随机恒速运动目标的搜索方程及持续探测概率

根据目标位置的初始分布和速度分布,给出了随机恒速运动目标在任意时刻位置和速度分布密度函数。定义了探测函数、目标存在和探测不成功的联合概率密度函数和目标存活概率函数,建立了基于目标速度分布的搜索方程并给出了其特征迹线解。在目标初始分布和速度分布均为圆正态分布条件下,分析了搜索方程特征迹线的基本特征和持续探测发现概率积分域的形态。给出了一个以直升机吊放声纳探测潜艇为背景的持续探测发现概率的算例,算例表明,对随机恒速运动目标持续探测的发现概率,与对静止目标进行持续探测的发现概率相似,服从时间的指数规律。     

吊放声纳应召搜潜效能的建模与仿真

基于反潜直升机吊放声纳的探测原理及战术使用特点,在目标初始位置概略已知,速度和航向未知的条件下,分析了目标散布规律,建立了搜潜效能分析计算模型,给出了吊放声纳在扩展方形搜索方式下的应召搜潜概率；并采用蒙特卡洛法的基本思想对该计算模型进行了仿真验证,证明了该方法的有效性；最后,基于扩展方形搜索方式,研究了在单机和双机搜潜条件下搜索概率的不同结果,分析了潜艇速度、应召延迟时间、吊放次数等参数 对搜索概率的影响。     

磁探仪应召搜潜建模与仿真

依据经典的磁探仪应召搜潜方法,以某型反潜巡逻机为背景,建立了反潜巡逻机利用磁探仪执行平行航线、扩展矩形和螺旋形搜潜模型.对3种方法的搜潜概率进行分析,仿真了相同潜艇运动模型条件下,潜艇初始位置散布、初始距离、潜艇经济航速和海洋环境磁噪声对搜潜概率的影响.实验结果表明:相同条件下,螺旋形搜潜效能最高;潜艇只进行航速机动时...     

火星探测光学自主导航半物理仿真系统设计

针对火星探测中的捕获段和环火段,探讨火星探测光学自主导航半物理仿真系统的设计方案.研究了轨道动力学模型和光学相机导航系统图像处理方法,建立了自主导航算法模块的观测模型和输出显示模块的模型,利用Unscented卡尔曼滤波算法对探测器的位置和速度滤波.仿真结果表明,自主导航精度较高.     

基于GNSS速度信息辅助的飞行器姿态保持技术研究

为了提高飞行器精确打击和侦察探测能力,针对飞行器组合导航系统高精度、长航时和高可靠的姿态保持问题,研究了一种基于GNSS速度信息辅助的飞行器姿态保持技术。通过采用开环修正和闭环修正结合的工作方式,克服了惯性导航误差随时间不断积累引起的滤波精度下降问题;通过对GNSS信息进行χ~2检测,避免飞行器作大机动飞行或有外部干扰时引起的GNSS信息异常,确保GNSS信息的有效性;通过对GNSS速度信息的时间延迟进行扩展建模,抑制GNSS数据延迟对姿态保持算法的影响。仿真和实际数据处理结果表明:该姿态保持技术充分利用惯性导航系统和GNSS的优点,技术方案合理,能够满足飞行器高精度、长航时和高可靠姿态保持的需求,具有较好的工程应用价值。     

月球探测器天文测角/单程无线电时间差分测距/差分测速导航方法

月球探测器高精度导航技术是确保月球探测任务顺利实施的关键技术之一。当前,大多数月球探测器都是利用地面无线电进行导航和控制,但存在可测控弧段短、易受干扰等局限性,且对于月球背面探测,存在无法直接测控的不足。针对上述问题,提出了一种新的基于天文测角/单程无线电差分测距/差分测速的月球探测器组合导航方法。该方法使用了天文星光角距、探测器接收到的来自地面站或中继星的单程无线电时间差分测距和时间差分多普勒测速3种量测信息,可有效抑制星上时钟和频谱仪的时间和频率测量误差。收敛后的平均位置和速度估计误差分别为902.7 m和0.12 m/s,最大的位置和速度估计误差分别为1 548.2 m和0.24 m/s。仿真分析结果表明该方法具有较高自主导航精度。     

基于先验目标航向的主/被动联合多基地航空搜潜建模与仿真

利用主动吊放声纳与被动浮标组成多基地航空声纳对目标进行搜索,可节约搜索时间,有效提高搜潜效率。针对已知目标的大概航向,在有限范围内确定目标存在区的情况下,建立了多基地搜潜范围模型、单机吊放声纳和浮标的主/被动联合多基地搜潜模型、潜艇运动模型,仿真分析了潜艇初始航向、海洋环境噪声、搜索样式等因素对联合搜索概率的影响。结果表明,潜艇初始航向角度对单机吊放声纳和浮标的联合搜索概率影响较小,海洋环境噪声的变化对单机吊放声纳和浮标的联合搜索概率影响较大。     

航天器太阳圆面速度差/太阳视方向组合导航

针对航天器，尤其是深空探测器的自主导航问题，提出了一种新的太阳圆面速度差天文量测信息，该信息利用太阳的较差自转所造成的太阳圆面各点速度不同的特性，是探测器当前位置的函数，其几何本质是一个探测器的位置圆锥。在此基础上，基于太阳圆面速度差和太阳视方向互补的特性，提出了一种太阳圆面速度差/太阳视方向组合导航新方法，将太阳圆面速度差与太阳视方向2种量测量结合起来，实现了量测量之间的优势互补，进一步提高了导航性能。以太阳探测器为例进行了仿真，仿真结果表明相比较于单独用太阳圆面速度差或太阳视方向的导航方法，基于太阳圆面速度差/太阳视方向的组合导航方法精度分别提升了10.2%和16.0%。此外，还分析了光谱仪精度、采样周期和光谱仪数量对导航性能的影响，为深空探测自主导航提供了新的理论与方法。     

基于Welch法的潜艇磁场频域信号特征分析

航空磁探仪通过高灵敏度磁力仪测量空间中的磁异常曲线来探测水下磁目标是否存在。由于对水下磁目标磁异常信号的特征掌握较少等原因,目前磁探仪对目标探测距离近,检测概率低,识别能力不足,探测效果不够理想。磁异常信号特征分析是提高航空磁探仪检测性能的基础性工作,文章运用一种平均周期图法对潜艇磁异常信号进行功率谱分析,得到了潜艇在不同下潜深度、不同航行速度下的功率谱曲线,为更好地对潜艇进行探测与识别提供依据。     

基于舰壳声纳的多舰协同检查搜潜建模与仿真

基于舰载舰壳声纳搜潜原理及舰艇协同检查搜潜战术,分别建立了在潜艇初始位置、航向及航速未知条件下,舰壳声纳对潜艇目标的矩形、扩展方形及包围方形检查搜索的数学模型;基于已建搜索模型及假定的潜艇运动模型,利用蒙特卡洛方法,得到了相同仿真条件下3种搜索算法的搜潜概率及搜到潜艇所需平均时间,三种算法的搜潜概率与潜艇初始航向角、潜艇航速、潜艇航向变化次数等潜艇运动因素之间的关系,并对搜潜概率及搜潜时间进行了分析比较,获得了有益的效果。     

基于自航式声诱饵对抗的机载鱼雷命中概率仿真

为研究潜艇使用自航式声诱饵对抗条件下直升机空投鱼雷命中概率,基于对舰艇引导直升机空投鱼雷的过程分析,建立了舰艇引导机载鱼雷攻潜的参数解算模型、自航式声诱饵对抗自导鱼雷模型,分析了鱼雷命中条件.以美国MK-46鱼雷为例,运用模拟法仿真研究了在自航式声诱饵对抗条件下机载鱼雷的攻潜效果,结论对自导鱼雷在对抗条件下攻击潜艇的作...     

大型舰船受潜艇鱼雷攻击威胁扇面分析

根据潜艇鱼雷攻击海上活动目标的特点，在建立潜艇鱼雷攻击阵位计算模型的基础上，结合潜艇鱼雷性能，计算给出了航渡过程中大型舰船受潜艇鱼雷攻击的威胁扇面，为航渡过程中编队指挥员如何优化近程反潜兵力的配置提供了依据。     

作战飞机的空-地攻击效能评估

用概率方法建立了描述单一飞机在威胁环境中攻击一个地面被动目标的数学模型,导出飞机对地攻击作战的任务成功率、目标被击毁率和飞机损失率等效能的表达式,给出用于效能评估的有关事件发生概率的计算公式,通过计算实例讨论了作战飞机空－地攻击效能的各种度量。     

攻击移动目标的末制导导弹命中概率评估方法

针对攻击移动目标的末制导导弹的命中概率评估问题,深入分析了影响导弹精度的各类误差源,研究了目标机动特性对末制导雷达捕获概率的影响,提出了打击任意形状目标的命中概率计算模型。以慢速移动目标——舰船为例进行了仿真分析,结果表明提出的命中概率评估方法能够有效融合多源信息,评估结论符合工程实际。     

机载拖曳体动力学建模及分析

在某些航空应用场景,需要通过飞行器拖曳功能性部件完成特定性任务,例如机载拖曳对潜通信天线等,在这些应用中,通过建立科学的模型和方法,准确地分析稳态、动态特性是保证拖曳体正常工作的前提条件。本文以对潜通信天线为例,建立考虑天线气动力、惯性力以及弹性力的多体动力学的机载天线动力学模型,并对该模型的稳态结果进行算例验证;对考虑载机非定常运动以及突风作用等扰动后的天线系统动态响应进行分析,并对天线断裂等极端情况进行评估。结果表明：本文所建立的模型在垂直度、天线张力等方面的分析结果较好,能够应用于航空拖曳体的稳态及动态特性分析,在对潜通信天线、加油管等系统的设计方面有一定的工程价值。     

米波双基地雷达超高声速目标检测方法研究

针对传统探测方法对临近空间超高声速目标探测存在探测概率低,技术难度大等问题,理论分析了利用双基地雷达探测临近空间超高声速目标的问题,着重讨论了临近空间目标不同周期回波包络的跨距离单元走动问题,并分别从时域和频域作出解释.通过理论分析,提出应用keystone（楔形）变换解决上述问题,实现双基地雷达多脉冲积累.最后,通过MATLAB平台进行仿真实验,验证了基于keystone变换改进检测方法的准确性和可行性.     

基于FPGA和DSP的高性能伺服控制器设计

针对高性能伺服控制器对复杂的控制算法以及较小延时的需求,研究了一种基于FPGA和DSP的高性能伺服控制器设计方法。FPGA完成电流环、坐标变换、空间脉宽矢量调制、电流位置读取,DSP则负责速度环、位置环和上位机通信,使系统既能实现复杂的控制算法,又能将延时控制到最小,从而保证控制器的最佳性能。此外,详细介绍了两者之间的通信方式以及三环控制器设计。试验数据结果表明,伺服控制器速度环带宽能达到100 Hz,额定转速下稳速精度在1 r/min以内,定位精度能达到0.02°,证实了该控制器结构的实效性。     

N-fold Bernoulli probability based adaptive fast-tracking algorithm and its application to autonomous aerial refuelling

Recently, deep learning has been widely utilized for object tracking tasks. However, deep learning encounters limits in tasks such as Autonomous Aerial Refueling (AAR), where the target object can vary substantially in size, requiring high-precision real-time performance in embedded systems. This paper presents a novel embedded adaptiveness single-object tracking framework based on an improved YOLOv4 detection approach and an n-fold Bernoulli probability theorem. First, an Asymmetric Convolutional Network (ACNet) and dense blocks are combined with the YOLOv4 architecture to detect small objects with high precision when similar objects are in the background. The prior object information, such as its location in the previous frame and its speed, is utilized to adaptively track objects of various sizes. Moreover, based on the n-fold Bernoulli probability theorem, we develop a filter that uses statistical laws to reduce the false positive rate of object tracking. To evaluate the efficiency of our algorithm, a new AAR dataset is collected, and extensive AAR detection and tracking experiments are performed. The results demonstrate that our improved detection algorithm is better than the original YOLOv4 algorithm on small and similar object detection tasks; the object tracking algorithm is better than state-of-the-art object tracking algorithms on refueling drogue tracking tasks.