层叠型缓冲靶板对弹载测试仪的保护作用研究

使用空气炮模拟火炮发射时的高过载环境对弹载测试仪进行测试时,弹丸撞击靶板会产生尖峰脉冲对测试仪造成严重的损伤,为提高测试仪的存活性,展开对缓冲靶板层叠方式(不同材质的靶板相互叠加的叠层结构)的研究。通过撞击动力学理论描述弹丸对靶板的压缩和侵彻行为,并结合动量守恒和能量守恒定律计算出靶板参数和传递到靶板上的冲量的关系。使用ANSYS/LS-DYNA建立弹丸正侵彻靶板模型,弹丸速度为200 m/s、质量为5.5 kg,仿真结果表明:3层总厚度450 mm的泡沫铝+泡沫铝+橡胶组合方式能有效消除尖峰脉冲并缩短弹丸对靶板的作用时间,加速度均值约为7 000g,脉宽为2.8 ms。受条件限制,空气炮试验采用弹丸质量为5.5 kg、速度为150 m/s,并将缓冲靶板的单层厚度减小到100 mm,结果表明:在泡沫铝+泡沫铝+橡胶组合方式下,弹丸结构和测试仪功能完好,加速度均值约为27 000g,脉宽为0.55 ms。

贝叶斯优化与集成学习在弹载雷达目标识别中的应用

空空导弹在打击低空、超低空目标时,弹载雷达区分目标和杂波的性能下降。本文针对弹载雷达目标识别问题,应用多种集成学习算法和贝叶斯优化算法,建立了多个目标识别模型,测试并对比了模型性能。通过特征提取、数据标准化和特征选择,构建了优选特征的目标杂波数据集。使用贝叶斯优化算法进行调参,构建了XGBoost、LightGBM和CatBoost目标识别模型并测试。测试结果表明,XGBoost、LightGBM、CatBoost的目标识别效果优于随机森林、支持向量机和AdaBoost。选择XGBoost、LightGBM和CatBoost和随机森林为基分类器,构建了Stacking目标识别模型并测试。测试结果表明,Stacking的目标识别准确率达到98.88%,优于组成它的四个单一模型,但运行效率大幅降低。综合来看,CatBoost的目标识别准确率达到98.03%,虽不是最优,但其测试时间为0.011 s,运行效率的优势更明显。

同步感应线圈发射器弹载存储测试技术研究

该文提出多级同步感应线圈发射器弹载存储动态测试技术。首先,基于电磁场理论定量分析了同步感应线圈发射器发射过程中存在的强脉冲和高过载环境;其次,设计具有抗电磁干扰且抗高过载能力的弹载存储测试装置,并分析了装置的屏蔽效能和承载能力;最后,研制带弹载存储测试装置的测试弹,并开展了30级同步感应线圈发射器动态发射试验,得到同步感应线圈发射器动态过程中磁感应强度数据和加速度数据,与仿真数据吻合,且误差可控制在4.7%,同时揭示了发射始末测试弹存在“规律碰撞”效应和“周期章动”现象。

基于生成对抗网络的弹载图像盲去模糊算法

低速旋转弹导引头具有抖动和旋转等运动特性,使得其采集图像存在严重的模糊特点,直接影响了后续图像算法对目标识别的准确性,进而影响制导精度。针对以上问题,提出一种基于生成对抗神经网络的盲去模糊算法。利用复合运动模糊仿真系统,实现了对弹载图像抖动和旋转等运动模糊的模拟,并制作弹载图像模糊数据集。使用卷积神经网络作为生成器和判别器的基本架构,并设计多个损失函数共同优化网络,以减小图像在修复复原过程中的噪声并保持图像平滑。实现了弹载图像的去模糊,并获得更加稳定、清晰的图像序列。实验结果表明,该算法的去模糊效果在峰值信噪比、结构相似性指标上比现阶段其他算法更好,更符合人类视觉的主观感受,具有工程应用价值。

基于QT的多型号弹载记录仪回读系统设计

弹载记录仪在军事和航天领域发挥着重要作用。然而,不同的弹载记录仪在数据上传方式、编帧结构和回读指令等方面可能存在差异,这导致传统的回读系统无法满足其多样化的需求。为解决这一问题,设计了一种基于QT的多型号多功能数据回读系统。该系统支持多种接口传输方式,用于读取不同型号的弹载记录仪数据。同时,它可以根据不同型号的记录仪设置相应的读取指令,并实时绘制回读过程中的数据曲线。回读完成后,系统能够分离处理不同编帧方式的数据。试验验证表明,该系统能够有效实现针对不同型号记录仪的数据回读、数据绘制和数据分离等功能。该系统的设计显著提高了回读过程的效率和灵活性,具有较强的工程实用价值。

弹载芯片在强冲击环境下的损伤边界

针对弹载芯片结构在强机械冲击环境下冲击响应谱损伤边界不确定和不准确的问题,将芯片等效为单自由度无阻尼系统并进行冲击响应分析,建立结构应力响应与伪速度冲击响应谱之间的联系;对弹载芯片结构在不同频率范围内冲击载荷下的响应进行分析,构造损伤边界并通过临界加速度信号对冲击响应谱损伤边界进行修正;采用有限元仿真软件对冲击载荷下的弹载芯片结构进行仿真分析,结果表明,临界应力值与修正后损伤边界符合较好。研究结果可以为集成电路在强机械冲击环境下的可靠性设计和失效分析提供理论依据。

弹载双基前视SAR俯冲段成像制导路径优化研究

弹载双基前视合成孔径雷达(Missile-Borne Bistatic Forward-Looking Synthetic Aperture Radar,MBFL-SAR)可实现俯冲段全程二维高分辨率成像,还可实现导弹间的协同作战,提高制导精度。针对此构型下发射机轨迹直接影响双基成像分辨率的问题,分析了MBFL-SAR构型下的俯冲段二维分辨率特性,结合导弹的运动特性,在二维分辨率及导弹运动学对弹道的约束下,把导弹的三维加速度变化量作为优化变量,构建了与场景内分辨率夹角相关的目标函数,利用参数自适应的改进遗传算法进行发射机弹道优化仿真。与现有的基于线性衰减模型的轨迹设计方法相比,本文所提的轨迹优化方法可更好地满足高分辨率成像的要求。

快速抵近弹载巡飞器设计及作战应用

针对美国正在积极推进的分布式作战,采用快速抵近的察打一体弹载巡飞器对关键目标实施快速、持续监控与侦察以及精准打击,是有效应对周边环境威胁的重要前提手段。综述巡飞器发展现状,分析弹载巡飞器作战需求。设计一型以常规导弹为运载器,巡飞器为智能侦察、打击载荷,且具备快速抵近能力的察打一体弹载巡飞器系统,并搭建系统组成框架,构设突防、侦察、攻击、干扰4种作战应用,为抵近侦察、打击提供一种可行性方案。

基于弹载图像的Transformer目标跟踪算法

基于弹载图像自寻的经典目标跟踪方法依靠传统特征提取方法通常只能提取到有限的特征,表征能力不足,算法易受弹载图像中目标尺度变化、相似目标以及复杂背景等因素干扰而导致跟踪失效。由于Transformer凭借强大的全局建模能力被广泛应用于目标跟踪领域。结合弹载图像仿真实验平台提出基于弹载图像的Transformer目标跟踪算法,算法由特征提取、特征融合以及预测头三部分组成。首先,在特征提取部分分别使用Swin-Transformer网络的前三层对输入的初始模板和搜索区域提取深度特征。其次,为了充分利用初始模板信息,借助交叉注意力模块对提取的特征进行特征增强处理。然后,将提取后的特征进行拼接并送入编码器、解码器模块进行特征的融合。最后,输出的特征经过回归和分类头进行目标定位。算法在弹载图像数据集上进行实验,跟踪成功率达到73.87%,跟踪速度达到56.79帧/s。相较于经典的KCF算法,文中算法充分利用Transformer注意力机制的特性在跟踪成功率以及精度上提高了18.01%和23.14%,大幅提升算法的鲁棒性。

弹载红外探测器对拦截弹的探测能力分析

在弹载平台上加装红外探测器,从而对拦截弹进行探测和预警,是提高弹载平台突防和生存能力的创新性手段。本文针对弹载红外探测器对拦截弹的探测能力,分析了拦截弹的红外辐射特性,并推测了用于探测拦截弹的红外探测器参数。同时,根据探测概率和输入信噪比的关系以及基于辐射差的信噪比模型推导了探测概率模型。在此基础上,分析了对末段、中段防御拦截弹的探测需求,从探测概率、作用距离两个方面对弹载红外探测器的探测能力进行了分析。分析结果表明:弹载红外探测器对末段拦截弹具有较强的探测能力,对于中段拦截弹只有在日照区能够保证探测需求,而在日影区只在一定探测视角下具备探测能力。

弹载SINS/GPS组合自对准方法

针对弹载大动态推力、爆炸冲击与高速飞行无姿态辅助的SINS/GPS组合系统初始对准问题,引入基于惯性系动态初始对准方法,剖析大动态场景下影响姿态角对准精度的主要因素,提出用大动态特征值实现对准开始时间与结束时间的自动辅助判断策略。试验与仿真结果表明,SVD和TRIAD两种算法都对大动态SINS/GPS组合自对准具有一定的适应性;大动态特征值决策辅助的SVD算法能提高过程机动下姿态角对准精度,较TRIAD算法和无动态特征值辅助下的SVD算法的动态适应能力更强、精度更高,尤其是在采用中低等精度的SINS空中动态下SINS/GPS组合自对准精度较地面静态或地面晃动下自对准精度高。

NAND Flash协处理系统弹载记录仪

针对弹载存储系统在复杂测试环境中存储速度和可靠性受限的问题,提出基于协处理系统配合同步NAND Flash以提高存储速度和存储系统可靠性的小型弹载记录仪。该记录仪采用协处理系统与主控制系统协同工作的方式,主控制系统完成数据采存和上位机互联,协处理系统完成对Flash的操作与控制。通过分析传统弹载记录仪的优化方向,在协处理系统中加入了三种技术:以整合好块地址为基础的坏块管理策略,以可控起始地址为基础的数据读取方式和以Flash存储阵列为基础的“边擦边写”的二级流水操作。改善了传统弹载记录仪中坏块管理降低存储速度及系统触发条件判断不稳定导致数据丢失等问题。仿真与实弹测试结果表明,基于NAND Flash协处理系统的弹载记录仪实现了以6.4 GHz的采样率对8通道的模拟信号进行采集,可应用于高过载试验中弹道相关参数在较高数据传输速率情况下的可靠性采集与存储。

复杂运动下弹载雷达杂波建模方法

旋转是制导导弹为消除推力偏心、增强弹体飞行稳定性、提高打击精度所采用的一种重要手段。在导弹旋转飞行过程中,会产生马格努斯效应和陀螺效应,使旋转导弹具有特殊的动力学特性,这种特性表现为弹体除了绕自身的对称轴旋转外,还会产生进动与章动,弹体的复杂运动使杂波特性发生变化。本文提出一种对弹体的自旋、进动和章动进行精确建模的方法。仿真结果表明:与理想的正侧视模型相比,该方法能更加准确刻画导弹的运动特性,对弹载平台下的杂波进行更精确化的建模。

BDS/GPS融合模块弹载定位系统设计

针对航空航天、军工领域内火箭、导弹等飞行器的有关结构部位在飞行工况下脱落或分离的定位需求,设计了一套高性能的弹载定位系统。BDM910模块作为该系统的首要功能核心,通过RNSS模块实时与卫星通信获取自身位置信息,通过RDSS模块可以实现对地面北斗接收终端的短报文通信。GD32F450VIT6单片机对此过程中产生的信息数据进行提取、编帧处理。系统在一定程度上解决了武器装备、运载火箭等大型仪器设备在高温、高冲击、超高速等恶劣环境下工作的定位问题,经静态与动态综合性环境试验考核,定位误差在5 m左右,且集成度高,整机体积仅为200×140×104 mm^(3)大小,具有定位精度高、通信实时性强的特点。

应用于大功率弹载微波组合的相变储热模块设计

近年来,随着弹载电子设备集成度越来越高,内部热耗不断增加,如何实现设备的高效热管理,成为制约弹载电子设备进一步发展的重大难题。该文提出了一种应用于大功率弹载微波组合的相变储热模块,通过仿真分析手段研究了储热模块主体结构对储热模块整体储热性能的影响。综合考虑可制造性、质量、储热能力等多方面因素后,确认了储热模块的结构形式和最终选用的相变介质材料。利用增材制造技术加工出储热模块样品,并搭建热测试平台完成了该样品的散热效果评估。实验表明,在60℃环境下,模块总热耗为211 W,工作10 min后,模块表面最高温度为104.1℃,满足组合使用要求。该储热设计技术有效地解决了模块短时大功率下温升过高的问题,在弹载电子设备热管理领域有着广阔的应用前景。

基于频域插值的大角度俯冲弹载SAR成像方法

弹载合成孔径雷达(SAR)在大角度俯冲运动阶段,由于其复杂的飞行特性,回波信号存在严重的耦合性和空变性,这将导致传统的聚焦算法失效。针对这一问题,提出了一种改进的极坐标格式(PFA)频域成像算法。首先建立大角度俯冲弹载SAR的斜距模型,并对距离历程进行泰勒级数展开,然后利用级数反演法推导高精度的回波二维频谱。在二维频域,将高阶交叉耦合项进行二维分解,并在此基础上推导出新的频域二维插值映射函数,极大提升了聚焦成像的效果。相对于传统PFA,文中算法更适用于大角度俯冲弹载SAR,并通过仿真实验验证了其有效性。

弹载双基前视SAR构型参数优化设计方法

弹载双基前视合成孔径雷达(missile-borne bistatic forward-looking synthetic aperture radar,MBFL-SAR)构型,可实现接收平台俯冲段全程二维高效高分辨成像。相比于机载、星载双基构型,弹载双基构型具有不易受攻击、轨迹设计灵活、合成孔径时间短等优势。但是由于导弹机动性较强,对成像时间要求较高,这使得传统的机载/星载双基构型设计方法不适用于弹载前视双基构型。本文首先在MBFL-SAR几何模型基础上,基于梯度方法分析该构型的分辨率计算方法;然后,结合二维分辨率的特点,分析构型参数对二维分辨率的影响规律,提出一种参数降维的构型设计方法,在提高构型参数设计效率的同时,能够有效缩短成像时间;最后,通过基于典型工作参数的仿真实验验证了该方法的有效性。

可水声定位的水下弹载测试系统设计

为了获取水下弹体发射全过程的多通道飞行姿态数据,并且针对水下弹体发射入水后难以搜寻的问题,设计了一种可水声定位的水下弹载测试系统。采用STM32F103C8T6作为主控芯片,控制系统多通道数据采集、存储与超声波脉冲信号的发出。设计了功率放大电路和阻抗匹配电路,提高了系统工作效率。经过测试,加载在换能器上的激励电压峰-峰值达134 V,可驱动换能器发出超声波。实验结果表明,采集系统可以连续高精度地采集弹体全过程飞行数据,在水下3.8 m可探测到目标,达到实际使用要求。

一种弹载宽带全向天线及其馈电方式

针对遥控测控领域对弹载全向天线的技术需求,提出了一种特殊的印刷偶极子全向天线及其宽带馈电方式。左右2个辐射振子片分别位于印制板两面,通过左辐射振子向一侧延伸带有匹配枝节的微带传输线,巧妙地通过金属化过孔连接了电缆的内芯,将电缆金属外皮另一侧的辐射片焊接在一起。通过这种新颖的馈电方式改善了天线的阻抗匹配,有效地拓展了天线带宽,使得天线在小直径下(5 mm)实现了1.42~2.02 GHz宽频带全向辐射,相对带宽达到34.88%,大大高于相同直径普通偶极子的相对带宽,且在带内增益大于1.6 dB,水平面方向图的不圆度小于1.5 dB。该天线具有宽频带、结构简单紧凑、体积小、质量轻和易加工装配等优点,具有良好的工程应用前景。

基于弹载环境的相变蓄热结构设计研究

针对弹载雷达高功耗、轻质化的发展趋势,采用相变材料提升系统热容量,并分析讨论了相变材料对热控效果的影响。首先根据应用需求设计出独立式与集成式两种相变装置;然后利用试验方法分析了不同重力方向及高热流密度局部均热措施的热控效果;最后,通过仿真方法分析了定重量和定体积条件下,相变装置对热控系统的影响。研究结果表明:相变装置可以显著抑制高热流密度器件温升,在重量体积等限制条件下具有显著优势。