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2014年 第35卷 第4期    刊出日期：2014-04-25

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论文

捷联惯导/里程计高精度组合导航算法

赵洪松， 缪玲娟， 沈军

2014, 35(4):  433-440.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.001

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针对里程计(OD)刻度系数误差和惯导安装误差角对车载捷联惯导(SINS)/OD组合导航系统的影响，重新推导并建立了新的量测方程，在此基础上加入故障检测的方法，从而构成了新的组合导航算法。该组合导航算法能够有效地提高组合导航精度，及时准确地检测出量测故障；同时该组合导航算法同样适用于车辆运动学约束辅助导航模式，为OD发生故障时提供了一种容错方案。仿真结果验证了该算法的有效性。

空气动力非对称弹丸大攻角旋转共振运动研究及应用

舒敬荣， 张继春， 常思江

2014, 35(4):  441-447.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.002

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弹丸旋转时，空气动力非对称会对弹丸的角运动产生周期性的强迫干扰，在一定条件下，可以形成弹丸纵轴相对于速度矢量成一定角度的旋转运动，这种旋转运动可用于实现无伞末敏弹的稳态扫描。在考虑弹丸所受非对称空气动力与其他力和力矩的前提下，建立了弹丸的运动微分方程，推导出了复数形式的攻角方程。以攻角方程为基础，探讨了弹丸形成稳定旋转共振状态的条件。针对某空气动力非对称弹丸进行了仿真计算，结果表明：空气动力非对称弹丸在一定条件下可以形成旋转共振运动，为无伞末敏弹的气动设计提供了理论参考。

噪声调频连续波的统计主旁瓣比

翁晓明， 顾红， 苏卫民

2014, 35(4):  448-453.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.003

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噪声调频连续波(NFMCW)信号的脉压输出具有表现为均匀噪声基底的随机旁瓣，通过对其统计规律的研究，推导了具有高斯型功率谱的NFMCW峰值旁瓣比(PSLR)及积分旁瓣比(ISLR)的数学表达式。研究结果表明：NFMCW的PSLR与相关时长、信号有效调制带宽及目标多普勒频率均有关；ISLR仅与相关时长以及目标多普勒频率有关，与信号有效调制带宽无关。Monte-Carlo实验结果与推导结果一致。

滚转导弹过载驾驶仪控制耦合解耦算法研究

宋韬， 林德福， 魏志军， 李川

2014, 35(4):  454-460.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.004

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舵机动力学滞后引起的控制耦合严重限制了过载驾驶仪在滚转导弹上的应用。建立滚转导弹驾驶仪模型，推导了等效舵机动力学传递函数矩阵，对比研究了基于最优舵面超前角度补偿和输出反馈动态的解耦控制方法，进行了仿真验证。仿真结果表明：随着转速与舵控系统频带比值的提高，控制耦合增加；基于最优舵面超前角度补偿的解耦方法实现简单，适用于工程应用，然而当转速与舵机频带的比值、输入指令频率与舵机频带的比值增加时，解耦效果变差，舵机控制效率降低；基于输出反馈动态解耦方法能够实现完全解耦，且受转速测量精度的影响较小，但该方法要求对舵机的传递函数精确已知，且补偿器的复杂性与舵机阶数密切相关，工程应用存在一定的难度。

磨料水射流喷嘴内流场数值模拟

姜玉颖， 龚烈航， 徐新林， 王有成

2014, 35(4):  461-467.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.005

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在前混合磨料水射流（AWJ）中添加聚丙烯酰胺溶液后，可进一步提高多相流动力学特性，从而提高AWJ排除爆炸物作业效率、减少喷嘴磨损，对于利用该技术进行爆炸物切割、钻孔等作业具有重要意义。基于Cross方程对磨料浆体射流（ASJ）喷嘴内多相流进行数值模拟，经实验数据对比可知该方法可以相对准确描述ASJ的动力学特性。利用数值模拟结果对多相流的动力学特性进行分析，通过与AWJ对比得出ASJ可减少喷嘴内阻力，提高射流速度和射流集束性，降低核心区内多相流湍流强度，使磨料颗粒分布更加均匀的作用。

水下爆炸两气泡相互作用的数值计算研究

李健， 荣吉利， 林贤坤， 项大林

2014, 35(4):  468-474.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.006

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基于MSC.DYTRAN有限元软件中的EXINIT及EXFLOW2接口分别开发、定义了三维流场静水压力与边界条件的子程序；以Frost提出的气泡体积加速度模型为基础，确定了水下爆炸气泡脉动的初始条件，对水下爆炸单一气泡脉动过程进行了数值模拟；通过将气泡脉动半径、周期与经验公式对比，验证子程序开发的正确性与计算结果的准确性。以单一气泡运动模型为基础，建立水下爆炸两气泡运动的计算模型，研究两气泡水平距离、竖直距离及初始角度等参数对气泡运动与融合、射流角度、射流速度的影响规律。气泡运动建模思路、计算方法与结果对水下爆炸两气泡运动特性的研究具有一定参考价值。

绕圆头回转体通气超空化流动的实验研究

段磊， 王国玉， 付细能

2014, 35(4):  475-483.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.007

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为了解绕圆头回转体通气超空化的流场特性，采用数字式粒子图像测速（PIV）系统和高速全流场显示技术，观测了绕圆头回转体通气超空化的空泡形态发展变化过程和尾迹流场。研究结果表明：在通气超空化空泡发展的整个过程中，空泡区域内前部流场比较平稳，为稳定的透明气相区；空泡尾流区域出现气相和水气两相混合区且存在显著的旋涡结构，此旋涡结构与主流相互作用产生大尺度的脱落空泡团，最终形成超空化尾迹。与不通气相比，通气超空泡化产生的脱落空泡团对回转体尾流区域流场影响较大，使尾迹区低速区域的范围明显增大，且低速区域内各个剖面上的速度明显减小；上下涡量带随着空泡区域的延伸而向后拉长，作用范围亦逐渐扩大，涡量聚集区由最初的涡量带转化为多个分散的涡量团，并逐渐向下游耗散。

噪声干扰器最佳布放位置与深度研究

杨日杰， 苗康乐， 韩建辉， 战和

2014, 35(4):  484-488.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.008

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基于简正波理论，利用宽带信号的频域分解与合成求解噪声信号的传播问题。在给定的战场态势和海洋环境下，研究了噪声干扰器的对潜开角、对潜距离、布放深度参量对干扰效果的影响，得到了在远场条件下，噪声干扰器的布放深度对干扰效果的影响要大于其对潜距离的影响结论。而在之前的研究中深度参量的影响一直是被忽略的。在此基础上，通过进一步计算得到了噪声干扰器的最佳布放位置和深度。

单矢量差分幅度相移键控正交频分复用水声通信研究

马旭卓， 方尔正

2014, 35(4):  489-494.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.009

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为了在不牺牲通信带宽利用率的前提下，进一步提高水声通信质量，在描述高阶差分幅度相移键控调制技术和单矢量信号处理技术的基础上，基于矢量水听器和高阶差分调制技术，提出一种应用于正交频分复用（OFDM）通信体制中的高速水声通信系统。根据实际水域声速梯度真值，利用信道仿真软件建模实际水声信道，仿真研究通信系统在此信道下的通信性能。研究结果表明：对矢量水听器采集的声压和振速通道信号进行p+3v_c线性联合处理可获得增益，单矢量差分幅度相移键控OFDM通信系统比标量差分幅度相移键控OFDM系统的通信效果有明显改善，验证了该系统的可行性和优越性。

综合传动换挡品质的误差逆传播神经网络评价方法

王叶， 陶刚， 李德晴， 马岳峰

2014, 35(4):  495-500.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.010

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从换挡平顺性的角度出发，确定涡轮转速变化率的峰值、涡轮转速平均变化率及挡位3个参 数作为客观评价指标，并将其细化定义；基于神经网络的基本原理，利用误差逆传播神经网络（BPNN）对履带车辆综合传动装置换挡品质评价进行客观描述；应用Matlab/Simulink软件的神经网络工具箱函数，建立用于评价车辆换挡品质的神经网络模型，并借助于GUI工具箱开发换挡品质客观评价等级软件进行仿真研究。通过神经网络测试结果与主观评价对比，证明此方法与传统主观评价方法具有较好的一致性，增强了换挡品质评价的客观性、针对性和灵活性。

基于多体系统理论的精密检测平台空间误差建模与补偿

张东旭， 杨平， 杨峰， 王詹帅， 谢银辉， 郭隐彪

2014, 35(4):  501-508.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.011

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针对大口径光学元件精密检测平台的工作特点及影响其空间误差的各项几何误差因素，运用多体系统理论，用低序体阵列描述多体系统拓扑结构，建立一种空间误差数学模型。综合应用激光干涉仪、球杆仪和激光位移传感器等仪器设备，提出大口径光学元件精密检测平台各项几何误差和空间误差的测量方法，并对模型中所涉及的各项几何误差进行了系统分析和全面测量，对空间误差进行补偿。误差补偿实验证明所提模型正确有效，将空间误差从补偿前-70.01~22.14 μm降低到补偿后-4.22~5.8 μm，大大提高了精密检测平台的测量精度。

星敏感器辅助的捷联光纤航姿误差在线估计方法研究

郑振宇， 高延滨， 何昆鹏， 侯建军

2014, 35(4):  509-515.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.012

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提出了一种基于星敏感器辅助的舰载光纤捷联航姿系统（SAHRS）误差在线估计方法，以初始时刻舰船惯性坐标系为参考系，直接以星敏感器输出惯性姿态为基准，估计陀螺仪的常值漂移；在舰船系泊状态下，以重力矢量在惯性空间的投影为基准，利用比力的积分量构建观测值，估计加速度计零偏。该方法无需拆卸系统，陀螺与加速度计误差估计完全分离，估计收敛速度快、实时性好。仿真结果表明：该方法可实现在静止基座和摇摆基座条件下捷联航姿陀螺仪常值漂移及水平加速度计零偏的在线估计，估计精度分别优于0.02°/h和50 μg.

一种基于模糊层次分析的多Agent电子对抗装备状态智能评判方法

张仲敏， 李俊山， 宋凭₂， 严其飞

2014, 35(4):  516-522.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.013

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针对电子对抗（ECM）装备技术特点和保障决策现状，设计了一种基于模糊层次分析（FAHP）的多Agent ECM装备状态智能评判方法。分析装备服役状态的影响因素，并构建影响因素层次指标体系；通过模糊德尔菲法构建FAHP三角模糊数互补判断矩阵，计算各因素模糊权重；进而依据可能度模型，以一种基于三角模糊数权重向量的排序方法对其服役状态进行模糊综合评判。在此基础上构建了基于多Agent的状态智能评判系统，给出其系统结构、工作流程和实现技术。研究方法克服了传统保障决策模型对装备运行历史数据的严重依赖，为制订装备保障计划提供一种新思路。

无人作战飞行器编队协同攻击轨迹规划研究

唐传林， 黄长强， 杜海文， 黄汉桥， 丁达理， 罗畅

2014, 35(4):  523-530.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.014

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研究了无人作战飞行器（UCAV）编队协同对地攻击轨迹规划问题。基于单机运动学/动力学方程、编队成员相对运动模型和威胁模型，结合平台初、末端约束条件，建立了编队协同对地攻击轨迹规划数学模型；提出了综合考虑单机威胁、任务时间、编队等效碰撞次数及执行指令时间误差的综合目标函数，形成最优控制方法的求解框架。为使编队整体轨迹优化，将编队任务轨迹分段。采用hp自适应伪谱法对构建的模型进行解算，得到编队攻击轨迹。数字仿真结果表明：规划的编队攻击轨迹满足约束要求，证明了所构建的编队攻击轨迹规划模型的有效性。

碳纤维增强复合材料的铣削实验和微观形貌分析

苏飞， 袁军堂， 于斌斌， 汪振华

2014, 35(4):  531-539.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.015

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针对纤维增强硬脆难加工复合材料，提出采用立放方式对工件进行铣削，在此基础上分析其切削表面的加工质量及其微观形貌。以平纹碳纤维复合材料（CFRP）为研究对象，采用立放方式进行铣盲槽实验，分析切削区上表面的加工质量，并用扫描电镜(SEM)分析槽壁和切屑的微观形貌。研究结果表明：随着切削速度v_c的增大，分层因子F_d平均减小30.44%，而随着进给速度v_f的增大，F_d平均增大73.49%；从纤维断口的微观形貌可知纬纱的典型断口形貌主要有5种，而与纬纱差别较大的经纱典型断口形貌主要有2种；从槽壁和切屑的微观形貌可知，铣刀切出侧由于易产生严重缺陷而成为工件立放铣削的薄弱处，由于经纬交织结构在一定程度上降低了槽前端壁切削表面的整体粗糙度，且槽底切削表面的加工质量较好，因此工件采用立放方式的铣削具有可行性。

基于地空导弹装备指挥任务的个体行为模式研究

汪禹喆， 周林， 王毅， 许勇

2014, 35(4):  540-546.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.016

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为有效分析地空导弹装备指挥任务中的个体行为特征与保障特性，以地空导弹装备指挥任务流程为原型,分析装备指挥体系的构成，结合“复杂适应系统(CAS)”理论思想建立个体的任务行为概念模型。在概念模型的基础上，按照粒子群算法(PSO)的运行机制定义个体的基本行为模式及相应的计算模型。通过参数设计及仿真实验，研究装备指挥任务中个体在不同认知水平上所体现出的保障行为差异及整体行为特征，得出个体感知差异与装备保障需求及任务重要度间的参数变化关系，为现有的地空导弹装备指挥体系建设和指挥任务流程改进提供了新的数据参考。

研究简报

TNT装药渗出过程的数值模拟

孟祥尧， 邱志明， 张鹏₂， 韩守鹏， 宋保维

2014, 35(4):  547-551.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.017

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根据溶解—扩散—解吸的基本微观过程，基于Fick定律和双膜理论建立了TNT装药渗出的数学模型。利用该模型对一维情况下水下及空气中爆炸物装药主要成分TNT通过橡胶材料的渗出过程进行了数值仿真，得到了材料内不同时刻的炸药浓度分布以及稳定后炸药渗出的扩散通量，仿真结果与文献［8］中的实验数据吻合，验证了该模型的合理性。对炸药的包覆材料厚度及外围介质等影响渗出的主要因素进行了仿真分析，结果表明TNT炸药在水中比在空气中更容易渗出。

基于动态逆的复合控制导弹H_∞最优输出跟踪控制

王青， 江一帆， 董朝阳， 张颖昕

2014, 35(4):  552-558.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.018

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针对姿控式直接力/气动力复合控制导弹，提出一种基于动态逆的H_∞最优输出跟踪控制方法。该方法考虑了复合控制导弹的非线性因素，将动态逆回路作为控制系统的内环以抵消系统的非线性因素，同时考虑系统实际存在的参数不确定性以及外部干扰，将鲁棒控制器作为外环以提高整个系统的鲁棒性。其中鲁棒控制器将传统的H_∞控制与最优输出跟踪控制相结合，既能有效地抑制干扰，降低系统对参数摄动的敏感程度，又能提高系统的跟踪性能。仿真结果表明，复合控制系统具有较强的抗干扰能力，在保证系统稳定的同时，也达到满意的控制效果。针对姿控式直接力/气动力复合控制导弹，提出一种基于动态逆的H_∞最优输出跟踪控制方法。该方法考虑了复合控制导弹的非线性因素，将动态逆回路作为控制系统的内环以抵消系统的非线性因素，同时考虑系统实际存在的参数不确定性以及外部干扰，将鲁棒控制器作为外环以提高整个系统的鲁棒性。其中鲁棒控制器将传统的H_∞控制与最优输出跟踪控制相结合，既能有效地抑制干扰，降低系统对参数摄动的敏感程度，又能提高系统的跟踪性能。仿真结果表明，复合控制系统具有较强的抗干扰能力，在保证系统稳定的同时，也达到满意的控制效果。

一种任意二位置陀螺寻北模型及其数据处理技术

薛海建， 郭晓松， 周召发

2014, 35(4):  559-566.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.019

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为提高寻北系统的寻北效率，提出了一种任意二位置陀螺寻北模型，可以在相差较小的2个位置进行信号采集，减少转台转动时间，在一定程度上节省了整个寻北过程的时间。为进一步提高寻北精度，引入小波阈值消噪方法，提出了一种新的双参数可调阈值函数，表达式简单，无需分段取值易于计算。研制原理样机进行了任意二位置寻北试验，结果表明：160 s内的寻北精度优于0.02°，在一定程度上节省了寻北时间，新阈值函数消噪大大提高了寻北精度。

浅海声场对不确定环境参数的灵敏度分析方法

程广利， 胡金华， 张明敏

2014, 35(4):  567-571.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.020

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为分析不确定环境参数对浅海声场的影响，用非嵌入式随机多项式展开法获得声场与不确定环境参数之间函数关系式，建立声场对单个不确定参数的局部灵敏度分析方法；当多参数不确定时，提出依据某参数变化前后声场概率密度的变化，定性表征声场对该不确定参数的全局灵敏度分析方法，引入Sobol指数法定量计算声场对不确定环境参数的全局灵敏度。算例结果表明文中提出的分析方法可快速获得浅海声场对不确定参数的灵敏度，可用于优化不确定浅海环境参数模型。

水下驻留无人水下航行器驻留过程建模与仿真

张斌， 宋保维， 朱信尧， 朱崎峰

2014, 35(4):  572-576.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2014.04.021

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针对水下驻留无人水下航行器（UUV）的运动特点，建立了大攻角下UUV运动仿真的六自由度数学模型，提出了一种驻留UUV辅助推进器的控制方法，并对UUV驻留过程中的下潜运动进行了仿真研究。具体分析了UUV下潜驻留运动中攻角、侧滑角、速度、俯仰角等参数的变化规律。仿真结果表明：航行器的轴向速度在阻力作用下逐步减小，趋近于0；在辅助推进器的作用下，UUV下潜速度被限定在安全范围内，导致UUV攻角逐步增大，直至接近90°；在前后2个辅助推进器的作用下，航行器的信仰角始终被控制在合理范围内，从而确保UUV具有良好的着陆姿态。