面向机载平台的小型超导单光子探测系统

面对宽幅地形测绘和空基大气测量等应用的需求,迫切需要发展能够适应机载平台的低功耗的小型化单光子探测系统.超导纳米线单光子探测器(SNSPD)因性能优异,已被应用到量子信息、深空通信和远程激光雷达等领域.然而,常规SNSPD所需低温系统的体积和重量均较大,不易于应用到机载平台.截至目前,国际上还未出现应用于机载平台的SNSPD的相关报道.本文设计并制备了工作温度为4.2 K的SNSPD.超导探测器芯片是光敏面积为60 μm×60 μm的四通道光子数可分辨器件,通过光束压缩系统耦合到直径200 μm的光纤,在温度为4.2 K时量子效率大于50%@1064 nm.最后,测试了单个通道的时间特性,在不同光子数响应的情况下得到了不同的时间抖动,其中四光子响应时的时间抖动最小,半高宽为110 ps.该工作不仅可支撑机载应用,而且对于推动发展通用的小型化SNSPD系统及其应用具有积极意义.

用MoM-UTD混合方法分析机载平台天线间的隔离度

天线间的隔离度是机载平台电磁兼容(EMC)的重要指标之一。由于机载平台的电尺寸很大,因此单纯矩量法(MoM)很难解决。一致性几何绕射理论(UTD)虽是高频方法,适合解决电大问题,但其精度较低。该文采用MoM-UTD混合方法分析机载平台天线间的隔离度,兼顾了计算精度和速度,得到的计算结果和测量值吻合良好。

机载平台动态杂波背景下多脉冲激光距离扩展目标回波滤波算法研究

现代飞机装备机载光电探测系统,采用红外热像仪搜索空域飞机目标的方位,利用脉冲激光测距机测量目标的径向距离。机载脉冲激光目标检测是一个动态过程,当光斑在目标上移动或大气湍流折射导致回波光束偏离接收天线时,目标时有时无,导致无法稳定跟踪目标。仅利用目标回波脉冲的幅度信息进行检测,限制了激光目标的有效作用距离。在机载平台的动态杂波背景下,将脉冲激光目标视为距离扩展目标,回波信号看作目标波形像,结合时间宽度上的波形特征开展检测,可较好解决动态目标检测问题。鉴于此,文中提出了一种基于小波变换的多脉冲激光距离扩展目标回波滤波算法。实验结果表明,所提算法能够较好地保持波形特征。

基于面积灰关联算法的机载平台雷达辐射源识别方法

灰关联分析是灰色系统理论的重要组成部分,寻找合适的相似性度量方法是提高灰关联分析准确性的关键。针对原有灰关联分析的雷达辐射源识别方法的缺陷,本文研究了利用面积计算灰关联度在辐射源识别中的应用,并与传统灰关联度方法进行了比较。仿真结果表明了本文方法运用在辐射源识别上的可行性及有效性,可以有效地提高辐射源识别的正确率。

机载平台对固定目标时差定位的精度改善方法

针对高度粗略已知的地面固定目标三机时差定位问题,为提高定位精度,分别从不同的数据融合角度出发,提出了两种实用、可行的数据融合策略。首先,在传统时差定位求解算法—Chan算法的基础上,考虑将当前时刻和当前时刻之前的目标位置估计值进行融合,给出了一种简化的加权最小二乘算法(Simplified Weighted Least Square,SWLS)的定位融合方法。然后,根据跟踪滤波的思想,考虑将当前时刻和当前时刻之前的时差观测量进行融合,给出了采用扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)的定位融合策略。通过数值仿真,验证了所提出了两种定位融合策略在提高定位精度方面的有效性。

军用机载平台电子信息系统的发展趋势

先进的军用机载平台电子信息系统是提升体系作战效能的重要手段。近年来,国外军用机载平台的发展呈现出高生存、多角色、广区域和强智能的趋势,未来典型作战样式向协同、自主方向发展,军用机载平台电子信息系统在现有能力提升的基础上需要重点提升与协同应用、自主管理和新型武器支持等相关的新增能力。军用机载平台的发展、作战样式的变化、新增能力需求和基础技术的进步推动电子信息系统呈现分布协同化、自主化、武器化三大发展趋势。需要在军用机载平台新兴作战样式、分布协同、硬件微小型化、结构功能一体化、人工智能、新型武器应用等方面展开深入研究。

基于GPS/惯性导航的机载平台导引系统

在对机载设备进行靶场实验时,设备的承载平台往往需要对准目标,才能开始实验。为此,基于直升机的GPS和惯性导航系统,建立导引系统。该系统能实时解算出目标相对于机载平台的角偏差值,再通过伺服控制系统控制机载平台自动锁定目标。

基于移动机载平台的输电线绝缘子激光除冰机构设计

为了解决冬季严寒时期对输电线路及其金具的除冰作业任务,综合分析现有的除冰技术,本文提出一种基于激光技术的新型输电线路除冰方法,设计了能够在地面行走并搭载激光除冰器的激光除冰装备的基本构型和虚拟样机模型,通过合理的作业运动规划,利用激光头的旋转和俯仰运动对输电覆冰处定点激光照射使覆冰脱落,和常规除冰作业方式相比,该除冰装备移动平台采用四轮行走模式能够灵活移动,同时激光可以实现无接触式的除冰作业,再配合激光头的多自由度运动对覆冰处实现无盲区除冰,其作业效率和作业可靠性得到一定保证,该研究对于输电线路智能运维管理具有重要理论意义和实际应用价值。

基于机载平台复杂电磁环境适应性的试验方法

依据机载系统的作战对象及其面临的电磁环境威胁要素,介绍了机载平台复杂电磁环境适应性试验方法的研究内容及试验数据的处理原则,并给出了对机载平台复杂电磁环境适应性试验方法的几点意见。

机载平台综合防御响应技术概述

总结复杂电磁作战环境下现有机载平台防御手段的典型问题和综合防御响应的国内外研究现状,提出机载平台综合防御响应的体系结构、处理流程和作战使用方法,对基于地面防御策略规划、对抗效果评估的综合防御响应技术、闭环验证到机上实时防御响应决策几项关键技术进行分析,最后提出未来的研究方向。

新型机载平台

能和测试平台自主能力的有人驾驶机载平台，发展为用于研究和制造无人机(UAV)以及特殊任务飞机的新一代电子系统。

一种机载平台电磁兼容管理的动态闭锁方法

当前军用机载平台电子设备类型、数量和工作方式众多,频率覆盖范围广、发射功率大、灵敏度高,电磁兼容是影响载机作战效能的重要因素之一。针对当前电磁兼容管理技术滞后的问题,提出通过实时分析和预测载机上任务系统与用频设备的电磁干扰,来实现对电子信息装备的动态闭锁,提高电磁兼容管理的可靠性和灵敏度。

机载光电平台主被动并联复合减振技术

针对制导跟踪系统中的机载光电平台在工作时受载机振动和气流扰动引起的宽频随机振动干扰,导致稳定精度下降、图像模糊、跟踪脱靶等问题,提出主被动并联复合减振控制技术。分别采用三环伺服控制和自抗扰位置控制策略,搭建基于音圈电机的单自由度机载光电平台主被动并联复合减振系统。仿真结果表明,主被动复合减振系统可有效降低振动信号对光电平台的影响,并且加入主动减振控制后的系统可以拓宽减振频宽,抑制低频振动信号且信号幅值可在被动减振基础上再次被有效衰减2个量级以上。

某型机载任务平台自动校准算法模型的建立与应用

针对某型机载任务平台适配校准工作数据采集效率低、人为误差大、校准工作易出现反复调整、无规律可寻以及校准精度不受控等特点,本文结合该机载任务平台适配校准工作原理和方法进行了研究,建立了适配校准理论计算与调整量计算模型,并通过程序化设计和光电技术将其应用于工程化场景中的数据读取和传输,形成一套操作性好、指导性强且界面友好的自动校准测试系统,最后通过实际验证,将适配校准调整次数控制在3次以内且合格率不低于99%,可高效快捷地完成该型机载任务平台校准工作,对改进同类型校准工作具有较好的借鉴价值。

基于改进型分数阶自抗扰的机载光电稳定平台复合控制

机载光电稳定平台存在来自于摩擦、质量不平衡、运动耦合和机载环境等的干扰,严重限制了其稳定精度的提高。分数阶控制在系统动态响应和抗干扰能力方面表现良好,但在复杂扰动下无法满足高精度稳定的要求。为进一步提高机载光电稳定平台的视轴稳定精度,将分数阶控制器与自抗扰控制相结合,利用自抗扰控制的扰动观测能力和分数阶控制动态特性好、鲁棒性强的特点,设计一种改进型分数阶自抗扰复合控制策略。仿真结果和实物实验验证了改进型分数阶自抗扰复合控制策略的有效性和可行性,相对于传统PID控制方法,视轴稳定精度和扰动隔离度大幅度提高。

机载分布式平台的一种集中维护自检控制实现方法

机载分布式平台进行维护自检时,因节点多、节点差异大而导致出现维护自检控制和交互机制复杂、维护周期时间加长等维护安全性问题。提出了一种机载分布式平台集中维护自检控制的实现方法,基于机载分布式平台集中控制机制,可以实现对平台中的多节点、异构节点的统一维护自检,减少了管理和交互的复杂性,支持对检测出的故障信息进行详细报告,提高了分布式平台的可维护性。

基于改进PSO算法的机载光电平台分数阶控制

机载光电平台存在来自于摩擦、质量不平衡、运动耦合和机载环境等干扰,传统的PID控制器控制性能差,抗干扰能力弱。针对这一问题,设计了一种动态性能好、鲁棒性强的分数阶控制器;同时提出一种基于改进速度和惯性权重的粒子群算法整定分数阶控制器的5个参数。仿真实验表明:改进后的粒子群算法拥有更快的收敛速度,求解更加精确;光电平台速度环控制系统超调量降低至0.13%,正弦扰动隔离度较标准算法提高64.06%,响应速度和鲁棒性大大提高。

机载激光扩束系统主反射镜组件设计试验

针对某机载平台对设备结构性能提出的严格要求,提出了一种应用于机载激光扩束系统的轻小型主反射镜组件设计方法。由激光扩束系统的光学指标分析出发,得到主反射镜的机械设计性能约束;结合机载平台环境要求开展了反射镜的支撑方案设计和各部件的轻量化设计;并对所设计的结构组件实施了工程分析,基于此进行了各零部件的加工装配和组件的试验检测。结果显示:组件内部粘接部分的安全系数达到2.7;组件在光轴水平、光轴竖直以及5℃均匀温升三种工况下的镜面面形误差RMS值均优于设计要求的λ/50(λ=632.8 nm);在随机振动环境下,镜面敏感点的加速度响应RMS值相比输入条件的比值最大为6.29,力学性能良好;试验检测结果显示镜面误差RMS值仅0.018λ。结果表明所设计的结构是合理可行的,满足机载平台应用要求。

永磁同步电机驱动的小型三轴机载光电平台鲁棒控制系统设计

针对永磁同步电机驱动的小型三轴机载光电平台,进行了鲁棒控制系统设计的研究。在进行动力学分析的基础上,建立了三轴机载光电平台的简化多输入多输出模型。综合考虑性能、成本、体积等问题,设计了基于DSP的三通道永磁同步电机伺服控制器。针对载机姿态变化等系统内外部扰动对控制系统惯性稳定精度带来的影响,设计了基于扰动观测器的闭环控制算法,并讨论了扰动观测器的实际物理可实现问题。实验结果表明,与传统控制方法相比,结合扰动观测器的闭环控制方法具有惯性稳定精度高、鲁棒性强的特点,在sin(2πt)°和3sin(0.2πt)°正弦扰动条件下,分别实现了81.83和63.17μrad惯性稳定精度。所设计的小型三轴机载光电平台控制系统具有体积小,惯性稳定精度高,控制算法便于工程实现的特点,具有很高应用价值。

机载光电平台减振系统研究综述

综述了近年来国内外针对机载光电设备的减振设计和技术。重点关注主动减振技术能有效抑制低频振动信号,拓宽系统减振频域;设计机载光电平台减振系统应考虑将被动减振技术与主动控制结合,减小高低频振动信号对载机平台的影响,满足不同光电载荷对振动信号频率响应的减振差异性需求。