航空时敏炸弹SINS/GNSS组合导航系统设计(英文)

为满足机载精确制导弹药小型化、高可靠性方面的要求,设计了一体化闭环光纤惯导/GNSS紧凑型组合导航系统,该样机基于DSP C6747+FPGA浅并行架构,运用自适应卡尔曼滤波算法实现组合导航系统的信息融合,样机整体尺寸为13 cm×14 cm×12 cm。为验证系统性能,搭建了弹载组合导航半实物仿真平台,通过计算机仿真模拟目标信息和炸弹飞行全过程,分析了在组合导航系统辅助下制导炸弹对目标的打击精度,最后对样机进行了地面跑车试验的考核。半实物仿真与地面跑车试验结果表明,该组合导航系统具有较好的实时性和稳定性,导航精度满足精确打击的要求。     

基于1553B总线的制导炸弹传递对准仿真系统

为了减少载机交联成本和提高研制效率,基于1553B总线,设计与实现了一个制导炸弹传递对准仿真研究系统.首先分析了1553B总线协议;然后介绍了该仿真系统的结构功能与实现,并对该仿真系统的硬件设计、1553B总线通讯接口设计、传递对准算法设计和主控软件流程设计进行了论述;最后对该仿真系统进行地面跑车试验.试验结果表明,对准完成后惯导的姿态角误差得到了有效的修正,从而证明该仿真系统的设计是成功的.该系统已在某型号项目的研制中得到了成功的应用.     

联合直接攻击弹药精确制导技术分析

从技术分析的角度对联合直接攻击弹药(JDAM)的武器制导系统进行了研究。安装JDAM制导控制装置的弹药武器,通过GPS/INS组合制导和尾翼调节,控制武器精确命中目标。在对JDAM系统组成和精度分析的基础上,详细讨论了JDAM系统的卡尔曼滤波器、捷联惯性导航技术、传递对准和GPS辅助惯性制导等技术。对设计中遇到主要的技术难点和相应的解决途径也进行了分析。     

基于双速度模式的多级惯性系动基座粗对准算法

由于传统载体系速度(V~b)辅助惯性系对准算法(IA)中的近似忽略项,不可避免的存在模型误差问题将会影响捷联惯性导航系统对准精度,且会随载体速度增大而更加明显。对传统多级IA算法进行改进,提出基于双速度模式的惯性系初始对准算法来解决其模型误差问题且不牺牲其对准精度的稳定性,同时利用回溯计算来逐步提高对准精度,保证对准快速性。最后,通过仿真和车载半实物仿真试验进行验证。车载半实物仿真下,传统V~b辅助IA算法、传统多级IA算法以及改进多级IA算法在120 s的航向对准精度分别为-0.779°、1.747°和-0.314°,5次半实物仿真航向对准精度均方误差分别为0.7082°、2.6482°和0.3392°。试验结果表明采用所提出的双速度模式的多级惯性系粗对准算法具有优越的性能。     

多导弹攻击时间协同的滑模制导律

针对多导弹攻击时间协同的高价值或大型目标攻击问题,基于滑模控制方法,提出了一种非奇异的滑模制导律,并设计了一种适用于机动目标的导弹剩余飞行时间估计方法。通过对滑模制导律切换控制部分的合理设计,保证了系统的Lyapunov稳定性,且避免了滑模面的收敛和保持受到弹道收敛的影响总是可达的。适用于机动目标的剩余飞行时间估计方法采用虚拟目标的设计思路,将目标加速度和速度对弹目相对运动关系的影响投影到弹目视线方向上,从而实现目标的虚拟静止。针对目标固定、非机动和机动三种情况,进行了多枚导弹飞行时间协同攻击的数字仿真。仿真结果表明所估计的剩余飞行时间可以快速收敛到真值,且误差趋近于零。所设计的多导弹攻击时间协同滑模制导律在完成目标攻击的同时,实现了导弹间在攻击时间上的协同。     

大方位失准角的舰载武器INS对准

研究了舰载武器惯导系统（INS）大方位失准角的传递对准问题。首先,给出了适用于大方位失准角的INS姿态误差和速度误差传播模型。然后,提出了一种改进的利用速度＋角速率匹配的传递对准算法,该算法能够借助海浪引起的舰船运动进行传递对准。通过基于奇异值分解的卡尔曼滤波器（SVD-KF）的引入,给出了非线性滤波算法的实现方案,并对SVD-KF和EKF在大方位失准角的舰载武器INS对准就姿态失准角的估计精度和收敛速度进行了比较。仿真结果验证了所提大方位失准角传递对准算法的可行性。     

一种变加速度的弹用双矢量空中对准方法

针对制导炮弹空中飞行时间短、难以实现有目的航向机动的问题,提出一种变加速度的弹用双矢量空中对准方法。首先,利用速度微分方程推导了空中对准用双矢量。然后,根据双矢量定姿的原理,采用Request算法对弹载微机械捷联惯导系统(MINS)的初始姿态进行估计,并分析了对准误差,在此基础上提出基于变加速度的弹用双矢量空中对准方法来实现弹载MINS初始姿态的最优估计。数值仿真实验结果表明:该对准方案可快速实现弹用MINS初始姿态的最优估计,其中航向角对准误差接近0.3°,俯仰角和横滚角对准误差小于0.2°,满足制导炮弹用MINS空中快速对准的要求。     

基于GPS的弹载捷联惯导动基座传递对准技术

针对载机未装备主惯导系统的弹载捷联惯导初始对准问题,提出了一种基于机载GPS信息的动基座传递对准算法。首先利用惯性凝固思想设计了基于比力积分和GPS速度信息的惯性系粗对准算法,粗略估计弹载惯导的初始姿态;然后通过分析惯导系统在惯性系下的导航误差方程,设计了基于GPS信息的"速度+位置"匹配卡尔曼滤波精对准算法,对粗对准误差做进一步估计补偿。车载试验结果为:与车载激光捷联惯导输出相比,水平和方位对准精度分别为6’和18’。试验验证了该算法的有效性,为未装备机载主惯导的弹载捷联惯导的快速初始化提供了工程应用参考。     

粒子群优化算法在传递对准中的应用

给出了一种基于粒子群优化算法的捷联惯导传递对准算法。简单分析了传递对准任务要求和主子惯导惯性器件输出之间的关系,将传递对准问题作为参数优化问题进行求解,给出了基于粒子群优化算法进行传递对准的数学模型。定义了传递对准的优化目标函数,介绍了粒子群优化算法及其应用于传递对准的具体算法设置。用粒子群优化算法求解目标函数的最小值,可获得主子惯导之间的失准角,进行一次校正即可完成传递对准过程。通过计算机仿真对算法进行了验证分析,在仿真条件下（陀螺精度为0.1°/h）,能达到方位0.1°的精度。与其他对准算法一样,算法受载体机动条件的影响较大,一般需要姿态机动来提高陀螺的信噪比。     

一种制导炸弹MINS／GPS导航系统误差分析与分配

研究了对准误差和惯性敏感器主要误差对制导炸弹捷联惯导位置误差的影响,并从捷联惯导位置导航精度要求反推出对准误差和微机械惯性敏感器工具误差的分配原则和方法.分析了微机械陀螺和微机械加速度计的误差模型,并说明在短时间工作过程中均可简化为零偏叠加随机噪声.捷联惯导系统误差模型研究和弹道仿真表明,水平姿态对准误差和惯性敏感器零偏是制导炸弹惯导误差的主要误差源,用GPS辅助的组合导航可对所有主要误差源的误差进行估计并补偿.根据理论分析和仿真结果,以及误差源的误差和系统导航位置误差存在的正比关系,分析了MINS/GPS制导炸弹捷联导航的误差分配原则和方法,并给出了误差分配样例.     

大学物理《力学》中的自由度分析

对《力学》中的物体自由度进行多方面分析,以深化教学、提高学生正 确分析物理问题的能力.使用实际教学分析的研究方法,在《力学》范围内讨论自由度与坐标、 自由与约束的关系并得以下结论: (1) 同一物体的自由度随其所在的``空间'不同而不同, 不因坐标系的选取不同而 异, 在同类参考系中不因参考系的动静而有别;(2)自由度遵循叠加原理. 讨论了质点系的总自由度及相关计算问题,并指出研究《力学》中自由度的意义.     

Development and design of new methods of measurement of state of strain of structures

The present paper deals with development and design of new methods utilizing Wiedemann's effect for determination of state of strain in building structures. Wiedemann's effect and some features of torsional strain of magnetic field are the basis of new experimental method. Especially the point electromagnetic strain gages using the effect of pure torsion of electromagnetic field to enable universal examination. For strain-gage measurements, almost all physical quantities are used which can be related to the variation in length of the structures. From the electric strain measurements, the most commonly used methods are the measurements by resonance-wire strain gages or by electric-resistance strain gages. In this paper, electromagnetic strain gages are discussed using the Wiedemann effect, and the author describes some new measuring equipment and his own suggestions and methods based on an application of this effect.