基于STK的卫星视景仿真软件的设计与实现

基于STK和STK/Connect模块构建了卫星实时仿真系统框架。以VC＋＋6.0为平台开发了卫星实时视景仿真软件,并详细给出了VC和STK集成、仿真数据的发送解析、仿真时间同步等关键技术的实现步骤。该软件利用UDP/IP协议接收数值仿真机广播的卫星仿真数据并进行解析,通过STK/Connect模块发送指令,实时驱动STK进行二维和三维视景渲染,实现了卫星在轨运行状态的实时视景显示。     

非对称机动能力多无人机智能协同攻防对抗

协同攻防对抗是未来军用无人机的重要作战场景。针对不同机动能力无人机群体间的攻防对抗问题，建立了多无人机协同攻防演化模型，基于多智能体强化学习理论，研究了多无人机协同攻防的自主决策方法，提出了基于执行-评判（Actor-Critic）算法的集中式评判和分布式执行的算法结构，保证算法稳定收敛的同时，提升执行效率。无人机的评判模块使用全局信息评价决策优劣引导策略学习，而执行时只需要依赖局部感知信息进行自主决策，提高了多机攻防对抗的效能。仿真结果表明，所提的多无人机强化学习方法具备较强的自进化属性，赋予了无人机一定智能，即稳定的自主学习能力，通过不断演化，能自主学习提升协同对抗的决策效能。     

弹头尾翼不同布局的气动特性分析

为了分析不同尾翼对作用在弹头上的空气动力的差异,分析弹头的机动能力,利用理论分析、实验数据和仿真计算,进行了弹头尾翼十字型和叉型布局的气动特性研究。通过建立弹头气动参数模型、分析空气动力试验数据,及对静稳定裕度、舵面控制效率及气动耦合的讨论和仿真,得到了二者气动差异的相关结论。     

变质心再入弹头螺旋机动突防弹道设计

为提高高超声速变质心再入弹头的突防能力,设计了一种基于主动螺旋机动的突防弹道。在建立变质心弹头动力学模型和弹目运动学模型的基础上,引入新的控制变量,通过控制质量块的偏移位置,将速度矢量和弹目连线的夹角控制在固定值并且使速度矢量绕弹目连线以一定转速旋转来实现螺旋机动。在实现螺旋机动的基础上,推导了弹体处于螺旋机动状态下的螺旋机动半径和稳态脱靶量均方根的解析解。六自由度弹道仿真表明,所设计的突防方案使再入弹头能够进行有效的螺旋机动,通过合理控制机动幅度大小,可以在实现螺旋机动突防的同时保证较高的命中精度。     

红外导引系统快速原型仿真中的场景生成技术

介绍了基于Vega视景引擎红外场景生成方法,并应用于基于RT—LAB快速原型平台空空导弹红外导引系统快速原型仿真。设计了空空导弹红外导引系统快速原型仿真框架,根据框架建立了弹目6自由度运动学／动力学、红外导引系统Simulink仿真模型及目标等三维几何模型,采用Vega传感器模块和粒子系统模块实现目标各部件温度和干扰弹的自定义设置,同时针对快速原型实时仿真的要求设计了高精度的帧频控制方法。将红外场景生成软件与某空空导弹快速原型仿真系统进行联合仿真进行验证,对空空导弹导引系统的研制与开发起到了重要作用。     

变质心自旋弹头的姿态运动建模与仿真分析

为了明确直观地表现自旋弹头姿态运动与控制量之间的关系,采用牛顿力学方法建立了自旋弹头的姿态运动模型。选取质量块的运动方式为正弦运动,推导了质量块的运动加速度。为了分析质量块运动对自旋弹头姿态运动的影响,构建了仿真模型,选取质量块的三种不同运动频率进行了对比仿真。仿真结果表明,质量块的运动频率越大,即其运动加速度越大,引起的自旋弹头俯仰角和偏航角的变化范围越大,自旋弹头的机动能力越大。     

基于微分对策的临近空间飞行器机动突防策略

针对飞行器机动突防问题,基于微分对策理论对飞行器在攻防对抗中制导阶段的机动突防策略进行设计与分析。首先将攻防对抗问题转化为二人零和博弈问题,并设计了二次型目标函数;其次,考虑到飞行器计算能力不足的问题,采取了适当假设以得到博弈问题的解析解,便于实际应用;最后对该机动突防策略进行了仿真验证,结果表明在攻防对抗中制导阶段,飞行器采用微分对策制导律,相较于正弦机动不仅减少自身54.3%的能量消耗,而且增加了拦截器58.6%的能量消耗,将显著增加飞行器末制导段对抗突防能力。     

基于生成对抗近端策略优化的机动策略优化算法

针对传统强化学习算法在生成空战机动策略时存在收敛效率低、专家经验利用不足的问题,研究了基于生成对抗-近端策略优化的策略生成算法。算法采用判别器-策略-价值(DAC)网络框架,在近端策略优化(PPO)算法基础上,利用专家数据和环境交互数据训练判别器网络,并反馈调节策略网络,实现了约束策略向专家策略方向优化,提高了算法收敛效率和专家经验利用率。仿真环境为基于 JSBSim开源平台的 F-16飞机空气动力学模型。仿真结高,PPO果表明,本文算法收敛效率高于算法,生成的策略模型具备较好的智能性。     

基于OSG的飞行仿真系统视景平台的研究与开发

分析了飞行仿真系统的特征,并对其应用需求进行分析,在此基础上完成了系统视景平台的规划与设计。采用OpenSenceGraph（OSG）开源场景图形库对视景平台进行开发,针对需求分析实现了飞行仿真系统视景平台各模块的基本功能。     

三维视景仿真系统的软硬件开发研究

根据三维视景仿真系统的开发要求,利用软硬件相关知识,建立了一套软件与硬件结合的三维视景仿真开发平台,同时介绍了建立此平台所需的一系列开发软件和要求的硬件支持。着重分析了各个软件适用情况和硬件配置作用,以及根据项目选择合适的开发环境。此开发平台具有计算速度快,运行速度快,硬件平台体积小,软硬件结合灵活的优点。仿真试验得到的运行结果和预期目标的对比,表明此开发平台的设计是合理的,效果是达标的,并且对三维视景仿真系统的进一步开发具有一定的指导意义。     

基于混合现实技术的民机驾驶舱仿真平台

为了满足民机驾驶舱设计早期多方案对比和快速优化迭代的需求,研发了面向民机驾驶舱的混合现实仿真平台。以实体场景模块、可视化模块和运行逻辑模块为依托, 构建了仿真平台的系统框架; 在此基础上, 研究了高精度动态虚实融合技术, 解决了混合现实平台中操控部件和人的数字孪生问题; 为了验证混合现实仿真平台的可行性和有效性, 在物理驾驶舱仿真平台和混合现实驾驶舱仿真平台开展相同的试验,采用主观评估和客观测量相结合的方法对驾驶舱操纵部件可达性、布局合理性、仪表显示可视性和可读性方面进行人机工效分析, 并将两组试验的试验数据进行对比。试验结果表明,混合现实平台与物理平台的测试效果基本一致,能够为驾驶舱设计早期多方案对比评估提供有效的测试平台。     

民机CAD/CAE数据融合可视化

为提升民机设计质量以及设计评估效率,提出一种以民机仿真数据可视化引擎为基础,有效融合民机CAD数模的多学科数据融合可视化方法。首先,依靠主流CAD系统对STEP国际标准协议文件格式的支持,在通用的工程仿真数据可视化引擎上搭建解析读取STEP文件的接口,读入的设计数据与相关的仿真数据共同存放在可视化平台场景树结构内,显示于统一的场景;然后,凭借计算机集群并行渲染提高交互可视化帧率,便于工程人员与民机多学科数据实时交互。平台融合了CAD/CAE数据剖切、测量、流线提取等交互可视化分析功能,支持全尺寸立体VR显示,可在多通道沉浸式显示系统开展协同评估。通过相关案例展示与分析了民机多学科数据融合效果,验证了CAD/CAE数据融合可视化平台的可行性和有效性。     

民用飞机空调系统仿真分析

建立了系统主要部件数学模型,利用Matlab/Simulink平台开发了系统部件仿真模块、驾驶舱/客舱热载荷等模块,并搭建了某民用飞机空调系统仿真模型.在某国产商用飞机空调系统上加装了测试装置,并进行试验测试.通过仿真分析及试验结果比对发现,参数误差在2%以内,由此表明:建立的仿真模块具有较高的精度,提出的建模方法合理有效,对飞机空调系统设计、优化及适航符合性验证具有较高的使用价值.      

机动弹头气动布局的一种新思路

常规的全动舵面机动弹头在再入飞行过程中,舵缝隙和舵轴附近的热环境特别恶劣,舵轴在承受巨大的弯扭力矩的同时,还必须解决所面临的严重的烧蚀防热问题,舵的设计往往成为影响弹头技战术性能的严重制约因素.本文提出了一种新型伸缩舵面机动弹头气动布局设计新理念,避免了普通全动舵面布局方案中舵轴设计面临的严峻的热环境和力环境等问题,而且还可以只通过这两片舵面实现对弹头的姿态和升力大小及方向的控制,从而实现对弹道的三维控制,是一种很有前途的机动弹头布局新思路.     

航空发动机总装脉动线单模块集成仿真分析

航空发动机总装脉动线具有主体设备技术复杂、建设和运维成本高等特点,单工位模块是总装脉动线的基本组成单元,承担着航发产品总装时的脉动运输、夹持固定、部件对接和配套件安装等任务,因此在工艺流程规划、设备运动控制等方面存在较大难度,脉动线单模块的集成仿真可以验证单模块结构与机构设计、工作流程设计和运动控制设计方案,对于模块开发具有重要意义。提出基于数字孪生模型和实际控制信号的人在回路的单模块集成仿真方案,并据此研发了完全知识产权的国产仿真软件和集成仿真平台,完成了某型航发脉动总装工艺的评估。结果表明,所研发平台能够用于多种脉动总装工艺评估,并可支持人在回路的方案验证和操作培训。     

自旋弹头的自适应变结构控制研究

对自旋弹头实现末端机动的变质心控制系统进行了研究。采用牛顿力学方法重新建立了自旋弹头的姿态运动模型。在此基础上,采用自适应变结构控制方法设计了变质心控制系统,对弹头内部质量块的偏移运动进行控制,进而准确地控制自旋弹头的姿态运动。仿真结果表明：所设计的变质心控制系统具有快速性和较高的控制精度,实现了对自旋弹头姿态角的准确控制。     

基于FPGA的平台地面电路系统设计

本文围绕如何利用FPGA 技术实现平台地面电路系统功能这一主题进行了详细的系统设计、程序实现、程序仿真及结果分析。首先,依据平台系统的要求提出了基于FPGA的平台地面电路系统的总体设计方案。之后,按照接口电路的工作流程要求和状态控制要求,进行功能化模块设计和程序仿真。重点是按照地面控制回路电路的工作原理进行电路的连续系统设计、仿真、离散系统设计、仿真、分析、程序仿真及结果分析。最终,完成了FPGA的平台地面电路系统的设计。仿真的分析结果表明本设计控制流程正确,控制系统稳定可行,回路各项参数满足平台系统要求。     

飞机在模拟混合破片威力场打击下的易损性计算

混合破片战斗部杀伤元运动机理复杂,计算飞机在其打击下的易损性较为困难。利用ANSYS/LSDYNA建立混合破片战斗部威力场模型,通过后处理软件LSPREPOST筛选出威力场稳定时刻破片的速度及飞散角大小等信息,得到模拟的混合破片战斗部飞散特性数据。建立某型飞机易损性计算模型,在四种不同破片战斗部威力场下,同时考虑冲击波超压毁伤、穿透毁伤、引燃毁伤和引爆毁伤四种杀伤模式,通过编写程序计算飞机的杀伤概率。计算结果表明:在战斗部尺寸相同时,混合破片双层战斗部对飞机的杀伤概率最高,为导弹战斗部设计提供一定的理论支持。     

浅析弹道导弹突防导弹防御系统

根据美国导弹防御系统（NMD）的防御特点，对弹道导弹突防的战略技术进行简要评估，分析了弹道导弹突防采用不同弹头、释放有源或无源干扰物、隐身和反探测、助推段机动及旋转导弹等技术。     

舵面损伤的气动模型及故障检测研究

针对飞机舵面损伤故障检测和诊断的气动模型和飞行状态限制，提出了在线故障模式预测方法，并使用某机的故障及正常风洞数据建立了舵面损伤非线性气动模型。最后，仿真验证了该方案的气动模型独立性、飞行状态及操纵的适应性。结果表明，该方法可提高自修复飞控系统中舵面损伤故障检测算法的适用性和工程应用能力。