激光导引头角跟踪误差对激光精确制导的影响 被引量：4

1

作者 邱雄 刘志国 王仕成 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期124-132,共9页

为了使激光导引头能以较高的概率探测到制导激光且以较高的跟踪精度跟踪目标,评估了在制导过程中激光导引头对目标的视线角跟踪精度。在四象限探测器接收的光斑信号服从高斯分布的条件下,建立了光斑中心与偏差分量的关系,通过仿真验证... 为了使激光导引头能以较高的概率探测到制导激光且以较高的跟踪精度跟踪目标,评估了在制导过程中激光导引头对目标的视线角跟踪精度。在四象限探测器接收的光斑信号服从高斯分布的条件下,建立了光斑中心与偏差分量的关系,通过仿真验证了其正确性。将该关系作为试验标定拟合的关系,建立了光束偏转角关系。由于噪声干扰电流具有随机性,对光束偏转角在(0,0)处进行了二元泰勒展开,并得出了角跟踪误差的近似表达式,以角跟踪误差标准差作为激光导引头视线角跟踪精度的评价标准,结合制导激光在大气传输中的能量衰减,得出了角跟踪误差标准差与目标指示器参数、激光导引头参数以及作用距离的关系,研究了不同参数对角跟踪误差标准差的影响。结果表明:当信噪比一定时,角跟踪误差标准差随着光斑半径减小而减小,可通过调节光敏面的安装位置减小光斑半径,从而提高激光导引头的角跟踪精度;当光斑半径为1 mm、噪声干扰电流标准差为0.2μA时,若目标指示器单脉冲能量为150 mJ,则激光导引头对8 km处目标的角跟踪误差标准差为0.9737×10^-3 rad;角跟踪误差标准差随着单脉冲能量的增大而减小,可通过提高目标指示器单脉冲能量从而提高激光导引头在特定作用距离处对目标的角跟踪精度。 展开更多

关键词 激光导引头 角跟踪误差 目标指示器 单脉冲能量 四象限探测器

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带有引诱角色的有限时间协同制导方法 被引量：16

2

作者 张帅 郭杨 王仕成 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期308-317,共10页

为实现高价值飞行器的有效突防,采用突防飞行器携带一枚防御器的协同突防方案,在突防器作为引诱角色的情况下,基于有限时间控制理论提出了一种带有拦截角约束的协同制导方法。基于飞行器相对运动学方程和一阶动力学特性,建立了带有拦截... 为实现高价值飞行器的有效突防,采用突防飞行器携带一枚防御器的协同突防方案,在突防器作为引诱角色的情况下,基于有限时间控制理论提出了一种带有拦截角约束的协同制导方法。基于飞行器相对运动学方程和一阶动力学特性,建立了带有拦截角约束的协同反拦截模型;用度量矩阵刻画系统有限时间输入输出动态品质,基于微分线性矩阵不等式给出了有限时间状态反馈控制器设计方法。数学仿真表明,该方法能够确保防御器在有限时间内以预置的拦截角有效拦截对方拦截器;在突防器进行引诱配合的情况下,协同突防方案能够大幅节省防御器需用加速度,验证了协同制导方法的有效性;同时,所提制导方法在不同拦截角度和初始发射条件下都能达到较好的控制效果,表现出较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 协同制导 引诱角色 有限时间 输入输出稳定 拦截角

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半主动激光制导武器系统的高重频干扰有效概率研究 被引量：10

3

作者 邱雄 刘志国 王仕成 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第10期67-73,共7页

导引头波门内,制导信号能否进入以及高重频干扰是否超前均是概率问题,文中采用概率分析的方法,讨论了制导激光进入波门内的概率(制导概率)和高重频激光第一个脉冲超前制导激光的概率(超前概率)。通过研究制导概率与激光器出光时间标准差... 导引头波门内,制导信号能否进入以及高重频干扰是否超前均是概率问题,文中采用概率分析的方法,讨论了制导激光进入波门内的概率(制导概率)和高重频激光第一个脉冲超前制导激光的概率(超前概率)。通过研究制导概率与激光器出光时间标准差(激光时序标准差)的关系和制导概率与波门宽度的关系,得出了当波门宽度为激光时序标准差的6.18倍时,可认为制导激光完全进入波门内。基于制导概率研究超前概率得出了:超前概率与波门内高重频脉冲数的关系;不同高重频激光频率下超前概率与波门宽度的关系;当波门内出现4个高重频脉冲数时,超前概率为98.21%。所以从激光制导讲,可根据激光时序标准差选取导引头波门宽度,实现精确制导;从高重频干扰效果讲,可根据导引头波门宽度确定高重频干扰频率,从而达到有效干扰。 展开更多

关键词 高重频干扰 制导概率 超前概率 波门宽度

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考虑探测效能的有限时间协同制导方法 被引量：6

4

作者 张帅 郭杨 +1 位作者 王仕成 王少博 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1849-1859,共11页

针对多飞行器协同拦截机动目标问题,基于有限时间控制理论设计了一种考虑探测几何构形的协同制导方法。假设飞行器具有1阶动力学特性,根据质点相对运动方程和协同探测原理建立了考虑探测几何构形的协同拦截模型。基于微分不等式理论给... 针对多飞行器协同拦截机动目标问题,基于有限时间控制理论设计了一种考虑探测几何构形的协同制导方法。假设飞行器具有1阶动力学特性,根据质点相对运动方程和协同探测原理建立了考虑探测几何构形的协同拦截模型。基于微分不等式理论给出系统状态有限时间有界和输入输出有限时间稳定的充分条件,并在此基础上设计了有限时间协同制导方法。该方法用度量矩阵刻画系统状态和输出动态品质,能够同时保证制导系统状态和输出在有限时间内有界和稳定。仿真结果表明:在目标进行不同程度机动情况下,所提制导方法均能够保证视线分离角收敛到预置角度、视线角速率收敛到0rad/s且加速度不超过最大物理限制;与比例导引与最优制导方法相比,有限时间协同制导方法在探测和制导环节均具有较大优势。 展开更多

关键词 飞行器 协同探测 协同制导 有限时间 视线角

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考虑探测构形的多飞行器协同探测与制导一体化设计 被引量：6

5

作者 张帅 郭杨 王仕成 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期401-410,共10页

针对多飞行器协同拦截机动目标时几何构形会影响协同探测和制导效果的问题,基于最优控制理论提出一种考虑探测构形的协同探测与制导一体化设计方法。基于飞行器相对运动学、动力学方程和双视线协同探测原理,建立了协同拦截模型。在制导... 针对多飞行器协同拦截机动目标时几何构形会影响协同探测和制导效果的问题,基于最优控制理论提出一种考虑探测构形的协同探测与制导一体化设计方法。基于飞行器相对运动学、动力学方程和双视线协同探测原理,建立了协同拦截模型。在制导设计中引入视线分离角参量以调制协同探测几何构形、减小相对距离探测误差,从而在制导全程增强协同探测效果。将相对距离协同探测结果应用到剩余时间和制导律解算中,基于最优控制理论实现协同探测与制导环节一体化设计。仿真结果表明:在目标进行不同程度机动的情况下,与修正比例导引律相比,所提方法在协同探测和制导方面均具有明显优势。 展开更多

关键词 协同探测 协同制导 视线角 最优控制

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自适应FLP滤波在激光陀螺IMU标定中的应用 被引量：4

6

作者 卢兆兴 房建成 +2 位作者 王仕成 李建利 党鹏飞 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1213-1220,共8页

激光陀螺的高频机抖使得激光陀螺惯性测量单元(IMU)的测量数据包含较大的随机噪声。传统标定方法通过延长测量时间消除对随机噪声的影响,降低了标定效率。提出了应用自适应前向线性预测(FLP)滤波对激光陀螺IMU的标定数据进行降噪,在较... 激光陀螺的高频机抖使得激光陀螺惯性测量单元(IMU)的测量数据包含较大的随机噪声。传统标定方法通过延长测量时间消除对随机噪声的影响,降低了标定效率。提出了应用自适应前向线性预测(FLP)滤波对激光陀螺IMU的标定数据进行降噪,在较小标定数据量情况下提高系统的标定精度。首先通过四方位正反速率标定试验获得原始标定数据;然后通过自适应FLP滤波器对标定数据进行噪声抑制;最后利用降噪后的数据计算标定参数。试验结果表明,该方法能够有效抑制标定数据中的随机噪声,提高信号的信噪比(SNR),从而在标定数据量较小的情况下得到较高精度的标定参数,提升系统的导航精度。 展开更多

关键词 激光陀螺惯性测量单元(IMU) 随机噪声 噪声抑制 自适应前向线性预测(FLP)滤波 标定

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磁屏蔽装置与磁场模拟器的耦合分析 被引量：2

7

作者 吕志峰 张金生 +3 位作者 王仕成 宋忠国 席晓莉 李婷 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1194-1202,共9页

地磁导航半实物仿真是地磁导航从理论走向工程应用的关键环节,而地磁场环境仿真技术是地磁导航由计算机仿真过渡到半实物仿真的桥梁。针对地磁场环境仿真系统中磁屏蔽装置与其内部磁场模拟器的耦合问题,采用仿真分析与实验验证相结合的... 地磁导航半实物仿真是地磁导航从理论走向工程应用的关键环节,而地磁场环境仿真技术是地磁导航由计算机仿真过渡到半实物仿真的桥梁。针对地磁场环境仿真系统中磁屏蔽装置与其内部磁场模拟器的耦合问题,采用仿真分析与实验验证相结合的方法,利用Ansoft Maxwell仿真软件设计仿真实验对二者的耦合关系进行了探索性研究,并基于小型地磁场环境仿真系统对仿真得到的结论进行了实验验证。仿真和实验结果均表明:磁场模拟器在大电流强磁场的工作情况下会对磁屏蔽装置造成严重的磁化,进而会影响其屏蔽效果;磁屏蔽装置不会影响磁场模拟器的线性度和均匀性,但是会增大轴线中心点附近的磁场值;磁屏蔽装置会使磁场模拟器的电感增大,从而使实时性变差。研究结论可以为地磁场环境仿真系统的设计提供理论依据。 展开更多

关键词 地磁导航 半实物仿真 地磁场环境仿真 磁屏蔽装置 磁场模拟器 耦合关系

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基于自适应权重PSO算法的磁屏蔽装置优化设计 被引量：10

8

作者 吕志峰 张金生 +1 位作者 王仕成 李婷 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期799-803,共5页

针对传统的磁屏蔽装置结构参数优化过程中因待优化参数较少而限制了磁屏蔽性能进一步提高这一缺点,提出一种基于自适应权重粒子群优化(PSO)算法的磁屏蔽装置参数优化方法:首先,给出了磁屏蔽系数的计算公式,提出将不同屏蔽层的厚度、径... 针对传统的磁屏蔽装置结构参数优化过程中因待优化参数较少而限制了磁屏蔽性能进一步提高这一缺点,提出一种基于自适应权重粒子群优化(PSO)算法的磁屏蔽装置参数优化方法:首先,给出了磁屏蔽系数的计算公式,提出将不同屏蔽层的厚度、径向层间距以及轴向层间距均作为待优化变量以增加结构尺寸的多样性,从而扩大寻优范围;然后,针对待优化变量的增加可能会导致寻优陷入局部最优,提出一种自适应权重PSO算法以实现全局寻优;最后,以三层磁屏蔽装置的结构参数优化为例进行了仿真实验。仿真结果表明,与传统的优化方法相比,提出的优化方法使磁屏蔽装置的磁屏蔽系数提高了27.58%。该方法可以为磁屏蔽装置结构参数的优化提供一种参考。 展开更多

关键词 惯性器件 磁屏蔽装置 参数优化 粒子群优化算法 自适应权重

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基于智能优化算法和有限元法的多线圈均匀磁场优化设计 被引量：5

9

作者 吕志峰 张金生 +2 位作者 王仕成 赵欣 李婷 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期980-988,共9页

针对多线圈均匀磁场优化设计中的高阶求导及优化结果可信度评估问题,提出一种基于智能优化算法和有限元法相结合的多线圈均匀磁场优化设计方法。首先,确定待优化参数,并以磁场偏差率作为目标函数;然后,采用智能优化算法对目标函数进行寻... 针对多线圈均匀磁场优化设计中的高阶求导及优化结果可信度评估问题,提出一种基于智能优化算法和有限元法相结合的多线圈均匀磁场优化设计方法。首先,确定待优化参数,并以磁场偏差率作为目标函数;然后,采用智能优化算法对目标函数进行寻优;最后,基于优化得到的结构参数,建立相应的有限元仿真模型,检验优化结果的可信度。以2组亥姆霍兹线圈的结构参数优化为例,仿真结果表明,本文方法求得的最优参数优于传统的求导方法寻优得到的参数,且经过有限元法检验后,该优化结果的可信度得到了确认。 展开更多

关键词 磁场均匀性 优化设计 智能优化算法 有限元法 可信度评估

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基于RBF神经网络的磁屏蔽性能计算方法 被引量：4

10

作者 吕志峰 张金生 +1 位作者 王仕成 李婷 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2018年第8期1832-1838,共7页

针对磁屏蔽性能理论计算存在的不足,提出了基于径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络的磁屏蔽性能理论计算方法。首先,采用控制变量法对影响磁屏蔽性能的独立参数进行分离并建模;然后,利用RBF神经网络对非独立参数进行建模;最... 针对磁屏蔽性能理论计算存在的不足,提出了基于径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络的磁屏蔽性能理论计算方法。首先,采用控制变量法对影响磁屏蔽性能的独立参数进行分离并建模;然后,利用RBF神经网络对非独立参数进行建模;最后,将训练好的RBF神经网络模块与分离出来的独立参数模型进行结合,得到磁屏蔽装置的磁屏蔽性能计算模型。通过对矩形磁屏蔽装置的磁屏蔽性能进行仿真计算,结果表明,提出的基于RBF神经网络的磁屏蔽性能理论计算方法与有限元数值法的最大相对误差为10.3%,95%的拟合结果与数值计算结果的相对误差在8%以内,与传统解析法相比,该方法更加接近数值法的求解精度,更适用于工程估算。 展开更多

关键词 地磁导航 惯导系统 磁屏蔽装置 磁屏蔽性能 径向基函数神经网络 控制变量法

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基于压缩感知的高精度地磁基准图构建方法 被引量：3

11

作者 马啸宇 张金生 +3 位作者 郝亮亮 李婷 王少博 李琳 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期791-797,共7页

地磁基准图的构建是实现地磁匹配导航的基石。针对实测数据量较小时利用插值法构建的地磁基准图精度不理想的问题,将压缩感知理论应用到地磁信息采集中。结合地磁基准图的结构特点设计了以离散余弦变换作为稀疏基、单位矩阵作为观测矩阵... 地磁基准图的构建是实现地磁匹配导航的基石。针对实测数据量较小时利用插值法构建的地磁基准图精度不理想的问题,将压缩感知理论应用到地磁信息采集中。结合地磁基准图的结构特点设计了以离散余弦变换作为稀疏基、单位矩阵作为观测矩阵,以压缩采样匹配追踪(CoSaMP)算法作为重构算法的基于压缩感知的高精度地磁基准图构建方法,并与三次样条插值、Kriging插值及PSO-Kriging插值法进行对比。实验结果表明:所提方法具有较高的重构精度和稳定性,与性能最好的PSO-Kriging插值法相比,在6.25%采样率下重构地磁基准图,所提方法使得峰值信噪比(PSNR)由66.97 dB提高至74.67 dB,绝对误差由25.47 nT减小至10.26 nT,均方根误差由28.57 nT减小至11.33 nT。 展开更多

关键词 地磁匹配导航 地磁基准图构建 插值法 压缩感知 信号重构

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磁屏蔽装置结构参数的组合优化方法 被引量：3

12

作者 吕志峰 赵欣 +2 位作者 张金生 王仕成 李婷 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2211-2219,共9页

针对磁屏蔽装置结构参数优化问题,将解析法计算简单和数值法计算精确的优点相结合,提出一种"解析+数值"组合优化方法。确定装置的磁屏蔽性能计算是否存在解析表达式,若难以得到解析表达式,则采用人工神经网络建立其磁屏蔽性... 针对磁屏蔽装置结构参数优化问题,将解析法计算简单和数值法计算精确的优点相结合,提出一种"解析+数值"组合优化方法。确定装置的磁屏蔽性能计算是否存在解析表达式,若难以得到解析表达式,则采用人工神经网络建立其磁屏蔽性能计算模型,得到其"黑箱解析式";采用智能优化算法在短时间内对解析式或"黑箱解析式"进行快速"粗"寻优,进而以此为基准,再采用数值法在一次寻优结果附近进行小步长精细扫描计算,实现"精"寻优;采用交互验证的方式确认寻优结果的可信度。对双层圆柱形和单层矩形磁屏蔽装置的结构参数进行优化,结果表明"解析+数值"这种从"粗"到"精"的组合寻优方法是正确的,该方法得到的优化结果比纯解析优化得到的结果具有更高的可信度。 展开更多

关键词 磁屏蔽 结构参数优化 组合优化 交互验证

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基于超前调节的磁场模拟实时控制方法 被引量：1

13

作者 吕志峰 张金生 +1 位作者 王仕成 李婷 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1454-1460,共7页

地磁导航半实物仿真系统是地磁导航从理论走向工程应用的关键环节,而现阶段实时性是制约其发展的关键技术之一。针对这一问题,重点分析了系统中磁场模拟的延迟效应,建立了磁场模拟过程中电流随时间变化的数学模型,并基于此提出了一种基... 地磁导航半实物仿真系统是地磁导航从理论走向工程应用的关键环节,而现阶段实时性是制约其发展的关键技术之一。针对这一问题,重点分析了系统中磁场模拟的延迟效应,建立了磁场模拟过程中电流随时间变化的数学模型,并基于此提出了一种基于超前调节的磁场模拟实时控制方法。仿真实验结果表明,初始调节电流增加18.43%的情况下,系统的实时性提高了5.45倍;实测实验结果表明,初始调节电流增加18.57%的情况下,系统的实时性提高了3倍。本文提出的方法可以为地磁导航半实物仿真系统实时性的提高提供一种参考。 展开更多

关键词 地磁导航 半实物仿真 磁场模拟 实时性 超前调节

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512×512 MOS电阻阵列驱动控制方法研究 被引量：1

14

作者 钟国雳 廖守亿 杨薪洁 《红外技术》 CSCD 北大核心 2022年第10期1052-1058,共7页

MOS电阻阵列是构成红外成像目标仿真系统的关键核心设备,其投射出的红外图像的质量将直接影响红外成像制导半实物仿真试验的逼真度和可信度。针对新一代国产512×512元MOS电阻阵列工作方式的改变、像元规模与图像数据传输量的倍增... MOS电阻阵列是构成红外成像目标仿真系统的关键核心设备,其投射出的红外图像的质量将直接影响红外成像制导半实物仿真试验的逼真度和可信度。针对新一代国产512×512元MOS电阻阵列工作方式的改变、像元规模与图像数据传输量的倍增对驱动控制系统提出的更高要求,研究了与其配套的驱动控制方案。研究基于光纤数据传输、PCI-E高速总线、FPGA解决了高数据吞吐率、高精度时序信号生成问题,并设计了一种多路模拟信号高速建立的方法。经仿真验证表明,该驱动方案可满足512×512 MOS电阻阵列快照模式下图像刷新率达到200 Hz,单个像元灰度等级为16 bit,为电阻阵列的实际工程应用提供了参考。 展开更多

关键词 红外成像制导 MOS电阻阵列 图像刷新率 PCI-E总线 快照模式

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