大型民用飞机气动外形典型综合设计方法

基于自主研发的飞行器气动外形大规模并行化、分布式综合设计软件AMDEsign，开展了大型民用飞机气动外形多目标综合设计，研究了处理高维目标空间多目标优化问题的有效处理方式，为优化数学模型的合理确定提供数据参考。在此基础之上，基于软件AMDEsign的主分量分析（PCA）、离散伴随方法两个典型模块，对宽体飞机数字化模型开展多目标优化，其中离散伴随方法中引入虚拟可行解集逼近方法，为权系数提供有效的导向性选择；并进一步将结果进行多目标评估分析，设计结果表明，主分量分析能够有效识别目标函数的相关性，虚拟可行解集方法效率较高，充分利用了离散伴随效率高以及导向性权函数预测等优点，多点设计外形在巡航升阻比、抖振特性以及阻力发散等性能上具有明显改善。文中提出的综合设计方法简捷高效且具有较强的工程应用价值。     

叶栅离散伴随气动优化设计

正叶栅气动优化设计是一个具有复杂约束环境的多变量、非线性、多目标优化问题。基于控制理论的气动优化设计方法,因其在求解目标函数对设计变量的梯度时引入了伴随系统,又被称为伴随方法。与传统的梯度求解方法相比,伴随方法的优势在于其梯度的计算量与设计变量数目无关,计算目标函数对所有设计变量的梯度只需计算一次流场和一次伴随场,且伴随方程是线性偏微分方程,远不及流动方程复杂。其中,离散伴随方法因其伴随方程及边界条件     

A弹拦射半实物仿真试验方法

在改造后的火控仿真实验室的基础上，提出了一种包括飞行员、飞机、火控、导弹、雷达等分系统，可以进行搜索、占位、瞄准、攻击直到命中目标全过程的半实物仿真试验方法．其试验结果能够用于系统的操纵性能研究，动态精度分析，精度分配、系统优化和作战效能评估．     

GPS自动归航系统在变化风场中的轨迹

研究全球卫星定位系统（GPS）自动归航系统在恒定风场中归航轨迹的计算，探讨了系统能够达到预定目标点的条件，给出系统在几种风场中的轨迹图。为了进一步验证归航轨迹能否回到预定点，给出了系统的变化风场中的仿真算法，并通过对仿真结果的分析，提出在系统着陆期间利用GPS定位和测速数据实行逆风控制的方案。     

多目标测量技术

多目标测量一直是航天器试验和鉴定的一个难点。在前期多目标预研成果的基础上，本文介绍了一种基于“码分多址区分多目标、扩频伪码作单向测距信号、多站距离差定位、单星共视定时”体制的综合测量系统。该系统由6套跟踪测量站组成，能够完成空域内10个目标的遥测和外测。经过试验检验，其站间距离差精度小于5m，站间速度差精度小于0．2m／s，具有广阔的应用前景。     

基于非结构网格离散伴随方法的机翼多点多约束无粘优化设计

采用基于目标函数的非结构网格离散伴随方法进行机翼多约束单点和多点组合无粘减阻优化设计。通过基于目标函数的离散伴随模型计算目标函数梯度,考虑多种典型几何和气动约束,采用拉格朗日方法求解多约束优化问题,利用径向基函数进行几何模型参数化。对M6机翼单点和多点组合优化展示了本文优化设计系统的有效性,能够较好地满足工程实际需求。     

耦合粒子图像测速误差的连续伴随数据同化技术

提出了一种耦合粒子图像测速(PIV)实验误差的连续伴随数据同化算法，通过优化目标损失函数，增强算法在不同误差场景下的鲁棒性。为了验证该算法的有效性，先对已知PIV流场植入合成误差进行同化对比测试，继而对PIV互相关算法不同参数设置所获得的流场进行同化研究。结果表明：相比于原连续伴随数据同化，耦合PIV实验误差的同化算法能够对实验观测数据去伪存真，抗误差干扰能力明显提升，鲁棒性更强，能够对高误差场景下的流动数据进行更好地同化，准确地预测流场的真实分布规律，还原流场细节。     

SAR极坐标格式成像算法对运动目标响应特性

运动目标的合成孔径雷达（SAR）成像特征是SAR地面运动目标指示（SAR/GMTI）系统进行运动目标检测、成像和重定位的基础。为此,从信号二维解耦合校正距离徙动角度推导和分析了极坐标格式算法（PFA）对运动目标的响应特性,揭示了极坐标格式转换过程中的距离插值和方位插值对运动目标距离徙动的校正原理。理论分析表明：PFA在完成对静止目标成像的同时,还能够自动校正所有运动目标的线性距离徒动,且校正过程无需目标运动信息,因此对于径向运动目标,在忽略波前弯曲条件下PFA也能够对其进行完全聚焦。最后,通过仿真数据处理对理论分析结果进行了验证,表明PFA作为一种运动目标成像预处理方法具有很大的应用前景。     

非线性系统中多传感器目标跟踪融合算法研究

主要阐述了在非线性系统中多传感器目标跟踪的融合算法，提出了基于变换测量卡尔曼滤波器（CMKF）的分布式融合算法，从该理论出发，导出了分布式变换测量卡尔曼滤波算法（DCMKFA）几乎能够重视集中式融合估计，仿真结果证明了这一结论，因此，DCMKFA对于非线性系统中的目标跟踪是一个有效的分布式融合算法。     

飞行器气动/结构多学科延迟耦合伴随系统数值研究

基于自主研发的大规模并行结构化网格雷诺平均Navier-Stokes（RANS）求解器PMB3D以及流固耦合代码FSC3D建立了飞行器静气动弹性数值模拟技术,进一步基于并行化伴随方程求解器PADJ3D,开展了Navier-Stokes方程与结构动力学方程耦合离散伴随的推导、构造。对各个学科伴随变量进行延迟处理,进行耦合伴随系统的解耦,学科之间的影响通过右端强迫项的形式在方程中体现,通过松耦合形式进行各个学科方程右端项数据传递,各个学科的伴随方程一定程度上能够相对独立,进一步实现了基于LDLT方法的结构伴随方程的高效求解;对典型客机柔性机翼进行梯度信息求解,并与考虑气动弹性影响的差分结果进行对比分析。数值模拟结果表明,延迟耦合伴随形式更有利于保持原有程序结构形式以及程序模块化,梯度计算精度完全满足优化设计需要,能够为柔性机翼飞行器气动/结构多学科优化设计提供研究基础与技术平台。     

Modeling the Augmentation System of a Radar Target

The objective of the high-altitude supersonic target (HAST) radar augmentation system is to simulate the radar cross section (RCS) of a real target. The system is, therefore, of the active transponder type with various radiating antennas simulating the dominant scattering centers on the real target. We develop a system model, which when combined with the measured RCS of the HAST vehicle, simulates the RCS of the real target. Comparisons with measurements illustrating the success of the simulation program are given.     

近程反导舰炮拦截掠海目标供靶需求分析

针对舰炮武器系统设计定性试验供靶飞行速度低、飞行高度降不下来,且小航路捷径供靶实现难度大风险高,因此考核标准低,难以对舰炮武器系统进行有效充分考核等问题,从舰炮武器系统试验靶标供靶的速度、高度、航路捷径等方面分析了影响目标毁伤概率的因素,建立了毁伤概率计算模型。通过实际验算论证了近程反导舰炮拦截掠海导弹类目标时,如果目标速度低、飞行高度高、航路捷径大,对此类目标的毁伤概率将明显增大,导致武器系统考核标准降低。提出了为真实考核武器装备的作战效能,要采用速度高、掠海飞行、航路捷径小的靶弹类目标进行拦截试验,以解决试验的充分性、边界条件问题,实现从严考核之目的。     

红外成像导弹目标截获概率

导弹截获目标的概率是红外成像导弹的一项重要的设计指标。传统的目标截获概率通常通过统计方法得到,该方法需要建立导弹制导控制系统的详细数学模型,因此不适合在导弹总体方案设计阶段使用。针对传统方法的缺陷,通过分析影响红外成像导弹截获概率的主要误差源,从而建立了截获概率的数学模型,从理论分析角度给出了导弹截获概率的计算方法。仿真结果表明,建立的截获概率数学模型正确可信,计算的目标截获概率与传统统计方法结果相当,可以辅助进行各项误差的精度分配以及系统指标的设计,具有重要的理论意义和实际应用价值。     

机动目标跟踪-火控综合系统动态品质分析

研究了机载雷达机动目标跟踪算法,用强迫奇异摄动技术求出了三维追逃微分对策问题的次最优策略。借助于上述算法和策略,建立了一种符合实战情况的跟踪－火控综合系统。从大闭环角度对该综合系统动态品质进行了详细的仿真研究。结果表明,该综合系统能较长时间地锁定目标,准确地实现对目标的三维攻击,并且避免了求解最优控制中经常出现的两点边值问题,使数值计算量大为减少。     

Optimum Processing of Unequally Spaced Radar Pulse Trains for Clutter Rejection

A train of radar pulses from one resolution cell can be processed coherently to reject echoes from external clutter and detect targets moving radially with respect to the clutter. Optimum methods of signal processing are defined for systems in which the interpulse spacings are multiply staggered to avoid target blind speeds. Likelihood ratio tests are developed for systems in which the target Doppler frequency is known a priori and for systems employing a bank of filters to cover the target Doppler band. To implement such tests, the N pulses in the train are added with complex weights and the amplitude of the sum compared with a detection threshold. The set of weights which maximizes the average signal-to-clutter ratio is also computed for a single-filter system with unknown target Doppler frequency. When the clutter autocorrelation function is exponential, the clutter covariance matrix can be inverted analytically. This latter result is useful for comparing different interpulse-spacing codes for a particular system application.     

空间进动目标动态散射特性的实验研究

研制了进动目标模型,构建了紧凑场微波暗室动态测量系统,通过暗室实验的方法研究了空间进动目标的动态散射特性,给出了若干典型条件下的全极化宽带测量结果。通过实验可以观察到目标进动引起的多普勒频移,证明了微波雷达对进动目标微多普勒的可观测性,同时观察到弹头常见结构引起的非理想点散射现象。实验结果的分析表明,该实验系统能够有效地揭示进动目标的目标特性和回波调制特性,从而为弹道中段目标的动态电磁散射特性、目标结构反演、运动参数提取和逆合成孔径雷达(ISAR)成像的研究奠定了基础,对于弹道中段目标识别的研究具有重要的意义。     

基于广义Kalman估计的机载雷达高精度控制系统

 研究了在某型现役机载雷达系统中, 采用广义Kalman 滤波器方法来预估目标机的俯仰角和方位角,产生跟踪目标用的雷达天线驱动信号, 替代传统的速率陀螺测量元件来补偿本机机动所造成的扰动的方法,同时对探测信号本身所具有的延迟起到了补偿作用。对目标的运动采用直角坐标系中的Singer 模型描述, 而对测量信号则是应用极坐标系中的描述, 采用广义Kalman 滤波器来完成估计, 即在每一步的估计和控制中对计算测量方程进行线性化结果, 实现两种坐标系的转换。通过应用Matlab/ Simulink 软件对整个系统的建模、设计及仿真研究, 得到了满意的结果。     

Bayesian and Dempster-Shafer target identification for radarsurveillance

This paper considers the problem of target track identification in a radar surveillance system. To build a target identifier alongside a tracker, four features which are available for real-time processing in an air surveillance system are used here: target identity (TID) from a friend-and-foe identification (IFF) system, elevation measurement from the radar, target speed, and acceleration estimated by a tracker. These four features are combined to classify air targets into five different air target categories: friendly commercial, friendly military, hostile commercial (or unknown airline), hostile military, and false targets (clutter). Two popular statistic-based techniques, namely, the Bayesian and Dempster-Shafer methods, are applied to develop radar target identification algorithms for our application. Real-life as well as simulated air surveillance radar data are used to evaluate the practicality and effectiveness of this track identification approach in a radar surveillance system     

圆形轨迹导引下的无人机事件触发抗干扰环绕控制

针对内部不确定性以及外部环境摄动的目标环绕控制问题,在基于反步法的双层制导框架下,利用级联控制思想,提出了一种圆形轨迹导引下的四旋翼无人机事件触发抗扰环绕控制方法。在轨迹回路中,构建了可满足持续激励条件的目标位置估计器,保证仅通过视线方位角就能获取可满足最终一致有界条件的目标估计项。随后,基于目标的位置估计结果,设计了目标环绕控制律生成线速度指令,并通过方向向量场验证了该环绕制导律的有效性,消除了现有李雅普诺夫向量场制导(LVFG)对相对位置和目标速度的依赖。在姿态回路中,通过采用扩张状态观测器(ESO)补偿系统的集总不确定性,设计了基于相对阈值事件触发控制的姿态控制器,在有效降低控制器到执行机构之间信号传输频率的同时,实现了四旋翼无人机对静止/移动目标环绕。然后,借助输入状态稳定性定理证明了系统的稳定性。仿真结果表明,所提控制方案能够实现圆形轨迹导引下四旋翼无人机对静止/移动目标的环绕监视。     

无人机动态目标高精度定位方法研究

针对未来无人机对目标高精度定位的迫切需求,开展了无人机动态目标高精度定位方法研究,提出了动态目标高精度定位总体方案。方案将惯性/卫星组合导航系统和机载光电平台系统获取的载机信息和目标相对信息作为目标定位算法的输入量,合理分配目标定位过程中各项误差参数,实现无人机对目标的高精度定位。经仿真验证,目标定位精度和载机导航精度都达到了期望指标,表明了方案和算法的有效性。