高精度海洋重力测量中厄特弗斯改正误差分析

为有效减小厄特弗斯改正的误差,提高重力异常测量值的精度,在分析厄特弗斯改正计算模型的基础上,就载体的速度误差、航向误差及纬度误差对厄特弗斯改正误差的影响进行了仿真分析.在误差分析时,首先对厄特弗斯改正模型求取各变量的偏导,从而得到各变量与厄特弗斯修正误差之间的关系,并以此为基础采用三维视图和数字计算相结合的方法给出了具体的分析结果.仿真结果表明,速度误差是厄特弗斯改正误差的最大影响因素.在某一确定测量误差要求下,速度误差的精度要求随载体所处纬度和航向角的变化而变化;在φ:0°,A=90.时,要保证厄特弗斯改正误差小于0.1 mGal,载体速度测量误差需小于0.013m/s.     

速率方位惯性平台/GPS/计程仪组合导航系统仿真研究

根据科学发展和高精度导航的要求，提出了一个由GPS接收机、速率方位惯性平台和重力敏感器构成的精确重力测量组合导航系统，给出了该组合系统在速率方位地平坐标系下的误差方程和Kalman滤波方法以及计算机仿真结果。数字仿真表明：由中等精度的陀螺仪和加速度计以及GPS组成的组合导航系统平台水平误差角小，定位精度高，能够满足重力测量和导航要求。     

一种模式识别神经网络重力匹配算法

从模式识别的角度分析了搜索模式下水下运载体的重力匹配问题,利用模式识别神经网络实现重力匹配定位。在重力图匹配时,以惯性导航仪指示位置为中心规划真实位置的网格点搜索范围,从参考重力图上提取相应一系列的重力数据,与对应网格点的位置一起定义成多个模式类,构造相应的模式识别概率神经网络,运用该神经网络将实时重力测量数据识别到某个模式类,对比模式类的定义确定载体位置。在实测重力图上对重力辅助惯性导航系统进行了计算机仿真研究。结果表明,在重力场特征显著区域该重力匹配算法能够有效减小厄特弗斯效应的影响,其导航系统定位误差小于一个重力图网格,匹配率在80%以上,匹配效果优于一般的相关匹配算法。     

局部连续场下重力辅助导航模型构建算法

为了研究高精度的重力辅助导航模型以克服传统模型的局限,必须建立精度高且具有良好解析性质的局部重力异常场解析模型,同时考虑模型误差方程中的重力精准补偿问题。针对二维高斯样条函数逼近局部重力异常场中的局部支撑参数选择问题,通过对所涉及的系数矩阵、解误差、插值模型精度评估等问题进行分析,提出了一种新的最优局部支撑参数计算方法;基于此提出了一种高精度的基于高斯插值的重力辅助导航模型构建算法,该精准模型补偿了重力扰动矢量、标准重力值误差、厄特弗斯修正计算值对导航模型的影响。实验结果表明利用新型重力辅助导航模型构建算法,可使辅助导航系统位置精度提高1倍左右,姿态、速度精度提高1²倍,定位误差保持在1002倍,定位误差保持在100²00 m。     

海洋重力测量误差补偿技术

海洋重力场信息在勘探矿源和导航定位等方面都具有重要意义.进行海洋重力实时测量时,重力仪会受到各种外界扰动力的影响,再加上重力敏感器本身稳定性和惯性平台系统性能影响,重力敏感器的输出需要进行一系列数据处理和补偿后才能得到当地重力异常值,研究了重力敏感器安装角误差标定、零位漂移估计和格值修正等重力数据预处理方法.分析了海洋重力测量数据处理流程,主要包括零点漂移补偿、水平加速度误差补偿、厄特弗斯效应修正、高度修正和噪声滤波处理等.对每个数据处理过程都提出了具体补偿算法,并分析了补偿后的重力测量误差,将以上重力数据处理方法应用到实际重力测量,结果表明重力仪能够准确测量出当地重力值,其精度为1 mGa1.     

基于单轴旋转INS/GPS组合姿态误差观测的垂线偏差测量方法

单轴旋转INS/GPS组合导航系统的姿态误差直接受垂线偏差的影响,因此利用对单轴旋转INS/GPS组合的姿态误差观测也可实现垂线偏差的估计。首先,利用INS中的三个激光陀螺构建了激光陀螺组合体(LGU)并进行自主姿态测量,以LGU作为姿态基准以获取INS/GPS组合的姿态误差。然后,建立垂线偏差测量的观测方程和状态方程。最终采用Kalman滤波/平滑算法同时实现垂线偏差和其他系统误差的最优估计。通过对状态变量精确、合理地建模,并利用全球重力模型补偿垂线偏差信号的低频分量,从而实现垂线偏差与系统误差的解耦。通过仿真验证了该方法的可行性,仿真所用的航迹由实测数据生成。仿真结果表明该方法能够有效地测量垂线偏差的高频扰动量。由于该方法的测量精度依赖于所采用的陀螺性能,采用角随机游走较小的陀螺可以获得较好的垂线偏差测量结果。船载实验结果表明,该方法测量得到的垂线偏差数据重复性精度优于0.5″。     

MIMU/GPS组合导航系统研究

根据智能交通对车辆导航和定位的要求，研究了MIMU与GPS松散组合导航系统，以速度、位置作为观测量设计了Kalman滤波器。为了验证系统的性能，利用MIMU实验室测试数据和GPS仿真数据对该组合导航系统进行了半物理仿真，分别给出了纯MIMU、组合导航系统及GPS信号短时间丢失时的位置误差仿真曲线。分析结果表明组合系统具有良好的长期工作精度，能够满足车辆导航和定位的要求。     

应用于城市环境的MEMS-INS/GPS紧耦合组合导航抗差滤波器（英文）

为了提高MEMS-INS/GPS紧耦合组合导航系统在城市区域中因为GPS信号短时中断或被干扰时的性能，提出了一种基于Kalman滤波的抗差滤波器模型-Kalman抗差滤波器。在Kalman抗差滤波流程中，构建了具有误差检测和分离功能的Kalman滤波器来应对包括伪距和伪距率等GPS测量的突发故障，通过自适应因子向量调整测量噪声获得高精度的导航解。在城市公路上开展了现场试验，对Kalman抗差滤波器的可用性进行了测试。相较于常规的Kalman滤波器，使用Kalman抗差滤波器的紧耦合组合导航系统水平位置误差下降超过30%，高程位置误差的降低大约50%，速度误差下降了17.5%。Kalman抗差滤波器能够有效的降低城市区域中MEMS-INS/GPS紧耦合组合导航系统的导航解误差。     

SINS/GPS/CNS 组合导航联邦滤波算法

针对飞行器在长航时高速巡航过程中,捷联惯性导航系统存在误差漂移,GPS 导航可能会丢星、信号失锁,天文导航系统易受环境干扰,组合系统模型线性化误差易导致滤波发散等问题,分析了三种导航系统的优缺点,提出了 SINS/GPS/CNS 组合导航联邦滤波算法,该算法可以取长补短,巧妙地将 GPS 定位和天文导航定姿精度高的优势辅助于捷联惯导系统,利用卡尔曼联邦滤波器对捷联惯导系统进行误差估计,并对联邦滤波算法进行了有效的改进.计算机仿真显示,该滤波器收敛速度快,具有一定的容错功能,其滤波精度较 SINS/GPS 组合导航系统在位置误差和速度误差上均有约5%左右的小幅提升,在平台角误差上更是提高了一个数量级.仿真结果验证了该组合导航方案的可行性和算法的有效性,有重要的工程应用价值.     

一种重力辅助导航系统故障诊断与容错方法

为了解决重力辅助导航系统软故障检测上的不足,针对重力辅助导航系统的特点和不同故障的性质,提出了一种新的重力辅助导航联邦滤波容错算法,该算法将系统的残差和方差组成故障检测函数的阈值,使阁值包含了联邦滤波全局信息和子系统特征信息,并将传统故障诊断算法对故障的检测改为对滤波收敛性的检测,根据联邦滤波全局收敛信息的不同,动态确定故障诊断函数.通过惯导/计程仪/重力组合导航系统的仿真试验,证明了该方法具有较强的故障诊断能力,有效改善了重力辅助导航系统对软故障检测失效带来的滤波发散定位错误的问题,抑制了重力故障给组合导航系统带来的误差,明显提高了重力辅助导航系统的精度和容错性能.     

Group properties of utt=[F(u)ux]x

The group properties and the associated Lie algebra are developed for the subject quasilinear wave equation, for arbitrary f[fεC²(R), f > 0, f ≠ 0]. From the resulting information sets of explicit invariant solutions are constructed for wave propagation in gases and for the transonic equation.     

Exact solution of the non-linear differential equation RR̈ + 32R2 − AR−4 + B = 0

The non-linear equation $\text{R}\text{R}\text{?}\text{+}\text{3}\text{2}\text{R}{}^2\text{- AR}{}^{\mathrm{?4}}\text{+ B = 0}$ is shown to represent simply periodic motion with a minimum at R₁ and a maximum at R₁R₀ or a maximum at R₁ and a minimum at R₁R₀^?1. R₀ is a function of the ratio $\text{A}\text{B}$ and is greater than 1 for $\text{A}\text{B}$ > 1 and less than 1 for $\text{A}\text{B}$ > 1. The period of the motion satisfies the simple relation T(R₀^?1) = R₀^?1T(R₀). The exact solution to the above equation is represented in terms of elliptic integrals of the first and second kinds and a simple algebraic function.     

Explicit expressions of S(v), H(v) and L(v) for anisotropic elastic materials

The three matrices L(v), S(v) and H(v), appearing frequently in the investigations of the two-dimensional steady state motions of elastic solids, are expressed explicitly in terms of the elastic stiffness for general anisotropic materials. The special cases of monoclinic materials with a plane of symmetry at x₃ = 0, x₁ = 0, and x₂ = 0 are all deduced. Results for orthotropic materials appearing in the literature may be recovered from the present explicit expressions.     

惯导／GNSS／罗兰C／航姿系统组合导航方案

为保证飞行器的导航精度及可靠性,采用了惯导/GNSS/罗兰C/航姿系统的组合导航。该组合导航采用开环组合方式,将多系统导航信息在计算机中进行综合,提高导航信息精度。仿真试验结果说明,所设计的组合导航系统是可行的,能满足任务要求。     

Phase portraits and bifurcations of the non-linear oscillator: ẍ + (α + γx2 + βx + δx3 = 0

The non-linear oscillator ? + αx + γx²x + βx + δx³ = 0 is studied using the methods of differentiable dynamics to obtain qualitative behaviour. The case x, β<0; γ, δ> 0 is considered in some detail; it has physical relevance as a simple model in certain now-induced structural vibration problems in which the structural non-linearities act to maintain overall stability. The presence of local and global bifurcations is detected and their physical significance discussed.     

Rheology/morphology/flow conditions relationships for polymethylmethacrylate/rubber blend

Viscoelastic behavior, phase morphology and flow conditions relationships in polymer/rubber blends have been investigated. The importance of such correlations is illustrated on polymethylmethacrylate (PMMA)/rubber blends subjected to different flow conditions both under small and large deformations. In small-amplitude oscillatory shear (the morphology does not change during the flow) the elastic modulus G of the concentrated blends shows a secondary plateau, G _p , in the low frequency region. This solid-like behavior appears for rubber particle contents beyond the percolation threshold concentration (15%). Morphological observations revealed that for concentrations higher than 15%, the particles are dispersed in a three-dimensional network-type structure.In capillary flow it was found that the network-type structure was destroyed and replaced by an alignment of particles in the flow direction. This morphological modification resulted in a decrease in both viscosity and post-extrusion swell of the blends. Morphological observations revealed that the ordered structure in the flow direction was concentrated only in the skin region of the extrudate, where the shear stress is higher than the secondary plateau, G _p . A simple kinetic mechanism is proposed to explain the observed morphology.Similarly, steady shear measurements performed in the cone-and-plate geometry revealed alignment of particles in the flow direction for shear stress values higher than G_p.Presented in part at the Symposium Recent Developments in Structured Continua Montréal (Canada) 26–28 May 1993 and at the 45th Canadian Chemical Engineering Conference, Quebec, October 15–18 (1995)     

溅射沉积WSx/Ni/a-C/Ni多层膜的微结构及大气环境摩擦学性能

采用磁控溅射技术在硅基体上交替沉积WS₂、Ni及非晶碳(a-C)层制备出不同Ni层厚度的WS_x/Ni/a-C/Ni多层膜. 利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪等研究了多层膜的成分及微观结构;通过纳米压痕仪、划痕仪和球盘式摩擦磨损试验机等评价了薄膜的力学及大气环境中的摩擦学性能. 结果表明:随着Ni层厚度的增加,WS_x/Ni/a-C/Ni多层膜的致密度下降,n_s/n_w值(S与W原子百分数之比)由0.84降至0.73,WS_x层以微晶或非晶的形式存在. 多层膜的硬度和磨损率均随Ni层厚度的增加先降低后升高,但摩擦系数由0.22升至0.38,结合力先增大后减小. Ni层厚度为6 nm的多层膜的硬度可达13.4 GPa,抗氧化性能和耐磨性最优,磨损率仅为9.47×10–14 m3/(Nm).      

机翼-机身-挂架-短舱复杂流场数值模拟

本文采用分区搭接网格技术,对机翼/机身/挂架/短舱复杂组合体进行网格分布,通过分析计算网格对结果的影响,探讨了网格的划分.基于Roe的近似黎曼解的方法,采用S-A湍流模型,通过求解N-S方程,对该组合体外流场/发动机短舱内流场进行一体化数值模拟,与相应风洞实验数据进行了比较与分析,取得了与实验数据较为吻合的结果.与无发动机短舱的组合体的气动特性进行比较,分析了短舱对翼身组合体的气动干扰.     

On free energy-based formulations for kinematic hardening and the decomposition F = fpfe

Within the framework of linear plasticity, based on additive decomposition of the linear strain tensor, kinematical hardening can be described by means of extended potentials. The method is elegant and avoids the need for evolution equations. The extension of small strain formulations to the finite strain case, which is based on the multiplicative decomposition of the deformation gradient into elastic and inelastic parts, proved not straight forward. Specifically, the symmetry of the resulting back stress remained elusive. In this paper, a free energy-based formulation incorporating the effect of kinematic hardening is proposed. The formulation is able to reproduce symmetric expressions for the back stress while incorporating the multiplicative decomposition of the deformation gradient. Kinematic hardening is combined with isotropic hardening where an associative flow rule and von Mises yield criterion are applied. It is shown that the symmetry of the back stress is strongly related to its treatment as a truly spatial tensor, where contraction operations are to be conducted using the current metric. The latter depends naturally on the deformation gradient itself. Various numerical examples are presented.     

智能车辆SINS/DGPS/视觉/数字地图组合导航技术

为适应自主驾驶车辆的高精度、高频率与高可靠性的导航要求,提出了一种机器视觉/数字地图/CP-DGPS共同辅助SINS的智能车辆组合导航方法,建立了组合导航系统的滤波模型。该滤波模型的量测信息不仅包括GPS与SINS形成的位置与姿态观测信息,还包括机器视觉/数字地图/SINS形成的横向偏差观测信息。通过对SINS的多重冗余辅助,使得导航系统具备容错能力。仿真结果表明,该组合导航系统能为智能车辆提供其空间位置、速度、加速度与姿态角等众多导航信息,并具有100Hz的高频输出、厘米级的导航精度和容错性能,当GPS较长时间中断时,通过SINS/视觉/数字地图的组合仍能为智能车辆提供可靠的导航数据。