GNSS辅助捷联惯导行进间对准自适应滤波方法

针对车载武器系统快速发射需求,提出一种基于GNSS辅助的捷联惯导行进间对准自适应滤波方法。该方法把行进间传递对准分为粗对准与精对准两个阶段。粗对准阶段以GNSS为观测基准完成对捷联惯导姿态的粗捕获,降低初始偏差不确定性对于精对准阶段的影响。在精对准阶段,考虑到车载系统的运动特性,提出一种"水平+方位"行进间对准双滤波器并行的设计思路,利用车载系统在不同时间段的动力学特性,对三轴姿态估计进行分时解耦,实现初始姿态的高精度估计;与此同时,引入协方差成形自适应调节过程,以最小化Frobenius范数为优化指标,实现对行进间对准卡尔曼滤波器的自适应调节,增强系统鲁棒性。数值仿真表明,协方差成形自适应卡尔曼滤波方法能够有效保证系统在全运动剖面内的稳定,结合双滤波器并行方案能够有效解决行进间对准精度不高与稳定性欠佳等问题,水平对准精度优于1.5′(1σ),方位对准精度优于6′(1σ)。     

平台惯性导航系统初始对准技术研究及调试

本文研究平台惯性导航系统初始自对准技术，实际上是采用任意双位置平台方位锁定。文中首先介绍自对准原理，然后进行详细的理论分析，最后以某型号平台惯性导航系统为应用，介绍数字精调平回路、平台方位锁定回路的设计及初始自对准调试情况。对应于系统随机漂移为０．０５°／ｈｒ的指标，平台方位自对准精度达到１７．４２角分（１σ），且重复性较好，自对准调试结果得到了光学传递对准的检验。随后进行了车载导航实验，导航精度达到４．５５ｎｍ／ｈｒ（１σ）。     

一种改进的基于闭环反馈的大失准角传递对准算法

针对传统的基于计算参数的传递对准算法在大失准角下的强非线性问题以及杆臂误差导致的传递对准精度下降问题，提出了一种改进的基于闭环反馈的大失准角传递对准算法。首先，基于快速传递对准模型，设计了全状态闭环反馈机制，通过对主、子惯导的姿态矩阵不断进行修正，实现大安装误差角估计值的快速收敛；然后，采用线性卡尔曼滤波对状态进行估计。仿真实验结果表明，相比于非线性滤波方法，所提算法在大、小安装误差角下均可以保持较高的对准精度，对准误差基本可以达到0.02°。车载试验结果也验证了所提算法具有更好的传递对准性能。     

捷联惯性导航系统动态传递对准性能综合评估

针对捷联式惯性导航系统（SINS）动态传递对准性能的评估与鉴定,提出了对准度（DOA）的概念,以其作为性能评定的综合性指标,给出了统计计算公式;在此基础上,针对动基座传递对准工程应用中,无法直接测量对准姿态误差的情况,提出了动基座传递对准精度综合评估的方案和流程,探讨了利用固定点平滑、固定区间平滑和逆序递推估计进行综合评估的算法,并进行了仿真验证和对比。结果表明,对准度即能反映对准时间和对准精度,还能反映不同机动对准方案的差异,适于作为统一的鉴定指标,而3种算法均可用于传递对准性能的综合评估鉴定,基于工程实际建议采用固定区间平滑算法并根据战术要求计算广义的对准度。     

车载SINS行进间初始对准方法

针对车载捷联惯导系统,提出了一种行驶条件下的初始对准方法。通过实施两次技术性短时停车(共计30s),利用车辆启动前和行进途中停车状态下的重力矢量,确定初始时刻载体坐标系(定义为惯性坐标系)和中间时刻一个过渡坐标系的姿态关系;经姿态转换,实现车载捷联惯导系统行进间高精度自对准。16次车载实验结果表明:该方法的方位对准精度达到0.03°(1σ),水平精度优于0.005°(1σ);对准时间长短可变。该对准方法不需要外部速度观测,对准中间过程自由行驶,有利于提高载车机动能力。     

传递对准中测量延迟的补偿方法

采用“速度 姿态”匹配方式，提出了一种解决传递对准中主惯导数据测量延迟现象的方法。该方法将主惯导数据测量延迟时间扩展为卡尔曼滤波器的一个状态变量，并同时考虑了测量延迟时间对速度和姿态测量量的影响。在主惯导数据存在测量延迟的情况下，推导了速度、姿态测量方程，最后对提出的方法进行了仿真。仿真结果表明，该方法可以加快滤波器的收敛速度，提高传递对准的对准精度。     

考虑载体弹性变形的两种传递对准方法的对比研究

传递对准时，载体的弹性变形会对装在载体上的子惯导系统的对准精度产生影响，因此需要对弹性变形进行建模，估计出弹性变形角并加以补偿来提高对准精度。文中分别采用“速度＋角速率”匹配的对准方法和“速度＋姿态角”匹配的对准方法进行卡尔曼滤波仿真，对安装误差角和弹性变形角进行了估计，并对估计结果进行了比较，分析了它们的对准精度和适用性。     

舰载姿态加角速度匹配传递对准方法研究

用于传递对准的测量参数匹配法极大地受限于舰船所处海况，为解决这一问题，提出了姿态加角速度匹配法。在三种典型的海况下，对这一传递对准方法中舰船甲板变形和陀螺常值漂移进行了Kalman滤波估计及精度分析，并对陀螺漂移标定的可行性进行了深入的分析。研究结果表明，姿态加角速度匹配法具有稳健的对准精度和快速性，陀螺漂移的标定依赖于舰船甲板动态变形的大小。     

基于稀疏高斯积分的舰机传递对准滤波方法

针对舰机传递对准中的大姿态失准角问题,研究了稀疏高斯厄米特积分滤波在舰机传递对准中的应用。为了解决稀疏高斯滤波中积分点利用效率不高的问题,提出了一种改进的自适应各向异性稀疏高斯积分滤波算法,改进算法根据状态参数可观测度大小将积分变量分类并根据分类结果构造各向异性权重向量来控制各维通道积分的精度等级,进而对各变量通道的积分点数目进行合理分配。模拟轨迹下仿真结果表明,采用稀疏高斯滤波与采用改进算法的舰机传递对准精度相当,较无味卡尔曼滤波有所提高,对准精度由3?提高到2?;改进算法的积分点数目减少了30%⁶0%,提高了计算效率。     

机载导弹大安装偏差下的快速二次传递对准方法

针对机载导弹大安装偏差下非线性传递对准模型复杂、计算量大等缺点,提出了一种基于双线性模型的快速二次传递对准方法。基于分级修正思想,在兼顾对准精度与计算复杂度的前提下分两次完成对准:一次对准采用9维线性模型完成对安装偏差角的粗估计,以其结果为依据将主惯导本体系旋转至虚拟过渡坐标系,从根源上消除大失准角,保证了二次对准线性模型的准确性;二次对准利用一次对准存储的数据和惯导实时输出数据,采用12维线性模型完成对安装偏差角的修正和陀螺仪零偏的估计,从而获得更高的对准精度。地面试验结果表明,该方法与基于无迹卡尔曼滤波的非线性传递对准方法相比,在不影响对准精度的前提下计算复杂度降低了70%,有效解决了机载导弹大安装偏差下传递对准的工程实现性问题。     

Preface: Current research progress on mechanics of high speed rail

The construction and operation of high-speed rail（HSR）grid within the past two decades in China,in terms of the scale,may be possibly comparable to any national-wide construction in the history of China,even the Great Wall.By counting railways with commercial train service at the speed of200 km/h,China has the world’s longest HSR network with over 19 369.8 km of track in service today and this number     

ACTA MECHANICA SINICA 2014 ANNUAL SUBJECT INDEX

正~~     

一种基于直接计算高阶奇异积分的断裂力学双边界积分方程分析法

相对于有限元法,边界单元法在求解断裂问题上有着独特的优势,现有的边界单元法中主要有子区域法和双边界积分方程法.采用一种改进的双边界积分方程法求解二维、三维断裂问题的应力强度因子,对非裂纹边界采用传统的位移边界积分方程,只需对裂纹面中的一面采用面力边界积分方程,并以裂纹间断位移为未知量直接用于计算应力强度因子.采用一种高阶奇异积分的直接法计算面力边界积分方程中的超强奇异积分;对于裂纹尖端单元,提供了三种不同形式的间断位移插值函数,采用两点公式计算应力强度因子.给出了多个具体的算例,与现存的精确解或参考解对比,可得到高精度的计算结果.      

汶川地震诱发文家沟巨型滑坡 碎屑流基本特征及成因机制初步分析

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2008年5月12日,汶川M80地震在四川省绵竹市清平乡文家沟内诱发一巨型滑坡。通过现场调查得知,滑坡前后缘高差455m,厚度20～30m,滑面为基岩层面,初始方量2750×107m3。滑体在运动中转化为碎屑流。滑坡-碎屑流总的水平运动距离为4022m,垂直运动距离为1443m,遗留的堆积物体积达5×107m3。滑坡距映秀—北川断裂仅36km,位于其下盘,地震烈度达XI度。滑坡导致文家沟中48人遇害,并形成一条完整的地震次生地质灾害链。初步分析表明滑坡启动速度快,滑坡向碎屑流转化过程明显、地点明确。碎屑流运动过程复杂,伴有强烈的“气垫效应”和“前缘气浪冲击效应”。作者认为,文家沟滑坡的高启动速度是长持时强烈地震动作用的结果,与山体的猛烈碰撞是导致滑体解体并转化为碎屑流的原因。     

Preface: Orbits around asteroid

One of the core issues in modern celestial mechanics is the orbital dynamics in the near-regime gravitational field of as- teroids, which provides deep insights into the mathematical nature of a class of nonlinear systems, and plays as a critical basis for in situ explorations of different science goals. Lots of efforts have been made to reveal the characteristics of orbital motion in the vicinity of asteroids, and to improve the skills of asteroid research in methodology.     

Effet de l'anisotropie élastique cristalline sur la distribution des facteurs de Schmid à la surface des polycristauxInfluence of crystalline elasticity anisotropy on Schmid factor distribution at the free surface of polycrystals

Experimental studies of the plasticity mechanisms of polycrystals are usually based on the Schmid factor distribution supposing crystalline elasticity isotropy. A numerical evaluation of the effect of crystalline elasticity anisotropy on the apparent Schmid factor distribution at the free surface of polycrystals is presented. Cubic elasticity is considered. Order II stresses (averaged on all grains with the same crystallographic orientation) as well as variations between averages computed on grains with the same crystallographic orientation but with different neighbour grains are computed. The Finite Element Method is used. Commonly studied metals presenting an increasing anisotropy degree are considered (aluminium, nickel, austenite, copper). Concerning order II stresses in strongly anisotropic metals, the apparent Schmid factor distribution is drifted towards small Schmid factor values (the maximum Schmid factor is equal to 0.43 instead of 0.5) and the slip activation order between characteristic orientations of the crystallographic standard triangle is modified. The computed square deviations of the stresses averaged on grains with the same crystallographic orientation but with different neighbour grains are a bit higher than the second order ones (inter-orientation scatter). Our numerical evaluations agree quantitatively with several observations and measures of the literature concerning stress and strain distribution in copper and austenite polycrystals submitted to low amplitude loadings. Hopefully, the given apparent Schmid factor distributions could help to better understand the observations of the plasticity mechanisms taking place at the free surface of polycrystals. To cite this article: M. Sauzay, C. R. Mecanique 334 (2006).     

人造地震动合成中的位移误差分析

三角函数级数法是合成人工地震动常用算法之一,但是通过对加速度积分求取位移时,却存在与零线漂移相类似的位移漂移现象。