高超声速飞行器惯性/天文鲁棒组合导航方法

对于高超声速飞行而言,惯性/天文组合导航的应用将会面临异常值干扰和噪声特性变化等问题,需要控制天文量测中异常值扰动的影响,提高对于可靠量测信息的利用效率。为此,本文研究了一种基于平衡因子的组合导航方法,采用鲁棒滤波方法进行惯性/天文组合导航系统的量测更新,将自适应滤波技术引入到鲁棒滤波中,考虑到天文量测信息不同的噪声特性和水平,将自适应因子分解为姿态自适应因子和位置自适应因子,从而平衡状态预测信息和天文测量信息的贡献。仿真结果表明,本文方法可以显著提高高动态环境影响下的组合导航性能。     

基于小样本学习的多因素单粒子翻转截面预测

针对空间粒子辐射效应评价中的多因素影响问题,提出了端到端数据驱动方法预测多因素条件下的单粒子翻转截面。首先通过卷积神经网络进行多因素特征提取,接着利用小样本学习匹配网络进行样本间特征融合,最后使用集成学习回归器预测重离子线性能量传输和单粒子翻转截面的关系曲线。在公开文献中提取的2种类型182个样本的小规模数据集上,对该模型进行端到端训练和测试,结果表明:该方法能够有效预测大部分场景下的多因素效应单粒子翻转界面,并能对各因素的重要程度给出量化评价,在国产处理器SM750的案例分析中获得了与重离子辐照实验相当的系统失效率上界。与传统方法相比,这种方法不依赖经验参数,具有更广泛的应用场景。     

一种结合角距特征的改进栅格星图识别算法

针对栅格算法易受邻域星点影响导致误匹配的问题,提出了一种结合角距特征的改进栅格星图识别算法。首先介绍了改进栅格算法的原理,其次设计了融合栅格识别模式和星角距识别模式的算法实现流程,最后开展了基于不同视角下的大视场仿真星图的算法试验验证和性能分析。结果表明,由于角距特征具有旋转不变性和不易受观测星邻域星点分布影响等特点,结合角距特征对失效观测星进行再匹配的改进栅格算法,在兼顾存储量需求小、运行速度快等优势的同时,识别率和鲁棒性也得到了提升,最高识别率可达98.88%,在位置噪声干扰以及缺失星干扰下,改进算法的识别率仍可保持在95%,说明算法鲁棒性强,具有较好的应用前景。     

基于新型积分自适应滑模控制策略的永磁同步电机控制

设计了一种永磁同步电机(PMSM)参数扰动和负载扰动的新型控制策略。通常PMSM控制是通过PI控制设计的,控制效果不佳,因此提出一种新型积分滑模控制(SMC)策略进行转速控制器设计。积分SMC具有较强的抗干扰性,不仅可以抑制控制系统的高频微分扰动,而且可以降低系统稳态误差,使控制更精确。设计趋近律函数对滑模控制器进行优化,使SMC参数自适应调节,提高系统响应速度。考虑到系统参数和负载扰动对控制性能的影响,将自抗扰环节引入SMC,提高了系统的抗扰性。最后通过仿真试验验证了控制系统良好的控制性能。     

基于低比特量化神经网络的红外目标识别方法及其FPGA实现

红外目标识别系统成为航空航天、无人驾驶等军事和民用领域中一项至关重要的技术。红外目标识别算法是红外目标检测识别系统中的核心之一。传统红外目标识别技术往往依赖人为的特征选择，无法对复杂困难的红外目标实现高效、准确的识别。本文提出了训练中反量化与通道级量化相结合的量化策略，有效减小量化误差对网络模型性能的影响。实验结果表明:本文提出的低比特量化算法在红外数据集上有着优异的表现。在硬件部署方面，本文提出了更加高效的卷积计算单元，提高了硬件资源的利用率，同时也达到了更高的峰值性能。最终，在PYNQ-Z2嵌入式现场可编程门阵列(FPGA)上进行验证，系统在150 MHz的时钟频率下达到了90.6 GOP/s的峰值吞吐率，其功耗为2.5 W。     

用于无线Mesh通信的宽带线性功放模块设计

针对单频点工作的无线Mesh通信系统在复杂空间电磁环境下,工作频点被占用或干扰时导致无法使用的问题,设计一种工作在(1~1.5)GHz的宽带射频线性功放模块,该模块可应用于宽带无线Mesh通信系统。在(1~1.5)GHz频带内采用6个单频点对该功放模块的驱动放大器和末级功率放大器仿真设计和模块测试。测试结果表明:①(1~1.5)GHz工作频带内,任意单频载波增益≥20 dB,输出P1dB≥43 dBm,支持射频信号峰均比(PAR)≥6 dB;②采用64QAM,20 MHz的数字射频信号输出37 dBm时,ACPR小于-34 dBc,直流功耗≤40 W;③2~4次谐波≤-50 dBc。     

一种基于控制流解耦的可重构阵列动态调度方法

可重构阵列依靠数据流驱动带来的能效优势,被广泛运用在特定领域的运算加速中。随着应用范围的增大,当应用中存在不同控制流区域时,采用传统的空间调度方案同时执行整个数据流图,会由于非一致性控制流的存在,造成严重的性能损失。本文提出一种基于控制流解耦的调度方法,通过将处于不同控制边界的数据流解耦成若干个相互独立的子图交替执行,同时将每个子图进行充分并行展开以提高阵列的计算资源利用率。实验结果表明:在相同面积开销的约束下,利用本文提出的调度方法分别在执行性能和执行能效上,相比于一种典型的静态调度可重构阵列(Plasticine),分别提高了35%和18%;相比于一种典型的指令调度的可重构阵列(TIA),分别提高了27%和45%。     

随机扰动下的航天器姿轨保持自抗扰控制

空间飞行器在轨运行过程中除受空间摄动外，还因飞行器任务需要产生随机扰动力和扰动力矩。针对空间飞行器受随机扰动产生的耦合运动控制问题，提出了利用自抗扰方法进行轨道保持和姿态稳定的控制方法。通过引入二阶线性扩展状态观测器，对系统总扰动和状态进行观测。结合PD控制方法结合总扰动前馈补偿，克服空间主要摄动及飞行器本身产生的随机扰动，实现轨道保持和姿态稳定。仿真试验结果表明:该方法可以有效克服总扰动的影响，实现姿轨协同控制。     

复杂运动下弹载雷达杂波建模方法

旋转是制导导弹为消除推力偏心、增强弹体飞行稳定性、提高打击精度所采用的一种重要手段。在导弹旋转飞行过程中，会产生马格努斯效应和陀螺效应，使旋转导弹具有特殊的动力学特性，这种特性表现为弹体除了绕自身的对称轴旋转外，还会产生进动与章动，弹体的复杂运动使杂波特性发生变化。本文提出一种对弹体的自旋、进动和章动进行精确建模的方法。仿真结果表明:与理想的正侧视模型相比，该方法能更加准确刻画导弹的运动特性，对弹载平台下的杂波进行更精确化的建模。     

提高飞机壁板低频宽带隔声的层合声学超材料

针对飞机舱内的低频宽带噪声控制难题，提出了适用于飞机壁板隔声增强的层合声学超材料。该层合声学超材料由前、后2层不同构成参数的约束型薄膜声学超材料板，及其中间填充的多孔吸声材料复合而成。通过建立层合声学超材料的隔声计算有限元模型，分析各层约束型薄膜声学超材料，以及两者复合构成的层合声学超材料的隔声特性关系，着重研究层合声学超材料的负质量效应对其隔声特性的影响机理。基于四传声器法声阻抗管测试系统，测量层合声学超材料的法向入射隔声量，用以验证有限元模型的有效性。最后，在半消室开展大尺寸层合声学超材料的插入损失试验，结果表明在100～500 Hz的低频工作频段，面密度为1.5 kg/m²的层合声学超材料样件，其算术平均插入损失达到14 dB,体现了优异的低频宽带隔声能力。研究工作对于采用轻薄声学超材料提高飞机壁板的低频宽带隔声性能具有一定的理论和工程指导价值。