采用双轴加速度计的旋转弹运动姿态角速率测量方法

研究了基于哥氏加速度原理的双轴加速度计测量旋转弹航向角角速率与俯仰角角速率的方法。首先根据哥氏加速度原理建立了旋转弹三维动力学模型,得出三个轴向加速度输出值同各轴角速率输入值之间的转换矩。针对旋转弹横滚角角速率远大于航向角角速率与俯仰角角速率的情况,建立了旋转弹的简化动力学模型;基于简化模型,提出了采用双轴正交加速度计测量横轴与竖轴上的加速度值,来实现对运动过程中航向角角速率与俯仰角角速率测量的方法。应用100 mm高射炮数据对该模型进行验证,验证结果同理论推导结果完全吻合。证明基于哥氏加速度的正交双轴加速度计测量旋转弹航向角角速率与俯仰角角速率理论的正确性和工程实现的可行性。     

Investigation of fast of runaway electrons pitch angle scattering in the EAST tokamak

This paper reports that an experimental investigation of fast pitch angle scattering （FPAS） of runaway electrons in the EAST tokamak has been performed. From the newly developed infrared detector （HgCdTe） diagnostic system, the infrared synchrotron radiation emitted by relativistic electrons can be obtained as a function of time. The FPAS is analysed by means of the infrared detector diagnostic system and the other correlative diagnostic systems （including electron-cyclotron emission, hard x-ray, neutrons）. It is found that the intensity of infrared synchrotron radiation and the electron-cyclotron emission signal increase rapidly at the time of FPAS because of the fast increase of pitch angle and the perpendicular velocity of the energetic runaway electrons. The Parail and Pogutse instability is a possible mechanism for the FPAS.     

自主飞艇俯仰角动力学建模及其尾翼结构参数的确定

针对特定结构的平流层信息平台-自主飞艇，分析了影响飞艇俯仰角姿态变化的各个作用力，建立飞艇俯仰角姿态动力学模型，在此基础上确定出适合飞艇工作特点的尾翼翼型，从力学平衡原理、能耗最小原理及边界条件出发，提出了一种估算飞艇尾翼结构参数的方法。进行的数字仿真实验验证了所建立的飞艇俯仰角姿态动力学模型的正确性及文章提出的尾翼结构参数确定方法使得飞艇在动力学特性上具有的优点。     

海洋声学环境下水中声源的时延估计法定位精度分析

水中声源的定位精度受到海洋声学环境的重要影响。结合海上试验的实际应用,分析了水下观测平台采用时延估计法对声源的定位精度问题。根据理论分析,计算了时延估计误差、海洋中声速不均匀、平台非稳性、及声传播起伏等因素引起的俯仰角和方位角误差。利用误差传递公式,获得了上述因素引起的不同平台深度下,不同距离声源的定位误差。比较了采用平面阵与立体阵、是否补偿声线弯曲效应等条件下定位误差的变化,并通过海上试验结果进行了部分验证。研究结果表明,海洋声速不均匀对定位误差的贡献最大。采用立体阵代替平面阵、测量海洋声速剖面并补偿声线弯曲引起的定位误差,在1000m距离上可使定位相对误差从最大30%降低到约10%,有效提高了较远距离上的定位精度。研究结果对于采取措施提高水中声源的定位精度有指导意义。      

相关测速声呐底混响时空相关函数与载体俯仰角的关系

由于载体在运动过程中存在姿态的变化,不考虑载体姿态的理论相关函数会影响相关声呐的测速精确度。考虑载体俯仰角对发射信号海底照射区域的影响,引入不同权重的多阶贝塞尔函数,得到改进后的理论相关函数。同时,根据相关测速声呐发射参数,给出了基于FOM模型的海底回波仿真。仿真结果表明,改进的理论相关函数将相关声呐的测速误差降至1%以下。载体的俯仰角对时空相关函数产生影响。考虑载体俯仰角的理论相关函数更贴近实际情况,与仿真结果的相关系数吻合的较好,能够更加准确的估计载体速度。      

大型精密光学调节架的俯仰角运动控制方法及误差修正

航天遥感仪器的光学装调需要使用大型精密调节架,其俯仰角调节机构使用步进电机驱动,且传动比为非线性,因此控制难点在于如何以步进电机开环方式来实现调节架俯仰角的精确运动。通过对现有调节架的俯仰角运动机构进行建模分析,得到其运动学模型为偏心曲柄滑块机构。根据运动学公式,分析了当前使用的控制方法精度不高的原因,并提出了新的控制方法。在此基础上,为了验证新方法下调节架俯仰角的运行结果,引进了全新的测量工具一激光跟踪仪。根据测量结果,绘制出俯仰角的目标值和误差曲线图,分析误差规律并修正。经复测,俯仰角的运动精度最终达到了光学装调的要求。     

平面阵的方位估计算法及其误差分析

提出了一种基于信号相位匹配原理的平面阵方位估计的奇异值分解(SVDSPM)算法.推导了方位搜索需要的时延计算的一般公式,仿真分析了几种典型平面阵的方位估计性能,仿真结果表明: SVDSPM方位估计算法的性能优于MUSIC算法;理论分析了目标距离、传声器位置误差和接收通道幅度和相位不一致性等对定向性能的影响;以十字平面阵为例,仿真分析了上述几种因素对方位估计精度的影响,仿真结果表明:当传感器安装误差小于10 mm,接收通道幅度不一致性小于1.5 dB,接收通道相位不一致性小于10°和目标初始俯仰角大于45°时,方位估计的标准差小于0.5°.     

声音目标被动定位算法的野值分析

阐述了基于四元平面十字阵的声音目标被动定位的原理.利用目标与基阵平台分布在不同平面的特点,采用简单的平面阵实现目标的三维定位,简化了布阵的复杂性.针对基于四元平面十字阵的声音目标被动定位算法,分析了野值产生的原因,并研究了水平方位角、垂直俯仰角、时延估计误差度、目标距离、基阵尺寸等因素对野值产生的影响.     

运动平台目标引导数据解算及误差分析

根据平台和目标的位置、姿态信息,利用旋转矩阵建立了运动平台目标引导模型。在此基础上进行仿真分析,通过计算平台和目标数据存在不同水平误差条件下引导数据的精度,研究了平台和目标数据对引导数据精度的影响。仿真结果表明,对方位角引导数据精度影响较大的参数为平台经度,纬度以及航向角;对俯仰角引导数据精度影响较大的参数为平台经度、纬度、俯仰角以及横滚角;对距离引导数据精度影响较大的参数为平台经度和纬度。