机载气象雷达发展趋势分析

作为危险气象感知的重要手段,机载气象雷达在航空安全保障中发挥着重要作用。本文通过分析机载气象雷达的发展历程和国内外产品及技术,展望了机载气象雷达的发展趋势,并对其关键技术与难点进行了梳理,分析结果可以促进国内相关技术的研究和发展。     

非合作无源探测中的假设检验弱目标检测方法

在非合作无源探测系统中,弱目标回波不仅会受到强直达波、强多径的干扰,还会受到强目标的掩盖干扰,因此很难对其进行有效检测。为了解决这一问题,提出了一种基于多择复合假设检验的弱目标检测方法。首先将接收信号投影到多径干扰的正交补子空间内,以消除强直达波和强多径干扰,然后将目标检测看作一个多择复合假设检验问题,建立了与之相应的基本框架模型,利用最大后验估计方法对目标时延、多普勒频移及信号幅度等参数进行估计,构造检验统计量,设置相应的门限,根据假设检验结果,逐个消除强目标干扰从而达到检测弱目标的目的。仿真结果表明,本方法可以有效抑制强直达波、强多径及强目标干扰,有效检测出弱目标,且虚警率低。     

基于不确定传感器状态的机载系统多层故障诊断方法

准确的机载系统故障诊断是保证飞机安全飞行和实现经济效益最大化的重要途径。然而传感器受到内外部环境条件的影响而不可避免的存在检测状态的不确定性,因此基于单个传感器或局部区域传感器综合检测结果的方法难以完全保证故障诊断的有效性和正确性。针对飞机机载系统的结构和工作原理,充分利用系统中不同层级、不同区域传感器检测特征之间的关联关系,考虑单个传感器本身存在的不确定性,构建了传感器信息前向融合与反向校验相结合的分层诊断决策方法,实现了对系统状态和传感器状态的双重估计与更新,克服了单一传感器故障对系统诊断推理准确度的影响。该方法较传统故障诊断模型,不再依赖某一个或某一类传感器信息的绝对可靠,在实现系统级的准确故障诊断同时,还能判断具体某一传感器本身是否发生虚拟警。在飞机液压系统故障诊断案例中,新方法成功将系统故障诊断的虚警率降低了96%,传感器的不确定度降低了84%。     

集成低频脉冲功率解耦端口的机载电源系统

为了消除高峰均功率比低频脉冲负载对有限容量机载交流供电系统的周期性冲击等不利影响,对开关器件进行集成和复用,提出了能够同时提供功率解耦端口和直流输出端口的三端口功率解耦整流器。通过将三端口整流器与DC/DC变换器组合,构造出集成低频脉冲功率解耦端口的机载电源系统,实现了直流侧周期性脉动功率和交流源侧功率的解耦,并保证低频脉冲负载正常供电需求。详细分析了三端口整流器的工作原理,提出了与之相适应的功率控制方法和调制策略,基于开关器件分时复用原理,实现了交流端口到两个直流端口的功率传输和分配,并实现了两个直流端口功率切换过程的平滑过渡。实验结果验证了所提三端口脉冲功率解耦整流器的有效性和可行性。     

无人机气动力地面车载测试系统

介绍了中国航天空气动力技术研究院开发的一种用于测量全尺寸无人机气动力的地面车载测试系统（GTV）。车载测试系统采用一辆中型卡车进行相关改造,将试验无人机机身安装在其顶部,通过汽车牵引能够达到40km/h的速度。一套专用的测试天平系统和数据采集系统用于记录试验中无人机产生的升力、阻力以及俯仰力矩等数据。主要介绍测试天平系统的设计,数据采集测试系统,测试方法和试验结果。多元静态原位校准加载结果表明天平测试系统输出信号线性度以及重复性较好。动态校准试验采用一副定常展弦比6的机翼进行,试验结果与已知的风洞试验数据进行了比对。车载测试系统试验结果的升力和俯仰力矩数据不同车次之间重复性较好,并且与风洞试验数据基本一致。但阻力数据的离散度要比风洞试验时大得多,并且试验结果比风洞试验时偏小一些,试验证明地面车载测试系统的阻力测量难度较大。     

北斗／罗兰-C组合定位技术

“北斗一号”是我国的卫星导航系统,其有源定位模式使其很难得到广泛应用。为此,提出了一种北斗／罗兰-C组合定位方案以实现无源定位。该方案利用“北斗一号”两颗卫星和地面罗兰-C台站获得的距离差信息实现双曲线相交定位。仿真结果表明,该方案的精度可以满足一般定位要求,具有较强的实用性。     

TIA前机载软件成熟度评估的相关研究

率先引入rFAA（美国联邦航空局）提出的软件成熟度的概念。局方正式签发TIA（型号检查核准书）前,在软件的构型和符合性均未达到最终冻结状态的情况下,通过对软件的成熟度进行有效评估,可以为验证试飞前软件的工程批准提供有力的支持与保障,在一定程度上降低局方飞行试验的风险,保障适航验证试飞活动的顺利开展。由于机载软件成熟度足一个新兴的概念,目前局方（FAA、CAAC）对于如何进行成熟度评估尚未形成正式的、通用的政策性指导文件,国内主机厂对此问题也没有相关的处理经验和具体的操作方法。基于机载软件本身的特点,参考局方在机载软件审查时的主要关注点,提出了TIA前机载软件成熟度评估的基本考虑要素与分析重点。     

基于JPDA的单站多目标无源定位

复杂电磁环境下,对多目标的定位成为单站无源定位的重要问题。研究了单站只测角定位体制下,多点源测角后如何利用多个方向圆锥角进行多目标定位的问题,对雷达多目标跟踪的JPDA算法进行了改进,并做了典型场景下的仿真实验,对单站多目标无源定位技术的研究提供了理论和实验支持。     

基于CDMA蜂窝网的飞行器三维定位算法

针对中低空飞行器提出了一种将码分多址(CDMA)蜂窝网导频信号被动定位与惯性导航系统进行组合的导航定位方法。该定位方法是根据CDMA蜂窝网导频信号的到达时差（TDOA）进行两次加权最小二乘解算,并利用飞行器惯性组合的原始信息进行解模糊,从而实现中低空飞行器的三维实时定位。蒙特卡罗仿真证明：在高斯白噪声条件下,该算法运算速度快,精度高,其均方误差逼近克拉美罗下界（CRLB）,为组合导航实时性要求提供了理论参考。     

仿人眼功能的三维激光扫描算法

针对目前国内外应用于移动机器人的三维激光扫描系统存在的扫描效率问题,提出了一种仿人眼功能的三维激光扫描算法.从仿生学角度出发,该算法模仿人类眼睛的扫描功能,对陌生环境进行分步扫描:根据当前的扫描信息,在线规划出下一步的扫描规律,以减少无用信息的获取;采用分步插补定位的方法来弥补分步扫描带来的时间消耗,从而提高了扫描系统的效率.为了满足扫描算法的在线处理对实时性的要求,采用了一种DSP(Digital Signal Processing)+FPGA(Field-Programmable Gate Array)的硬件平台架构:即DSP作主控制器负责三维信息的获取,FPGA作协处理器负责扫描算法的实现.实验结果表明仿人眼功能的扫描算法可以有效的提高三维扫描系统的扫描效率.