个测试数据的评估类别,在独立操作模块中设定安全监测功能需求。假定数据中存在风险发生比参数,选择似然估量函数计算概率,确定安全与风险信息分布区间。基于信息采集技术设定目标,在规定时间内按照设定阈值实时监测信息,完成航空测试实验室安全监测方法设计。应用结果表明:该方法能实现99%以上的数据监测,当存在攻击时也能够完整保留测试数据量,对航空测试实验室信息的安全管理具有重要价值。

光电经纬仪自抗扰控制方法

为提升光电经纬仪在跟踪时的响应速度和抗干扰能力,提出一种基于观测器的自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)方法。对所有已知或未知的影响直流电机工作的干扰输入进行在线估计,并通过适当的反馈控制法来补偿这些干扰;通过选取合适的观测器和控制器带宽参数,来实现良好的抗扰控制效果。仿真结果表明:基于观测器的自抗扰控制方法能有效地提高直流电机对外部干扰和内部未知参数变化的鲁棒性,具有工程应用前景。

两种新型炸药的准静态力学性能

为推动炸药在侵爆战斗部中的应用,采用万能材料试验机对HMX基压装高聚物粘结炸药(polymer bonded explosive,PBX)和DNAN基熔铸炸药的准静态力学性能进行研究。获得2种炸药在2.0×10-5 s-1~1.0×10-3 s-1应变率范围内的应力应变试验数据。结果表明:2种炸药的力学性能均具有明显的应变率效应,但前者失效应变约为后者的6倍,呈现出较大区别。基于唯象方法,建立描述2种炸药1维准静态压缩力学行为的幂指数硬化本构模型,并拟合得到本构模型参数。通过与试验结果对比表明,模型计算结果与试验结果误差小于3%,吻合较好。该研究结果可为描述2种炸药的力学行为提供参考。

无人机稳像系统研究综述

针对无人机在飞行过程中会受到机身或环境的影响而造成航拍设备的抖动,对面向无人机平台的稳像系统进行分析。在简要介绍研究背景的基础上,主要从机械稳像和电子稳像2方面进行展开,系统介绍国内外研究现状和多种典型的稳像算法,分析无人机稳像系统未来可能发展的研究方向。结果表明,该研究对无人机航拍图像的增稳及不同场景下稳像方法的选取具有一定的指导作用。

基于DoDAF的反无人机装备体系结构建模

针对当前反无人机作战研究热点,以要地反无人机装备体系需求分析为输入,基于美国国防部体系结构框架(department of defense architecture framework,DoDAF)标准,采用基于模型的体系架构(model-based systems engineering,MBSE)设计方法,构建反无人机装备体系,完成体系结构建模和方法设计,选取典型作战视角和系统视角描述模型,给出较为全面、直观的反无人机装备体系顶层概念框架,可为未来反无人机作战及装备发展提供思路与借鉴。