基于MARG传感器的自主姿态测量新算法

针对基于三轴陀螺、三轴加速度计以及三轴磁强计组成的传感器组合(MARG传感器)的姿态测量算法存在的不足和限制,以自主姿态测量为前提,提出了一种新的基于四元数的优化递推估计算法。这一算法能够在线估计补偿陀螺漂移误差,不再需要对系统方程进行线性化处理。与基于EKF的方法相比,在同等计算复杂度下,该算法具有更高的精度和更好的稳定性。算法本身内蕴了对四元数单位长度的限制,不再需要任何归一化处理。仿真结果显示出了该算法具有令人满意的效果,利用水上漂浮试验初步验证了该算法的稳定性。     

波浪中舰船远程尾流区气泡运动研究

为准确描述波浪中舰船远程尾流区气泡运动规律,分别建立了波浪中远程尾流场气泡质心运动和径向运动模型;并结合二维深水波模型,构建了波浪中尾流气泡运动耦合模型。采用变步长龙格库塔法进行数值求解,模拟得出波浪中尾流气泡的两个运动特征规律:(1)气泡在波浪中的上浮轨迹呈螺旋状,且气泡尺度越小,受波浪牵引作用越显著;(2)波浪的波长越短,波高越高,气泡在波浪传播方向的位移越大,但气泡的存留时间受波浪的影响很小。该模型考虑了真实海况中波浪对气泡运动的影响,可作为研究舰船尾流气泡运动特性及尾流场演化规律的理论基础。     

蘑菇云宽度变化率与核爆炸当量的函数关系

 利用数值方法，对国内外已公开的大量核试验蘑菇云宽度数据进行分析处理，提出了蘑菇云宽度变化率的概念，确立了它与核爆炸当量之间的函数关系，进而构建了一种新的核爆炸当量测量方法。经核试验数据验证，该方法的测量结果与实际吻合，误差不大于3%，并且克服了原方法的种种弊端，操作简单，实施容易，便于战时使用。     

泡沫-水两用幕厚度与光衰减效果的关系

理论分析与实验研究了水幕系统施放泡沫-水两用干扰幕产生的泡沫幕/水幕施放厚度与光衰减效果的关系。实验对空中和模拟甲板表面施放不同气流量比例的4～32层离散液滴状水幕和泡沫幕,测量其对平行光的衰减。实验结果表明:对于不同泡沫-水两用幕施放位置和气流量比例,随着施放厚度的增加,光衰减效果均明显提高,透射照度的衰减最高可达95.8%（空中）与98.4%（甲板表面）;透射照度衰减的速率随施放层数的增加而逐渐减小。     

舰船尾迹光学信号特征的直方图提取方法

现有舰船尾迹光学信号特征提取方法普遍存在运算复杂、处理速度不快等问题,研究基于直方图分析的舰船尾迹光学信号特征快速提取方法。根据舰船尾迹图像直方图具有明显的双峰特征,提出用峰值点分布密集程度kdd和尾迹区与海水背景区像素灰度值均值比Ci2个参数来表征舰船尾迹光学信号特征强度,通过专门研制的海上特征提取实验装置进行特征提取实验分析。分析结果表明:这2个参数能定量可靠地描述舰船尾迹光学信号特征强度的变化规律,并且在特征提取中具有简单快速的优势,从读进一张舰船尾迹图像到利用MATLAB软件计算出其特征参数值,电脑处理时间约为0.07 s。     

泡沫型干扰幕的光学衰减性能研究

泡沫型干扰幕是为解决多波段干扰领域有关问题研究的新技术。利用专用导弹综合测试系统,对其光学衰减性能进行了测试。一般只需几到几十厘米厚的干扰幕即可使得基于可见光、红外、激光的导弹制导系统失效,表明它对光传播具有明显的衰减作用,可以满足不同温度下不同目标干扰光学侦察与制导的作战使用要求。研究结论可为泡沫型干扰幕的战术运用设计提供必要的理论基础和实验依据。     

延时膨胀泡沫的运动特性研究

针对舰船利用现有水幕系统施放泡沫幕难以同时满足施放距离远、滞空时间长的问题,深入研究了延时膨胀泡沫(DEF)的运动特性。将不同浓度的一水合柠檬酸(C6H8O7·H2O)和碳酸氢钠(NaHCO3)溶液在高压管路中以物质的量之比1:2充分混合,添加6%体积的水成膜泡沫液,制得DEF并由圆柱状喷口施放,测量其射程、体积的变化规律。结果表明:DEF运动的主要影响因素——曳力加速度af与其运动速度v的平方、瞬时发泡率δ的2/3次方成正比,而泡沫施放后δ是逐渐增加的,其施放初期的af远远小于普通泡沫,可大幅提高射程;在其降落阶段,δ的增加又有利于降低泡沫的降落速度,进而提高其滞空性能;当DEF最终发泡率A为4.0时,其平均射程可达普通空气泡沫的2.7倍,泡沫体积膨胀大约在2.5s内完成90%,对应af的体积因子δ2/3增大了2.4倍,滞空时间增大了1.55倍。研究结论可为泡沫型干扰幕技术的进一步丰富完善以及相应装备研制提供必要的理论和实验基础。     

基于几何光学的泡沫滴/水滴光散射计算模型

为深入研究舰船泡沫 水两用幕的光衰减机理,建立了基于几何光学的泡沫滴/水滴光散射强度分布计算模型。利用该模型对液相折射率m2为1.20至1.50范围内、气泡相对半径r为0至0.99的球状泡沫滴和水滴、散射角为1至10内的光散射强度进行了数值计算。结果表明,泡沫滴/水滴对可见光具有强烈的散射作用,内的散射强度与入射光强度之比T随的增大而提高,最高可增加2个数量级;随m2的增大而降低,m2从1.30至1.40变化,T降幅最高达11.6%;随r的增加先下降而后提高,达到最低0和最高80.8%;T最低值对应的最优气泡半径ro随m2的降低和的增大而提高,从0.1最多增至0.4。该结论可为舰船泡沫 水两用幕技术的发展提供必要的理论基础。     

Basset力对液体中易溶性气泡运动的影响

为从理论上分析Basset力对液体中易溶性气泡运动过程的影响, 综合考虑气泡上浮速度和传质速率间的耦合关系, 构建了适于描述易溶性气泡上浮过程的动态耦合模型. 利用该模型对氨气鼓泡吸收过程的计算分析表明, Basset力对易溶性气泡运动行为影响显著. 为此, 又提出了衡量Basset力对气泡运动全过程影响大小的评价指标(无量纲$\eta $数)及其算法. 基于上述模型和指标对水中气泡上浮过程的分析表明: 气体溶解度系数$H$对Basset力影响气泡运动的强度具有决定性作用, 当气泡内气体的$H<10^{-4}$时, 可以忽略Basset力的影响, 而当$H>10^{-4}$时, Basset力的影响迅速增强, 不应忽略; 且气泡半径越小的, Basset力的影响越显著; 而气泡所处深度与Basset力的影响强度关系不大.