数字样机在导弹系统中的应用现状与展望

为了适应各自应用环境与性能要求,各种导弹越来越向着功能多样化、结构复杂化、模块集成化的方向发展,使导弹物理样机的各种研制成本大大增加;由于目前国际局势复杂且不稳定,对导弹的产品设计、生产与维护提出了更高的要求;在此背景下,通过数字样机取代物理样机是适应未来发展的方向;首先,对数字样机的概念进行了论述,总结了数字样机特点及其分类;随后,介绍了国内外导弹设计生产过程中对数字样机应用的发展现状;针对各种导弹对数字样机的需求与实现途径,阐述了构建数字样机的关键技术;最后,根据对导弹装备全寿命周期要求以及管理规范化的分析,对数字样机的发展趋势进行了展望。

利用积分比值的旋转弹体地磁测姿方法

针对目前大量常规弹药低成本姿态测试的需求,微惯性传感器存在的漂移特性不能提供长时间稳定姿态角的问题,本文提出了利用三正交磁传感器的积分比值姿态测试方法。推导了磁传感器输出信号之间的积分比值与弹体俯仰角的理论公式,采用多点的统计特征比值代替单点特征比值。对积分比值法进行了适用性分析,分析了积分误差及偏航角误差造成的俯仰角查表误差;通过仿真对比分析,在低信噪比情况下,积分比值法比三正交比值法的解算精度高了5倍左右。半实物实验结果表明:积分比值法的姿态角解算误差在±0.6°以内。该姿态解算方法抗干扰能力强,数据利用率和姿态解算精度高,是一种简单有效的弹体测姿方法,能够满足旋转弹体的姿态测试要求。

干式离合器钢片摩擦传热的有限元分析

离合器在运行时产生的摩擦闪温是研究离合器热失效的重要参数。工程上通常采用热电偶埋入法测量离合器摩擦表面的温度。为了探究实际工况下离合器中温度场的分布,在真实测量时为传感器的选择和测点的布置提供有效依据。通过理论和有限元方法对干式离合器在某些工况下进行热分析,得到了该工况下钢片内距摩擦表面不同深度处的温度-时间曲线和钢片内部某深度处在不同压力、转速下的温度时间-曲线,并对各因素对温度的影响进行了分析。

利用地磁与红外辐射融合的姿态估计方法

针对目前导航控制系统多元化、新型化、低成本的要求,提出了一种利用地磁与红外辐射融合的姿态估计方法。在分析地球红外辐射场的组成及其产生机理的基础上,采用普朗克黑体辐射定律构建红外传感器的姿态测量模型,并将其与地磁三分量姿态测量模型结合,推导了红外与地磁复合的姿态测量模型。基于推导出的红外与地磁复合测量模型,设计了自适应扩展卡尔曼滤波切换姿态估计算法。研制了红外与地磁复合姿态测试系统的半实物装置,利用三轴转台开展了半实物验证实验。所提出的方法在加入红外屏蔽的情况下能够迅速进行调整,将俯仰角、横滚角、航向角估计误差分别保持在±1°、±1.5°、±1.5°以内。该姿态估计方法大大降低了姿态角的估计误差,表明红外与地磁复合的测姿方法有效可行,抗干扰能力较强。该方法适用于旋转弹体的姿态估计。

长波红外辐射弹体姿态测试系统

针对大量低成本旋转弹姿态测试的需求,设计基于STM32的红外辐射姿态测试系统,从而提高系统的测试精度和可靠性。首先,采用MODTRAN大气辐射计算软件对中纬度夏天晴朗无云情况下的红外辐射进行仿真计算,通过曲线拟合的方法建立红外辐射姿态测试模型,解算弹体俯仰角和横滚角。然后,设计了姿态测试系统的半实物装置,合理选型红外辐射传感器,设计传感器调理电路;利用STM32F4微处理器设计多通道数据采集存储模块,对测试系统的软硬件模块分别进行了调试。最终,在三轴转台上利用半实物装置模拟旋转弹体的姿态变化,并解算姿态角。结果表明,俯仰角和横滚角误差均在±1.5°以内,解算精度较高,结构设计简单、体积小、成本低,满足旋转弹体姿态测试的要求。

基于交互式多模型的UWB定位算法及实验研究

超宽带(UWB)定位技术凭借其众多优势在室内定位领域高速发展。但是真实环境中存在大量的复杂运动行为以及环境中本身存在的基础设施,往往会对定位技术的稳定性,尤其是在连续性方面造成很大影响。针对单一模型不能适应存在多径干扰、非视距干扰等复杂环境影响的问题,提出了将交互式多模型(interacting multiple models,IMM)算法引入UWB定位算法中,通过3个UWB基站进行了实际动态定位实验验证,利用交互式多模型算法通过对4种模型进行融合后对实验数据进行解算,计算的定位精度均方根误差(RMSE)为0.301 m,该结果表明,交互式多模型算法可以有效地提高UWB标签位置定位精度,具有实际的指导意义。