再入等离子鞘套对测控信号传输的影响

高超声速飞行器再入大气层时,会在飞行器周围产生一层等离子鞘套,对测控信号的传输产生严重的影响。为分析等离子鞘套对测控信号的影响,提出了一种非均匀等离子鞘套自适应分层模型,并仿真计算了电磁波在RAM-C典型再入等离子鞘套中的透射衰减情况,进而得出各频段测控信号进出"黑障"的高度。经与NASA报告中实测数据进行对比,"黑障"高度吻合得很好。在实际型号试验中的应用也证明了该方法的有效性。结果表明,该方法可以较好地模拟测控信号在再入等离子鞘套中的传播情况,将来可用于对"黑障"现象的进一步研究。     

返回舱再入段雷达散射特性研究

"神舟"飞船返回舱在再入过程中,由于产生等离子体鞘套和尾流,其雷达散射截面(RCS)出现剧烈变化,对地面测量雷达的跟踪产生影响。文中以C波段雷达的实测数据为依据,对返回舱RCS突增和缩减的机理进行了分析;重点阐述了厘米波雷达以反射式跟踪方式跟踪再入体时,会出现短时间目标丢失现象的必然性。     

近空间高超音速飞行器射频通信"黑障"研究

飞行器在临近空间高超音速飞行中可能出现的"黑障"现象对测控系统提出了巨大的挑战.在分析飞行器表面等离子的构成以及造成射频信号衰减因素的基础上,构建了射频通信"黑障"效应研究的总体框架,提炼了关键技术并给出解决方案与初步分析结果,可为相关试验提供参考与建议.     

黑障对通信安全的影响及几种可能的解决方案

当飞行器以超高速在大气层中飞行时,由于气动加热或烧蚀,在飞行器周围会形成等离子体鞘套。这将影响飞行器的通信特性,严重时会使通信中断,从而威胁飞行器的安全。我国新一代航天航空飞行器在大气层中飞行的时间长、速度快,而且弹道复杂,需要实时通信和控制,因此需要彻底解决通信中断问题。针对新一代航天飞行器面临的通信中断问题,研究了利用天线位置和地面遥测设备的布站优化、毫米波和太赫兹波通信、外加强磁场和激光通信等方法解决黑障问题的可能性及存在的问题。     

基于卷积神经网络的返回舱识别

针对靶场返回舱自动识别与跟踪的需求,采用YOLOv5神经网络进行自动识别的技术方案.为解决返回舱数据集较少的问题,采用Mosaic数据增强的方法,不仅增加了数据集数量,而且提高了网络的鲁棒性.针对返回舱目标较小的问题,提出以特征明显、目标较大的降落伞作为主要识别对象,返回舱本体为次要识别对象,对二者同时进行识别.通过数...     

高超声速飞行器绕流流场电磁散射特性分析

采用七组元化学反应模型,数值模拟高超声速飞行器流场.基于流场结果,用分段线性电流密度递归卷积时域有限差分方法计算了P、L波段飞行器流场的后向雷达散射截面积(Radar Cross-Section,RCS)频率特性及双站散射特性,并分析了入射波频率和双站角对RCS的影响.结果表明:在计算频率范围内,等离子鞘套流场后向RCS基本上比飞行器本体后向RCS小,攻角对流场RCS有所影响,当入射波频率和等离子体特征频率相近时,等离子鞘套改善飞行器的隐身性能;入射波频率为1 GHz时,飞行器等离子鞘套流场和飞行器本体的双站RCS随双站角的变化交替变化,无明显规律.     

高超声速飞行器等离子鞘套反演分析

目前等离子体鞘套机理研究主要工作集中在理论模型的分析及地面模拟试验上,缺少真实试验数据的有效支撑,尤其缺少一套系统的试验数据分析方法。通过对等离子体鞘套无线通信试验数据进行数据反演分析,可以获得等离子体鞘套对不同频段无线信号的影响规律,并对等离子体鞘套仿真预测中涉及的流场、烧蚀、电磁计算等模型进行修正。等离子体数据反演分析方案中涉及到高精度链路计算、电子密度测量、飞行器外表面材料烧蚀碳化效应分析以及动态等离子体鞘套电磁分析建模等几项关键技术,通过对其分别进行技术突破,可提高等离子体数据反演分析的精度,使真实数据更为有效地修正理论分析模型。     

基于STC单片机的电子罗盘-超声波测障系统设计

为了提高移动机器人的定位能力,提出一种基于STC89C52单片机的电子罗盘-超声波测障系统方案,并完成系统的软硬件设计。系统中,电子罗盘模块测试障碍物的方位(角度和方向),超声波模块测试与障碍物的距离,STC89C52单片机系统处理上述数据后在液晶显示器LCD1602上显示。实验表明,系统能精确测试障碍物的方位和距离,并实时显示,达到设计要求。     

太赫兹波斜入射磁化等离子体的传播特性

针对飞行器再入大气的“黑障”问题,基于等离子体电子密度Epstein分布,建立了太赫兹波穿过磁化等离子体鞘套的一维模型。计算了太赫兹波斜入射磁化等离子体鞘套的透射率和衰减;分析了等离子体碰撞频率、磁场强度、入射角等因素对太赫兹波传播特性的影响。研究结果表明,外加磁场强度增大,透射率的最小值和衰减峰值向较高太赫兹波频率方向移动;电磁波入射角变大,透射率变小,衰减变大;当入射角小于等于60°时,大气窗口0.22 THz处最大衰减为5.32 dB。研究结果为解决“黑障”问题提供了重要参考。     

基于RRNN的破障武器滑模控制

为了提高某破障武器随动系统响应的快速性和准确性,对其进行神经网络滑模控制研究.结合伺服系统的模型,引入脊波递归神经网络(RRNN)对模型动态自适应逼近,可有效提高响应速度和鲁棒性.通过脊波递归神经网络滑模控制器(RRNN-SMC),有效地抑制了扰动、参数变化等非线性因素的影响.最后,采用粒子群优化算法对脊波参数和链接权...     

Transmission Properties of Radar Wave through Reentry Plasma Sheath

In this paper,by taking into account the coupling of the ionization of ablation gas and atmosphere,an electrons density distribution model is built. Using this model,the transmission properties of different polarization radar wave through sheath are evaluated on the basis of the transmission matrix theory. Then,we discuss the effects of the electrons density,the added magnetic field,and the radar wave frequency on the transmission properties. As a result of this investigation,greater transmission power could be gained in order to efficiently shorten communication blackout,by reducing the electrons density or choosing proper added magnetic field and the frequency of the radar wave according to the different polarization form of the radar wave.     

A conception on the terahertz communication system for plasma sheath penetration

The signal of a hypersonic spacecraft entering the Earth's atmosphere may be lost at a certain altitude transitorily. This phenomenon is called “blackout,” an important performance feature of aircraft design. Recently, with the development of the nearcraft, communication techniques under the plasma environment have increasingly become more important, with the realization that we can record, monitor, track, and capture the nearcraft. In this paper, an idea based on the capability of radiation from the terahertz communication system to penetrate the plasma sheath is proposed to provide the theoretical basis for real‐time communication with the nearcraft. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

再入段等离子体对弹头RCS的影响研究

在分析等离子体对电磁波衰减机理的基础上,研究了再入段弹头周围包覆等离子体对雷达散射截面(Radar CrossSection,RCS)的影响。推导计算了再入段等离子体参数,借助电磁仿真软件FEKO,利用快速多极子与物理光学法相结合的方法对等离子体参数影响目标RCS的情况进行了实验仿真。仿真结果表明,再入段弹头包覆一定厚度的等离子体时RCS值比没有包覆等离子体的RCS值有所降低,给反导系统目标探测与弹道导弹突防带来一定的影响。     

激光等离子体流场的数值模拟

本文采用二阶精度迎风ＴＶＤ格式对轴对称的激光等离子体流进行了数值计算，模拟研究了Ｎｄ：ＹＡＧ高功率脉冲激光与铝靶作用时等离子体场的形成过程，获得与实验结果一致的时间相关解。     

基于解析法的再入目标实时质阻比估计

文中对再入弹道目标的质阻比估计算法进行了讨论;分析了解析法计算目标质阻比的主要影响因素,同时讨论了实时估计质阻比的算法。在考虑再入目标质阻比的时变特性前提下,仿真了地心坐标系下再入弹道目标的二维轨迹;最后用该仿真轨迹数据对实时质阻比估计算法进行了验证分析。     

高超声速飞行器再入段滚转控制及鲁棒性分析

高超声速飞行器再入段保持大迎角下滑过程中, 航向失稳、荷兰滚发散、副翼操纵反效, 为保证大迎角再入段飞行安全需要研究大迎角下滚转控制。针对大迎角下副翼操纵反效问题, 提出了“改善LCDP的副翼控制滚转”与“方向舵控制滚转”两种控制策略, 并利用结构奇异值快速分析两种滚转控制策略的鲁棒性, 最后通过仿真对比两种滚转控制策略的控制品质与鲁棒性。仿真结果表明, 标称状态下两种滚转控制策略均能完成滚转控制, 但在考虑气动参数摄动情况下, 方向舵控制滚转的鲁棒性明显优越于改善LCDP的副翼控制滚转。     

基于外测观测的再入飞行转弯方向辨识方法

针对航天器再入返回过程中无遥测数据、仅外测观测下的飞行转弯方向实时辨识问题,分析了航天器再入飞行时的主要受力情况,给出了一种采用非动力学建模及UKF滤波框架的航天器再入飞行速度估计算法。在此基础上提出了一种使用前后时刻速度或速度增量在轨道面的法线分量判断单点转弯方向的方法,并通过多点滑窗统计方法实时给出了转弯方向的辨识结果,减少了误判的几率。实验结果表明此转弯方向辨识算法是可行的,研究结果对再入飞行弹道计算及转弯方向估计有一定的参考意义。     

基于小波变换的锥体类弹头目标HRRP特征稳定性研究

在分析锥体类弹头目标的高分辨距离像（HRRP）强散射点越距离单元走动的基础上，通过小波多尺度分解，平滑了HRRP中强峰值的位移和幅度的起伏，使得HRRP的相似性在较大方位角范围内得到稳定和提高。通过仿真和实测数据，使用最大相关匹配法，得到了较高的识别率和相关性。