变前掠翼无人机气动特性和动力学建模与仿真

在无人机空中气动特性优化建模问题的研究中,变前掠翼无人机具有很复杂的动力学特性,由于存在固有的气动弹性发散和变体过程强气动耦合以及力学环境的诸多不确定因素,使得无人机本身的动态特性相当复杂,而利用经典牛顿力学对单一刚体建模难以清楚反映变体飞行过程的动态响应。在介绍变前掠翼布局无人机动特性的基础上,对无人机机翼变掠过程的5种典型构型的气动性能进行了数值计算,为分析动力学特性提供依据;采用Kane方法建立了机翼前掠过程中多体动力学系统的数学模型,推导了六自由度非线性动力学方程,得到了简化解耦后的纵向动力学方程并进行了仿真验证,结果表明系统是稳定的,可为变前掠翼布局飞行器的动力学分析和飞行控制系统的设计提供参考。

超视距遥控无人机飞行控制台设计与实现

为了给无人机地面站系统操纵人员提供实时、准确、直观和形象的飞行信息,文章依据超视距遥控无人机的特点和人机交互界面设计原则,设计并实现了超视距遥控无人机飞行控制台;飞行控制台以嵌入了GL Studio控件的LabWindows/CVI为主要开发平台,采用UDP协议进行实时通信;项目测试表明飞行控制台的设计达到了系统指标要求,满足了地面站对飞行控制台的功能性需求。

关于提高无人机飞控系统生存力的研究

无人机在完成高度、长航时飞行任务时,随着飞行时间的增加,飞行控制系统出现故障的概率也在不断增加,具体表现如飞行控制计算机故障、舵机故障、舵面损伤以及机载传感器故障等。为了使无人机在受到非致命性损伤和故障情况时,仍能够完成侦察任务或安全返回,需要研制一种高可靠性、高生存力的飞行控制系统。

基于GL Studio的无人机地面站天线控件设计与实现

为了实现良好的人机交互,并对无人机宽带数据链进行实时直观地监控,搭建了基于GL Studio的无人机地面站天线控件,并详细介绍了其设计开发原理和方法。GL Studio生成的地面站控件不仅具有良好的可移植性,而且还可以与多种软件开发平台实现很好的融合。

复杂战场电磁环境建模与电磁态势可视化技术

复杂电磁环境建模与可视化研究在民用通信、军用电子战领域的应用不断发展,准确、科学、直观地描述复杂战场电磁环境,对于指挥人员把握战场态势,作出准确判断、科学决策,意义重大。以此为背景,重点研究了雷达辐射源探测范围及空间多辐射源形成的空间合成场强,建立了雷达辐射源探测范围的数学模型,推导了空间多辐射源场强合成算法;提出了虚拟战场环境的快速构建方法,并给出了仿真系统的设计框架;结合混合采样的雷达探测范围面绘制方法,在虚拟战场仿真平台,实现了自由空间及干扰环境下雷达辐射源探测范围三维可视化,并利用区间映射的办法,结合Open GL强大的色彩渲染能力,实现了多辐射源空间合成场强的态势展示。

基于信息融合的战场态势显示技术

针对制导武器仿真系统对于准确实时表现战场态势信息、精确显示战场态势的现实需求,分析了制导过程中态势信息的融合方法,通过改进加权平均法及优化小波变换完成数据与图像融合处理,采取Vega Prime与OpenGL混合编程方式,完成制导战场态势实时显示的功能,在态势可视化中,实时完成弹载传感信息的融合解算及效果显示,并完成制导过程融合前后数据的精度分析,结果表明达到良好的三维态势显示的效果,且融合后的仿真数据与图像更为精确。

实时仿真设备驱动程序开发技术研究

传统仿真、设计方法不能很好地结合在一起,降低了工作效率。基于xPC的实时物理仿真平台完成系统的设计、仿真比用传统方法方便快捷很多,但支持的实时仿真设备很少,很难采购,使用受到很大限制。利用一种新的实时物理仿真设备的驱动开发技术快速开发了PCL-816H数据采集卡的驱动程序,通过滤波算法有效地降低了采样噪声,提高采样精度,实时性强,占用资源少,最大限度地挖掘了系统的性能,达到设计要求。成功应用于某型号无人机的半实物仿真试验,大大加快了该型号无人机的研发进程,节省了研发费用。

交互式电子技术手册中关键技术的研究

针对目前传统纸质文档杂乱无章,难以管理,交互式电子手册(Interactive Electronic Technical Manual,IETM)应运而生,其融合了数据库、计算机多媒体和网络等技术的优势,以交互的方式与用户沟通。研究了IETM中的2个关键技术难点的解决方法,即在IETM手册中导入二维CAD图以及三维动画。使用regsvr32.exe程序注册,将相应控件即Deep Exploration和eDrawings添加到系统所需要的模块中,进行调试,并且最终完成以VC++6.0为平台,将三维动画及二维CAD图进行导入,对IETM进行了又一步的完善,使其不仅能够更人性化、智能化地与用户交流,并且对于文档的查询、运用以及管理更加方便、快捷。

基于COM技术的虚拟仪表ActiveX控件开发

针对虚拟仪表仿真系统的研究与应用现状,分析了几种开发Windows环境下虚拟仿真界面的第三方软件平台,并将其性能进行了评价与比较。介绍了利用GL Studio软件的编程方法,提出了基于采用真实感照片及程序实现表盘的方法生成ActiveX控件的方法。结合实例实现了基于COM技术的虚拟仪表码盘的控件开发,实现了虚拟仿真界面与第三方软件平台所开发的应用程序的有机融合。该实现方法在某发动机测试系统中证明具有良好的实时性与通用性。

低空突防实时仿真中DED数字地图的地形提取技术研究

DED地形文件格式是MutiGen公司的专有数据格式,尚无关于其数据存储格式的详细说明,为在低空突防实时仿真系统中应用DED地形数据构建地形探测雷达模型、验证突防算法,通过实验分析得出DED地形文件信息存储格式,给出了地形数据提取与坐标转换的算法,有效地克服了低空突防实时仿真中缺乏大范围高精度地形数据的问题,解决了数学仿真和视景仿真地景完全匹配的难点问题。

基于非结构动网格的多体分离数值仿真研究

发展了一种新的动网格弹性变形方法。将非结构动网格技术与六自由度运动方程相结合,应用于察/打一体无人机机载武器自由投放问题。求解非定常Euler方程时引入GMRES隐式方法,模拟了无人机平台的航空炸弹投放过程,获得了包括弹体空间轨迹和受力情况等在内丰富的运动信息,确定了投放过程中载机的安全性。通过算例,证明了本文方法的有效性和合理性,并且验证了本文仿真条件下载机的安全性。

基于改进蚁群算法的多批次协同三维航迹规划

针对基本蚁群算法容易陷入局部寻优、收敛速度慢的缺陷以及解决多批次协同航迹规划问题的需要,提出了基于改进蚁群算法的多批次三维航迹规划算法。该算法采用基于加权排序的信息素更新规则,扩大各优劣蚂蚁的差异,提高了算法收敛速度,并采用了一种信息素挥发系数的随机自适应调节方法,在确保收敛速度的同时使算法具有全局寻优,解决了基本蚁群算法容易过早陷入局部最优缺点;在此基础上,引入蚂蚁子群间多约束条件下的协同进化策略,解决了多批次协同三维航迹规划。仿真结果表明:改进的蚁群算法在运算效率和收敛性上明显优于基本蚁群算法,多批次协同航迹规划能有效提高无人机的作战效能。

雷达恒虚警检测系统仿真

恒虚警(CFAR)处理技术对常采用机载下视或类似工作条件的PD雷达进行目标检测非常重要,文章首先对恒虚警检测原理进行论述,重点讨论单元平均CA-CFAR,最大选择GO(greatest of)-CFAR和最小选择SO(smallest of)-CFAR这三种均值类恒虚警处理方法,建立其数学模型。接下来对接收机噪声信号进行模拟,同时建立目标信号模型,并将所产生的噪声信号与目标信号相叠加仿真雷达系统的接收信号,注入所建立的恒虚警模型中进行检测仿真,给出仿真结果的分析,试验证明了仿真系统的有效性。

混合混沌多进制扩频系统的蒙特卡罗分析

多进制扩频可以很好地提高通信抗干扰能力,但是其要求扩频码的数量要足够多,针对这一问题,提出了采用混沌映射序列的多进制扩频抗干扰方法.针对单个低维混沌映射产生的混沌序列存在抗攻击能力差、密钥空间小、保密性不理想等缺点,产生了新的混合混沌序列,并且和基于m序列、Gold序列的传统直接扩展频谱系统的抗干扰能力进行对比.仿真结果表明,混合混沌多进制扩频系统具有很好的抗干扰性(16进制混合混沌序列扩频系统抗干扰能力比传统直扩系统优10dB),且其解决了传统序列数量不足的问题.

一种基于三维直方图和RFKCN的图像分割方法

该文提出了一种基于三维直方图和抑制式模糊Kohonen聚类网络(RFKCN)的图像分割方法.该方法分为2步,第1步是像素的模糊化,通过模糊均值和模糊中值构造两幅冗余图像;第2步是通过冗余图像和原始图像组成一个三维特征矢量集,并利用RFKCN聚类网络对该特征矢量集进行聚类,从而达到图像分割的目的.由于新方法不仅利用了图像像元点的灰度分布信息,而且充分考虑了像元点之间的灰度相关信息及其模糊信息,构造出三维特征空间,根据各信息间的竞争性、冗余性和互补性,进行有效的融合,增加了聚类分割的精确度.理论分析和实验表明,该方法具有良好的分割性能.

基于共轭酉ROOT-MUSIC的一维散射中心提取算法

提出一种新的共轭酉Root-Music算法,并应用于雷达目标的一维散射中心提取。通过合成复观测数据及其共轭,有效利用共轭数据信息,提高一维散射中心分辨率。利用前后向空间平滑修正技术,构造中心复共轭对称矩阵,使其具备厄尔米特特性,通过酉变换使前后向自相关矩阵映射为实值矩阵,进行实值分解,提高计算效率。理论分析和仿真结果表明该算法在提高分辨率的同时有效降低了运算量。

复杂电磁环境预测系统设计与实现

针对雷达、北斗卫星导航等依赖电磁波的系统都避免不了对电磁波传播特性的分析问题,提出了基于统计模型的电磁环境预测方法,以及基于抛物方程的预测方法,并推导出抛物方程计算总的传播损耗等于传播因子和损耗因子对电磁波场量的叠加,设计了电磁环境预测系统。最后以海战场电磁环境为例进行了仿真,结果证明该方法对陆海空等典型地海场景中的复杂电磁环境电磁波场强或接收功率的预测是非常有效的,具有较好的理论研究和应用价值。

基于波束空间的MUSIC超分辨ISAR成像

研究ISAR成像模型,针对MUSIC(多信号分类)成像算法中运算量大、分辨门限高,且散射点数目难以确定等局限性,提出基于波束空间的MUSIC(BMUSIC)超分辨成像算法。利用新的盖世圆盘方法准确判定散射点数目,通过波束空间处理,有效地降低了计算复杂度,同时抑制了噪声影响。理论分析和仿真结果表明,该方法在提高计算效率的同时,减小了算法对噪声的敏感度,改善了成像质量。

区域电磁环境的动态特性表征

区域电磁环境中各种电磁干扰辐射信号种类繁多、调制体制各异,信号参数的动态变化,传播路径及其相应影响的不确定性,表现为电磁信号在时间、能量上相互干扰发生异常变化造成电磁环境动态性异常激烈,导致区域内接受设备系统性能下降。针对这一问题,提出基于分形理论与数学形态学相结合的方法,研究区域电磁环境动态特征,利用分形维数表征电磁环境动态性。首先,基于信号基础理论对区域接收点处电磁信号的集合进行建模;其次,利用数学形态学滤波原理对接收的电磁信号集合进行交替滤波,滤除电磁信号中的脉冲噪声和白噪声;最后,运用分形理论求解电磁环境接收点集合的关联维数,并对计算结果进行仿真分析,表明该方法能从时间、空间和能量上为电磁环境的动态性提供有利支撑。

变体飞机典型状态横航向动特性及控制研究

在变体飞机横航向动态稳定性控制的研究中,变前掠翼布局因存在固有的气动弹性发散和变体过程强气动耦合以及力学环境的诸多不确定因素,使本身的动态特性相当复杂。因强调隐身设计成飞翼布局,使稳定性下降,起飞、着陆性能变差,操纵和控制难度增大。针对上述独特变体结构,为成功解决变前掠翼布局飞行器的动态稳定性不足的问题,采用小扰动理论建立了三角翼状态无人机的横航向动力学特性模型,给出了动特性分析原理;设计了四个独立的升降副翼舵面代替常规操纵面;进而进行了仿真研究。仿真结果表明,无人机横航向是接近中立稳定或不稳定的;最后采用鲁棒特征结构配置的参数化方法,设计了横航向的控制律,仿真结果表明,上述控制律能够使系统快速达到期望的动态特性和稳定性要求,从而验证了上述方法的有效性且结果可信。可为变体飞机的动力学分析和飞行控制系统设计提供有益参考。