红外加热笼边缘效应对卫星表面热流均匀性的影响研究

文章研究了红外加热笼边缘效应对卫星表面到达热流密度均匀性的影响,主要通过增加边缘加热笼并将其翻转一定角度的方法,对红外加热笼的设计进行优化,以改进卫星表面的到达热流密度均匀性.建立了变角度情况下蒙特卡罗仿真计算的几何模型,对3种情况进行了计算和分析,得到了对红外加热笼的边缘效应进行优化设计的方法,可以用于指导多种情况下的红外加热笼设计.     

一种基于IS-MCMC的多目标跟踪算法

针对密集杂波环境下的多目标跟踪问题,提出了一种基于定向概率数据关联重要度采样的改进马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)算法(IS-MCMC)。首先,基于马尔可夫链蒙特卡洛方法求解具有最大后验概率的量测分配集,并根据量测与目标的定向关联概率进行重要度采样以提高收敛速度。其次,依据量测分配结果更新目标轨迹的感知概率和状态参数,并基于感知概率实现对轨迹起始、维持和终止的判断。为实现对目标的连续跟踪,采用滑窗方法,根据当前帧数据与上一窗口数据的处理结果构建初始量测分配集,利用IS-MCMC对当前加窗数据进行处理。不同杂波密度、目标密度和检测概率下的仿真实验表明,IS-MCMC相比MCMC在计算效率、轨迹跟踪性能和环境适应能力上更具优势。     

脉冲雷达频率稳定度问题的仿真研究

本文用蒙特卡罗计算机仿真法研究振荡信号频率起伏对脉冲雷达性能的影响。由于现代脉冲雷达存在明显的混叠效应,和由放大链引入附加噪声等情况,使其仿真方法要比连续波时复杂得多。本文提出的五阶ARMA滤波以及间隔取数据的办法可较好地解放混叠效应的仿真问题。文末举脉冲多普勒雷达为例,介绍仿习具体步骤和仿真结果。     

应用于DSMC方法的二维Voronoi网格技术

研究了Voronoi网格技术并将其应用于直接模拟蒙特卡洛DSMC(Direct Simulation Monte Carlo)计算.基于Dirichlet镶嵌与Voronoi图理论,Voronoi网格利用特征点表征网格单元,具有建立粒子与网格单元之间映射关系的独特算法,适合于DSMC方法的统计特点.在剔除过于靠近边界的特征点以及必要情况下边界细化的基础上,通过区分由边界节点表征的非完整Voronoi网格单元以及由计算区域内镶嵌点表征的完整Voronoi网格单元,解决了Voronoi网格的二维边界匹配问题.Voronoi网格技术支持自适应DSMC计算.映射效率对比表明,Voronoi网格的DSMC计算效率高于三角形网格,低于多级直角网格.通过MEMS微喷管流动数值模拟,验证了Voronoi网格技术在DSMC方法中的有效性.      

星载红外探测阵列对导弹跟踪定位的研究

通过分析研究建立了前视红外探测阵列 (FL IR)对导弹进行精确跟踪、定位的数学模型 ,其中包括导弹的运动模型、大气干扰模型和探测阵列的观测模型。根据探测阵列的原始观测数据 ,利用扩展卡尔曼滤波器 (EKF)精确跟踪导弹目标。由于导弹与探测器的距离较远 ,故可视为点目标。导弹在探测阵列上投影的位置由两部分组成 :导弹真实运动位置和由于大气干扰造成的偏移。滤波器分别估计了这两种位移在探测阵列上的变化。最后用蒙特卡罗方法分析了滤波器的性能。     

基于蒙特卡洛仿真的平行双跑道容量评估方法

跑道容量评估是科学评价跑道规划方案、合理安排航班时刻、精准实施流量管理的重要基础性工作.针对平行双跑道容量评估问题,分析了跑道容量影响因素,考虑到跑道分配、机型分配、起降类型分配、进离港点分配、航班流队列顺序等随机性,采用蒙特卡洛方法模拟变量随机性,按照离散事件系统原理,递归计算每个航班的起降时刻,通过统计1h内的航班数量获得容量值.以西安机场双跑道为例,针对现行的相关进近、独立进近、隔离运行3种模式,分别计算了跑道容量值.仿真计算结果显示,相关进近模式容量60架次/h,独立进近模式跑道容量为78架次/h,隔离运行模式跑道容量为52架次/h,平均每次仿真时间仅为1 min,说明方法效率较高.与2015年高峰61架次/h相比仅相差1个架次,计算结果说明方法是有效的.     

A deformation model of flexible,HAMR objects for accurate propagation under perturbations and the self-shadowing effects

A new type of space debris in near geosynchronous orbit (GEO) was recently discovered and later identified as exhibiting unique characteristics associated with high area-to-mass ratio (HAMR) objects, such as high rotation rates and high reflection properties. Observations have shown that this debris type is very sensitive to environmental disturbances, particularly solar radiation pressure, due to the fact that its motion depends on the actual effective area, orientation of that effective area, reflection properties and the area-to-mass ratio of the object is not stable over time. Previous investigations have modelled this type of debris as rigid bodies (constant area-to-mass ratios) or discrete deformed body; however, these simplifications will lead to inaccurate long term orbital predictions. This paper proposes a simple yet reliable model of a thin, deformable membrane based on multibody dynamics. The membrane is modelled as a series of flat plates, connected through joints, representing the flexibility of the membrane itself. The mass of the membrane, albeit low, is taken into account through lump masses at the joints. The attitude and orbital motion of this flexible membrane model is then propagated near GEO to predict its orbital evolution under the perturbations of solar radiation pressure, Earth’s gravity field (J₂), third body gravitational fields (the Sun and Moon) and self-shadowing. These results are then compared to those obtained for two rigid body models (cannonball and flat rigid plate). In addition, Monte Carlo simulations of the flexible model by varying initial attitude and deformation angle (different shape) are investigated and compared with the two rigid models (cannonball and flat rigid plate) over a period of 100?days. The numerical results demonstrate that cannonball and rigid flat plate are not appropriate to capture the true dynamical evolution of these objects, at the cost of increased computational time.     

基于马尔可夫蒙特卡洛法的系统辨识方法研究及应用

提出了基于马尔可夫蒙特卡洛(MCMC)的贝叶斯辨识方法,以解决高超声速飞行器系统辨识中复杂动力学模型转换为简单或稀疏模型所带来的不确定性问题,以及存在的训练数据大和积分难处理的问题。该方法将数据退火算法引入MCMC中,不仅解决了MCMC易陷入局部最优的问题,并且将数据退火与“高信息训练数据”的概念相结合,能够以较低的计算成本分析大数据集。此外,该方法可以对参数估计过程中存在的不确定性进行量化,获得未知参数的最优估计值。通过仿真实验,验证了提出的系统辨识方法的有效性,辨识出的模型能够有效应用于控制器设计之中,并获得较好的控制效果。     

无人机伞降回收过程动力学建模与仿真

文章以无人机的降落伞回收系统为研究对象,通过对伞降回收过程中各阶段动力学特性的分析,推导了便于编程实现的矢量形式降落伞-飞行器二体系统动力学模型。在此基础上,给出了利用MAT-LAB环境的面向对象和并行计算特性搭建无人机回收过程蒙特卡罗仿真环境的一种实现方案。最后,根据仿真计算的结果对某无人机在不同条件下的回收安全性、落点散布特性等进行了计算分析,为后续总体设计方案的验证、改进和优化提供了参考依据。     

分离模块航天器综合评估方法研究

以分离模块航天器概念设计阶段的方案评估分析为目标,提出一种基于数学建模和蒙特卡洛模拟的定量化评估分析方法框架。首先,定义了分离模块航天器生命周期状态及其转移过程,建立了状态转移概率矩阵,将生命周期不确定风险因素在状态转移过程中加以考虑;进而,基于系统状态模型建立了分离模块航天器生命周期成本和净收益计算模型;然后,以生命周期成本和净收益的均值和标准差作为评价指标,提出了基于蒙特卡洛模拟的综合评估仿真分析方法;最后,采用典型设计案例进行了分析与验证。