面向对准方案等效性分析的命中精度评定

动基座发射的飞行器存在精对准和粗对准两种方案,由于粗对准采用提前获取的失准角,时间效应的不确定性导致对准偏差较难获取,不利于制导精度分析。提出了一种基于命中精度评定的飞行器对准方案等效性分析方法,基于置信上界估计方法,通过对飞行器粗对准和精对准子样进行独立评定和对比,在评定准则下验证了两种对准方案的等效性,可有效确定粗对准状态下失准角的时间效应对精度的影响。

宽体飞机地面主轮协同转弯控制律设计

主轮协同转弯技术能有效提高飞机的地面机动性,降低主起落架在转弯过程中受到的附加侧向扭矩,减小重载飞机地面转弯半径,但目前实现此技术的前主轮转角控制律设计方法尚不明确。提出以主起落架受力为约束条件,计算不同滑行速度下的前主轮转角关系,在全速度范围内进行分段选择并离散化,据此设计前主轮协同转弯控制律,以原理样机为对象进行仿真分析,验证了该控制律能有效降低两侧主起落架扭矩和的峰值。提出的设计方法对多轮系地面运载装备的复合转弯控制律设计具有一定的理论指导意义。

系绳卫星控制系统可重构性评价指标

针对系绳卫星控制系统,展开系绳卫星控制系统可重构性评价指标的研究。首先建立了由三个子卫星组成的系绳卫星控制系统;然后针对该模型进行可重构性评价,给出可重构性评价指标,该指标不仅描述了系统的重构能力,同时还强化了可重构性评价对重构策略指导的作用,体现了重构设计对可重构性评价方法的依赖性。最后通过数值算例,分析了系绳卫星的可重构性指标,并对故障后的系统重新设计重构控制律使其保持稳定。

固体运载火箭发射轨道一种快速生成方法

通过采用牛顿迭代法快速优化发射方位角,克服了发射方位角初值偏差过大的缺陷,极大缩短了优化时间。通过采用基于特征参数网格化的程序角优化设计技术,建立了程序角设计参数数据库,在机动发射的情况下能够快速进行参数插值,避免了大量优化计算过程,有力地支持了机动发射情况下发射轨道的快速生成。最后通过仿真证明设计算法的有效性和正确性。

基于序列-图像映射的航天器智能故障诊断方法

卫星组网是未来航天的发展大趋势,要保证众星在轨安全可靠稳定运行,要求单星具备高精度的在轨自主故障诊断能力。针对航天器控制系统故障闭环传播和数据维数高的特点,结合某航天器的地面测试数据,首先对高维耦合序列数据进行处理,实现序列到灰度图像的映射,然后采用卷积神经网络完成高精度同一故障部件的故障诊断。通过将所提方法与K邻近算法、基于主成分分析的K邻近算法等非图像化机器学习算法进行对比验证,说明了所提方法的有效性。

基于Rb-Xe体系核磁共振陀螺仪的Xe极化场测量方法

核磁共振陀螺仪具有小体积、高精度、低功耗等优点,是未来高精度微小型陀螺的主要发展方向之一。原子气室内Xe核自旋的极化是衡量原子气室性能的一个重要参数,直接影响陀螺的角随机游走,因此准确快速地测量极化场有利于研制性能更优的原子气室。为了实现Rb-Xe体系的核磁共振陀螺仪快速、原位测量Xe的极化场,提出了利用Rb电子顺磁共振频移测量Xe极化场的方法。通过激励磁场翻转Xe极化场,推导了估算Xe极化场的简单公式。实验测量了在典型核磁共振陀螺仪装置中,10nT量级的Xe极化场,结果与理论计算相符。表明这种方法能够快速有效地在核磁共振陀螺仪原位测量Xe的极化场。

适用于高高原机场GPS/BDS导航快速选星算法分析

卫星导航系统是民航飞机导航的主要手段之一。因高高原机场环境复杂多变,单一GPS导航系统难以满足现实需求。基于GPS/BDS双模导航能显著提高导航性能,具有明显优势。但这将带来大的卫星冗余,增加了计算量的同时会引入更多低导航质量的卫星。为此,针对高高原机场情况,提出一种基于卫星仰角和方位角的快速选星算法,可以减少计算负担,同时自动选出高质量卫星信号,满足实际的导航需求。最后,选取4个典型的高高原机场场景对算法进行了充分的仿真实验分析。仿真结果验证了所提方法的有效性。

基于激光微多普勒的旋翼无人机探测和识别技术进展

激光微多普勒体制具有探测灵敏度高、探测参数维度多等优点,能够对低、小、慢目标以及空间目标进行远距离精确探测识别。针对低、小、慢无人机目标快速探测和精准识别的应用需求,介绍了激光微多普勒探测技术及其国内外发展现状,并在激光微多普勒调制理论模型、微动参数提取算法、一维距离高精度成像、系统与实验研究等多个方面进行了全面深入的探讨。在此基础上,对激光微多普勒探测旋翼无人机技术的研究进展进行了总结和展望。

基于数据中台的数据融合集成关键技术研究

当前开发新的业务系统往往需要从其他系统引接数据,系统之间的直接数据交互增加了系统开发的复杂性。为解决上述问题,研究基于数据中台的数据融合集成关键技术,为数据中台建设提供参考。设计数据中台技术架构,实现数据引接、数据管理和数据服务。覆盖数据生命周期,设计数据中台业务流程。瞄准数据赋能目标,提升数据融合集成核心能力,采用混合架构完成多源异构数据存储,利用数据层次模型实现数据映射,应用知识图谱进行数据关联。提出的数据中台技术架构已在实际项目中运用,达到预期效果。

飞行器关键功能单元惯性测量组合的识别

在分析飞行器装备历史故障数据的基础上,充分分析在飞行器装备长期储存和维修保障过程中,造成危害的主要因素。利用加权方法建立评估模型,对飞行器装备的主要功能单元进行重要度优先级排序。然后结合蒙特卡罗方法,通过统计分析识别出惯性测量组合为关键功能单元,为逐步实施飞行器状态维修提供参考意见。

执行器故障下无人机无人车异构编队控制

针对存在执行器故障的无人机无人车异构系统,研究了编队跟踪容错控制问题。首先,异构系统采用有向图的拓扑结构,且并非所有无人机/车都能接收到参考信号,故在充分考虑无人机/车运动学模型存在较大差异的前提下,设计了一种针对两类系统都通用的分布式信号估计器来获取参考信号的信息。然后,基于参考信号估计值,利用鲁棒自适应控制理论,提出了形式统一的分布式容错控制协议。该协议无需获取精准故障信息,就能有效地补偿故障对异构系统性能的影响,确保异构系统在故障情况下仍能按照预先设定的编队构型跟踪上外界参考信号。最后,通过仿真试验验证了所提算法的有效性。

基于SCSO-BP神经网络的卫星姿态控制系统故障预测

近年来,随着人工智能的迅速发展,基于人工神经网络的卫星姿态控制系统故障预测方法得到了越来越多的重视。在反向传播(Back Propagation,BP)神经网络中,权重和偏置是重要的可调节参数,与神经网络的预测性能密切相关。BP神经网络的初始权重和偏置为随机生成,设置不当容易导致网络在训练过程中陷入局部极值,进而影响预测性能。为了提高BP神经网络的预测性能,提出了一种将沙猫群优化(Sand Cat Swarm Optimization,SCSO)算法与BP神经网络相结合的预测方法。在训练过程中,首先通过SCSO算法对BP神经网络权重和偏置进行预训练,在此基础上,利用精调后的BP神经网络对卫星姿态控制系统周期渐变故障数据的未来趋势进行预测。实验结果表明,与原始BP神经网络预测方法相比,SCSO-BP预测方法能够有效减小预测误差,具有更好的预测精度。

基于惯性/仿生视觉/激光雷达的智能感知无人系统

针对当前缺乏对集成自主导航、目标探测、环境感知技术为一体的无人系统的研究,提出一种基于惯性/仿生视觉/激光雷达的智能感知无人系统,将基于仿生偏振视觉/惯性/激光雷达的组合导航技术、基于YOLOv7的目标探测与环境感知技术应用在无人系统上,一方面可避免战时卫星导航易被反侦察与干扰的问题,提高无人系统在复杂环境下(野外环境与封闭未知环境)的隐蔽性与自主导航能力,增强组合导航系统的稳定性与鲁棒性;另一方面针对复杂环境利用视觉相机进行智能感知,提高无人系统的目标探测以及自主避障能力。利用搭建的无人系统进行实验验证。结果表明,该方法可以实现无人系统的自主导航以及目标识别功能。与传统方法相比,提高了自主避障能力。其导航精度在野外环境下误差在1°以内。

利用健康因子的卫星电池容量估计方法

卫星在轨工作期间,准确估计电池容量对提高电源系统的安全性与可靠性有重要意义。为此,针对电池在工作过程中实际容量难以直接测量的问题,提出一种利用间接健康因子估计电池容量的方法。首先,从锂电池恒压充电模式下的电流数据中提取平均充电电流,将其作为反映电池容量变化的特征参数。在实现了锂电池健康状态表征的基础上,对比分析容量和平均充电电流随着充放电循环周期的变化曲线。然后,讨论了容量和平均充电电流之间的相关性,进而建立了容量估计模型。最后,通过从NASA锂电池数据集中提取容量和平均充电电流,划分训练集和测试集,验证了用该方法估计容量的有效性和准确性。

基于惯性传感器的免对准动作的人体上肢运动捕捉方法

基于惯性传感器的人体运动捕捉系统,通常在进行运动捕捉前需要执行特定的标准动作来完成对准,以获得IMU坐标系相对肢体坐标系的姿态。运动受限用户(如偏瘫患者)无法完成一些标准动作,而运动正常用户也不能保证均能正确执行标准动作,从而导致人体运动捕捉误差。为了克服现有方法的不足,研究了一种基于惯性传感器的免对准动作的人体上肢运动捕捉方法,该方法无需执行特定对准动作,佩戴IMU后即可直接进行运动捕捉。通过与“T-Pose”静态对准方案比较,验证了免对准动作方法的有效性,并且基于OpenGL的虚拟人体模型进行了上肢运动捕捉实验。实验表明,所提出的方法简便有效,在无须执行标准对准动作的情况下仍具有较好的人体运动捕捉效果,适合偏瘫患者等行动受限的用户使用。

高超声速飞行器红外成像系统热辐射评估模型

高超声速飞行器的红外窗口飞行时在气动加热作用下温度急剧上升,从而产生强烈的背景辐射,影响探测系统的成像质量。为了准确评估气动热效应对成像系统所产生的影响,利用蒙特卡罗方法和射线追踪方法结合的方式,分析了由于温度升高所产生的窗口辐射以及所造成的窗口透射能力的降低。据此还提出了一种提高成像信噪比的方法,使得成像信噪比在理想条件下平均提高11.2。

融合CNN-Transformer的红外弱小目标检测方法

针对远距离红外目标探测技术中存在的弱小目标特征信息提取困难、局部背景噪声干扰强导致检测算法虚警率和漏检率偏高的问题,提出了融合CNN-Transformer的单帧红外弱小目标检测算法。针对已有方法在提取红外弱小目标特征信息时感受野受限且易受到局部噪声干扰的问题,对Swin Transformer中的窗口自注意力计算模块进行改进,设计了基于可分离卷积的局部感知增强模块,兼顾对全局信息和局部信息的提取,提升骨干网络对弱小目标空间分布信息的提取能力。针对小目标特征难以在深层网络中保留的问题,设计了自下而上的多尺度特征融合模块,在不同层级的特征图之间利用注意力机制确保小目标的低层特征信息能够在高层特征图中得以保留。在公开数据集NUAA-SIRST上进行了测试,验证了本文所提算法相比已有算法取得了更佳的检测效果,同时能够兼顾对检测精度和召回率的优化。

空海一体化协同防空作战样式设计

海上舰艇编队作为海战场的主力军,受单舰雷达视距、敌电磁干扰等影响,当遭遇敌方超低空反舰导弹饱和攻击时,其防空作战面临很大压力,针对这个问题,提出利用无人机、战斗机和预警机等空中平台,以及战术数据链、天基数据链和武器协同数据链等数据链,构建空海一体化协同防空的作战样式,以提高防空武器作用距离并能有效应对战场复杂电磁环境,实现舰艇编队“尽远发现,尽远拦截”的目的。

基于双层孔结构的850nm超细径保偏光子晶体光纤

光子晶体光纤由高纯度石英玻璃制备而成,具备弯曲损耗小、环境适应性强等优点,尤其适用于恶劣应用环境下的高稳定光纤陀螺。传统光子晶体光纤内部微孔占据了较大的空间,导致光纤直径大,并且主要工作波段为1550nm,无法满足小型化、高精度光纤陀螺需求。提出了双层空气孔结构缩小光纤直径,通过微孔尺寸调节降低光纤损耗,并使光纤限制损耗具有偏振相关性,从而实现超细径保偏光子晶体光纤设计。采用“堆积拉制”法制备了Φ60/100μm光子晶体光纤样品,经截断法测试光纤损耗为6.5dB/km@850nm,偏振串音-15dB@100m。

《飞控与探测》征稿简则

《飞控与探测》是由上海航天控制技术研究所、中国宇航出版有限责任公司主办,以航天科学技术为特色的综合性自然科学学术类连续出版物。本出版物以刊载火箭、卫星、导弹及超高速飞行体等飞行控制和光电探测领域研究新进展、新成果、新技术,促进学术交流,推动成果转化,提高我国在该领域的科研装备水平为宗旨。本出版物为公开发行的双月刊,栏目有“专家特稿”“导航制导与控制技术”“遥感探测技术”“光电探测与制导技术”“惯性与伺服技术”“仿真测试与验证技术”“工艺与材料技术”“智能制造技术”“综述与动态”等。为提高出版物质量和刊出文章的学术水平,特制定本简则。凡向本刊投稿者,均视为接受以下各项规定,本刊不再特别说明。