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2020年 第41卷 第3期    刊出日期：2020-03-31

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论文

M序列伪码调相脉冲多普勒引信抗干扰性能研究

于洪海， 闫晓鹏， 贾瑞丽， 李泽， 王建涛

2020, 41(3):  417-425.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.001

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针对基于m序列伪码调相的脉冲多普勒引信伪随机序列可选择范围少、易被破解等问题，提出基于M序列伪码调相的脉冲多普勒引信抗干扰方法。利用M序列非线性结构复杂、数量巨大而不易被截获和重构的特性，设计了基于M序列的伪码调相脉冲多普勒引信；理论推导了引信探测过程中的各级响应表达式，并以处理增益为指标对M序列伪码调相脉冲多普勒引信抗干扰性能进行定量计算。理论计算和实验研究结果表明，与m序列相比，基于M序列的伪码调相脉冲多普勒引信能够进一步提高其抗有源干扰的能力。

不同燃油对某重型柴油机燃烧稳定性影响分析

顾程， 乔新勇， 韩立军

2020, 41(3):  426-433.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.002

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为了揭示不同燃油对柴油机燃烧过程循环变动的影响规律，选用A、B、C 3种军用柴油作为燃料进行标定工况及最大扭矩工况下的台架试验。对缸内压力时间序列进行三维相空间重构，利用燃烧参数的循环波动率定量分析柴油机燃烧稳定性，并结合返回映射对平均指示压力进行研究。结果表明：柴油机缸内状态呈现一定的混沌特性，燃烧过程中缸内压力呈现出振荡的特点，燃用柴油A时燃烧阶段的迹线相对密集，燃用柴油B和柴油C时迹线逐渐发散；燃烧阶段压力波动率峰值与压力振荡区域相对应，最大扭矩工况下柴油A的前两峰值最低、滞燃期最短，平均指示压力循环变动最小；随着转速上升，燃用3种柴油的燃烧稳定性均有所提高。

双车厢两栖车静水直航下的水动力性能研究

王少新， 金国庆， 王涵， 孙蕊， 刘贺

2020, 41(3):  434-441.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.003

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近年来开发了双车厢的水陆两栖车以提高其运载能力。研究基于某型号双车厢水陆两栖车的实尺度模型，采用计算流体力学方法和重叠网格技术建立多体运动的数值仿真模型，双车厢之间采用具有3自由度的球形铰接点进行连接。计算双车厢两栖车在静水中运动的水动力性能，分析前后车体的阻力、纵摇、垂荡运动性能以及球铰连接对车体的影响。研究结果表明：数值计算与拖曳水池试验的总阻力结果基本一致；基于可实现的k-ε湍流模型和多体重叠网格技术，可以很好地实现对双车厢两栖车水动力性能的数值预报；静水直航工况下两栖车的纵倾角度保持在1°以内，纵摇性能优良。

内膛损伤枪管膛口扰动参数研究

沈超， 周克栋， 赫雷， 陆野， 李峻松

2020, 41(3):  442-450.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.004

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为分析枪管内膛损伤导致射击精度下降、椭圆弹孔率上升进而导致枪管寿终的问题，基于系统的某12.7 mm机枪枪管寿命试验，建立无损伤枪管、寿命中前期枪管、寿命中期枪管及寿终枪管4个寿命阶段枪管内弹道过程的弹枪热力耦合模型。采用均匀设计方法安排弹药随机因素影响下的弹头内弹道过程仿真实验，获得不同内膛损伤程度的枪管膛口扰动状态随弹药参数变化的响应值，仿真计算结果与试验数据吻合较好。利用基于3次B样 条曲线的偏最小二乘回归建模方法对传统均匀设计响应面法进行改进，获得以弹药参数为自变量的弹头膛口扰动响应面方程及枪管在不同寿命阶段时弹药随机因素对弹头出膛时初始扰动状态的影响规律。仿真实验及数据分析结果表明：各弹药参数对不同寿命阶段的枪管膛口扰动量贡献度均不相同；为降低寿命末期枪管的弹头膛口扰动，应尽量减少弹头的质量偏心，在合理范围内适当减少弹头壳初始屈服应力，并取适中的弹头壳圆柱部直径和装药量。

精锻身管弹膛内壁成形圈纹缺陷机理研究

刘金明， 刘兵， 杨晨， 任青松， 樊黎霞

2020, 41(3):  451-459.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.005

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精锻身管弹膛成形是弹线膛同锻工艺中的重点和难点，弹膛内壁的成形质量直接关系到身管的精度和使用寿命，内壁产生圈纹是弹膛部位主要的成形缺陷。分析弹膛在锻造过程中身管内壁材料的受力特点和流动情况，结合有限元仿真和试验研究，通过圈纹产生的位置分析圈纹产生的原因，并建立相关的判断准则。对比弹膛内壁材料应力分析曲线和枪管锻打试验结果，发现环向圈纹的产生与内壁受压失稳有关，弹膛内壁在锻造过程中的切向应力分量超过临界值即出现失稳起皱现象。进一步研究发现，弹膛部位的锻造段锻造比达到临界值时，内壁产生的圈纹会在后续锻打过程中被重新压平，消除弹膛成形缺陷。结果表明：身管弹膛内壁在锻造过程中切向压应力超过约2 150 MPa即 发生失稳从而产生环向圈纹；压平弹膛内壁环向圈纹的锻造段锻造比阈值约为28.5%.

冲压增程制导炮弹气动特性研究

张宁， 史金光， 马晔璇

2020, 41(3):  460-470.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.006

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为研究冲压增程制导炮弹在不同弹道阶段的气动特性，依据其工作原理与飞行特点，设计冲压助推、爬升飞行、滑翔控制状态所对应的3种气动外形。运用拼接网格技术与雷诺转捩模型，对冲压增程制导炮弹的三维流场与气动特性进行模拟和数值计算。结果表明：3种气动外形与相同外形参数（除舵翼与头部母线外）但不采用冲压结构形式的鸭式布局制导炮弹（参考弹）相比，升阻力系数规律一致；冲压助推、滑翔控制、爬升飞行外形在相同条件下对应的阻力系数依次递减，分别较参考弹阻力系数增大约50.5%、42.9%、33%；滑翔控制外形因鸭舵展开，相同条件下升力系数较其他两种外形大，又因进气道限制了鸭舵面积，相同条件下升力系数较参考弹小（约小11.9%）；弹体摆动减小了冲压发动机进气道的流量系数和总压恢复系数，对其总体性能产生了不利影响。

弹道枪水下全淹没式发射膛口流场演化特性的数值模拟研究

张京辉， 余永刚

2020, 41(3):  471-480.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.007

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为了解弹道枪水下全淹没式发射膛口流场的演化特性，搭建水下射击实验平台，运用直接摄影法捕捉其膛口流场演变的全过程。实验发现：在弹头出膛前，弹前水柱已经在膛口空化产生水蒸汽；弹头出膛后，膛内燃气流出并与水蒸汽掺混，将弹头包裹;弹头远离膛口后，燃气射流继续膨胀，头部呈锥形;弹头表面不断空化产生水蒸汽，形成超空泡，同时在弹头尾部会留下细长的气柱。在实验基础上建立二维多相流模型，采用流体体积函数多相流模型和标准k-ε湍流模型，结合动网格及用户自定义函数技术，对实验工况进行数值模拟。结果表明：弹道枪水下全淹没式发射时，高度欠膨胀的火药燃气出膛口后，形成了包含两个瓶状激波的复杂波系结构；弹头出膛后，在膛口流场区域内不断加速，随着弹头远离膛口流场区域，弹头速度不断衰减。

高致密球形黑索今晶体结构对高聚物粘结炸药安全性能的影响

秦金凤， 赵雪， 钱华， 芮久后

2020, 41(3):  481-487.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.008

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为探索炸药晶体结构对其安全性能的影响，通过分子动力学模拟和实验相结合的方法开展高致密球形黑索今（RDX）晶体结构对高聚物粘结炸药（PBX）安全性能影响的研究。采用X射线 单晶衍射测试高致密球形RDX的晶体结构，并根据晶体结构数据，通过分子动力学模拟方法对比高致密球形RDX和普通RDX基PBX的安全性能。为验证分子动力学模拟结果的准确性，制备以高致密球形RDX和普通RDX为基的浇注PBX，采用直接起爆法和卡片式隔板法测试浇注PBX的雷管感度和冲击波感度。分子动力学模拟与实验结果表明：高致密球形RDX是内部缺陷少、形状趋于球形的单晶体，晶胞密度较普通RDX提高2.6%；高致密球形RDX基PBX比普通RDX基PBX的结合能提高289.30 kJ/mol，内聚能密度提高0.022 kJ/cm³、引发键最大键长减小0.02 ，高致密球形RDX基PBX的安全性能更好；在配方比例相同条件下，高致密球形RDX基浇注PBX的雷管感度和冲击波感度比普通RDX基PBX确实有所降低，与分子动力学模拟结果相符，验证了模拟计算的准确性。

水下爆炸实验法在工业炸药JWL状态方程测定中的应用研究

李科斌， 董新龙， 李晓杰， 闫鸿浩， 王小红

2020, 41(3):  488-494.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.009

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为了方便可靠地测定工业炸药爆轰产物的JWL状态方程，基于压导式连续电阻丝探针设计柱形装药的水下爆炸斜冲击波测量系统，对工业改性铵油炸药(ANFO)进行3组水下爆炸实验，获得其爆轰波-冲击波时程曲线；通过对二维定常流场柱形装药水下爆炸的分析，得到斜冲击波阵面的轨迹，并求解出炸药的爆压、绝热指数、水气界面夹角等参数。以水中斜冲击波阵面和水气界面夹角的实验和模拟结果作为比较对象，通过调整Autodyn有限元分析程序中的JWL方程参数，最终测定出ANFO的JWL状态方程参数。模拟结果与实验结果一致性好，其中斜冲击波波阵面的误差均小于±5%，水气界面夹角的误差在±3%以内，表明所述水下爆炸实验对于大尺度工业炸药的JWL方程参数测定合理可靠。

基于相位控制的惯性与卫星超紧组合导航系统信号解调方法

沈世斌， 谢非， 赵静， 钱伟行， 康国华， 刘锡祥

2020, 41(3):  495-506.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.010

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卫星导航极易受到复杂环境下的干扰信号影响，捷联惯性导航系统（SINS）与卫星导航系统(GNSS)超紧组合导航技术可提高卫星接收机在信号干扰环境下的工作性能。在对比分析紧组合与超紧组合实现方案及北斗B1信号调制方式的基础上，提出基于相位控制的SINS与GNSS超紧组合环路信号解调方法，进一步分析SINS与GNSS超紧组合环路信号跟踪特性。对卫星信号受干扰环境及动态条件下的相位控制超紧组合与频率控制超紧组合方法的导航性能进行试验对比分析，结果表明相位控制超紧组合方法具有更稳定的定位性能，并可提高约7 dB的抗干扰能力。

基于中尺度数值大气模式的海雾特征参数研究

龙胤宇， 陈慧敏， 王凤杰， 陆长平

2020, 41(3):  507-516.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.011

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为了研究掠海激光类武器在海雾气溶胶环境下的回波特性，需要进一步获取海雾气溶胶的特征参数。基于中尺度数值大气模式的天气研究与预报模型，在垂直空间针对海雾所在空间区域设置更为密集的η分层，对2015年4月28日~2015年4月29日的渤海海雾过程进行数值模拟分析，得到云水混合比、雾顶高度等海雾特征参数的数据，进而计算出影响激光回波的水平能见度数据。研究结果表明：对于海雾所在空间区域（海拔高度400 m以下），增大η分层数能够进一步细化海雾的特征参数，提高获取的数据精度；能见度参数可以通过云水混合比等海雾特征参数推算得到，其精度受海雾参数精度影响。

基于多特征量的海杂波参数估计

何耀民， 何华锋， 徐永壮， 王依繁， 苏敬

2020, 41(3):  517-525.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.012

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研究分析海杂波对于有效评估不同海况下的弹载合成孔径雷达（SAR）成像性能具有重大意义。针对传统参数估计法较难精确拟合海杂波幅度分布的峰值、幅度宽度等多个特征量的问题，提出基于多特征量的参数估计法。利用海杂波的幅度分布特性和时间相关性，建立基于球不变随机过程法的海杂波模型；构造反映海杂波幅度分布的4个特征量，即概率最大处幅度、概率最大处幅度的分布概率、半概率幅度宽度、分布概率小于0.01的幅度临界点，利用反向传播（BP）神经网络建立尺度参数、形状参数与4个特征量之间的定量关系，决定系数分别为0.992、0.994；基于实测数据和训练好的BP神经网络求解尺度参数、形状参数，建立海杂波幅度分布模型，并与经验公式和混合估计法进行对比；通过分析不同海况下的后向散射系数确定海杂波的信号功率，为评估不同海况下的弹载SAR成像性能提供了海杂波模型。

正交频分复用系统中改进的串行峰值抵消方法

张仕超， 陈冲， 任帅， 文彬， 魏鹏

2020, 41(3):  526-533.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.013

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针对正交频分复用系统的高峰均比问题，提出一种改进的串行峰均比抑制方法。该方法通过信号幅度的上升沿和下降沿精确寻找超过门限的峰值点；基于串行处理的模式，利用加权的窗函数对信号高峰值进行有效抑制。仿真结果显示，与现有方法相比，改进方法能够有效抑制峰均比，同时精确的峰值搜索能够减少峰值抵消次数，从而降低算法的实现复杂度，有助于改善系统的误码率性能。

弹性尾缘对超空泡航行体空泡形态与压力脉动特性影响的水洞试验研究

侯东伯, 王聪, 夏维学, 李宜果, 赵静

2020, 41(3):  534-541.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.014

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为分析弹性尾缘对超空泡航行体水动力特性的影响，设计一种带有可变刚度弹性尾缘的航行体模型。通过水洞试验研究了弹性尾缘航行体模型在不同压差系数、不同通气率下的空泡形态与压力脉动。试验中采用工业摄像机采集尾缘形态与流场结构，同时利用动态测试系统采集弹性尾缘区域特征点的压力脉动信息。通过空泡形态变化与特征点压力脉动变化对比分析，得到如下结论：弹性尾缘的变形随压差系数的增加而增大，当变形后的弹性尾缘直径达到航行体主体直径的1.35倍时，弹性尾缘对空泡形态有明显的影响，空泡闭合点前移至尾缘前方，尾缘后方的模型表面进入沾湿状态且压力增大；变形继续增加后，弹性尾缘后方形成了剧烈波动的尾空泡并导致沾湿面积减少，模型表面压力减小。

水声传感器网络信号到达时间差目标定位的最小二乘法估计性能

王领， 申晓红， 康玉柱， 花飞， 王海燕

2020, 41(3):  542-551.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.015

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为解决水声传感器网络中测量误差和传感器节点位置误差同时存在时的目标定位问题，提出一种双误差模型下基于加权整体最小二乘方法。建立双误差条件下的信号到达时间差目标定位模型，采用加权整体最小二乘法对该模型进行求解，并推导权值的表达式。所提算法模型与实际符合性更好，且利用了测量误差方差和传感器节点位置误差方差的先验信息，以迭代方法得到最终的目标位置估计值。在模拟测量误差和传感器节点位置误差同时存在情况下对该方法进行仿真与水池试验验证，结果表明所提基于加权整体最小二乘的目标定位方法具有良好的定位性能。

基于局部异常因子算法的三维声纳单帧重建研究

曾腾， 张春华， 王朋

2020, 41(3):  552-558.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.016

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海洋环境的复杂性会使三维声纳获取到的点云中存在异常点，从而影响点云的后期处理和可视化。将获取到的声纳数据依次进行三维波束成像、最大值滤波和坐标系转换，进而得到原始点云。提出将局部异常因子(LOF)算法应用到点云去噪、剔除干扰的异常点，并用一种改进三角网生长方法进行单帧重建。改进三角网生长法简化了三角网生成中关键的“第三点”搜寻过程，通过实际数据处理分析得知：相比于传统阈值去噪方式，基于LOF算法的去噪方式能够在保持目标真实轮廓的前提下有效剔除非目标点；经过所提去噪方式的声纳数据能够得到更贴合实际目标轮廓的三维重建结果。

基于舰船电场的目标跟踪方法研究

张伽伟， 喻鹏， 姜润翔, 孙宝全

2020, 41(3):  559-566.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.017

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针对舰船电场跟踪中模型准确度与跟踪模型维度之间的矛盾，以舰船电场点电荷阵列模型为基础，结合舰船电场反演算法，分析点电荷个数、观测点水深对建模精度的影响。明确观测点位置对点电荷数量的最少需求，在保证建模精度的同时降低跟踪滤波器的维度，保证滤波算法的稳定性。设计了舰船电场跟踪渐进更新扩展卡尔曼滤波器，并进行了仿真分析和试验验证。结果表明：用少量点电荷模型代替复杂舰船电场点电荷阵列模型，在舰船电场跟踪中是可行的，具有较高的跟踪精度；渐进更新扩展卡尔曼滤波方法对少量点电荷电场模型，能够有效提高初始误差容错范围，具有很高的滤波稳定性，定位误差在500 m范围内小于10 m，且计算代价较低，适合舰船电场跟踪的工程应用。

环境因素对层流下腐蚀静电场的影响

刘德红， 张建春, 王向军

2020, 41(3):  567-576.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.018

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为使理论模型计算得到的腐蚀静电场与实际海水环境下测量得到的实验结果更好地进行拟合，提出流动介质条件下基于Sommerfeld积分的点电荷电位求解方法，定性分析环境因素对静电场幅值的影响。结合电化学及流体力学相关理论，对电化学极化与浓差极化共同控制下产生的腐蚀电流密度进行计算，基于腐蚀电流密度建立点电荷模型、计算介质中的腐蚀静电场，得到静电场幅值随介质温度、含盐度及流速的变化规律，并进行水池实验验证。结果表明，实际腐蚀情况比理论模型更加复杂，在一定环境条件下，实验结果与理论计算具有较好的拟合性，拟合平均误差在10%以内。

基于最优解析的陀螺现场免转台标校方法

杨管金子， 李建辰， 黄海， 国琳娜

2020, 41(3):  577-584.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.019

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作为载体姿态测量的重要惯性器件，陀螺在使用过程中由于长时间运输及存放等因素会产生误差漂移，造成对运动参数测量精度的降低，由此带来陀螺器件在使用前误差再标校的需求。根据现场无高精度转台设备支持的工作条件及中等精度陀螺指标需求，提出一种基于最优解析的陀螺现场标校方法。通过建立陀螺输出与地球自转角速率及加速度计输出间的映射关系式，将标校问题转换为最优解析问题；同时采用改进遗传算法，达到现场简易操作、不依赖转台等辅助设备、缩短标校时间、提高标校精度的目的。开展数学及半实物仿真实验，验证了所提方法的有效性，结果显示该方法能够有效地获得满足中等精度陀螺的标校结果，具有现场实用价值。

自主驾驶车辆紧急避障的路径规划与轨迹跟踪控制

邓海鹏， 麻斌， 赵海光， 吕良， 刘宇

2020, 41(3):  585-594.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.020

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为减少道路突发事故，提高车辆通行效率，需要研究车辆的紧急避障以实现自主驾驶。基于车辆点质量模型，设计了非线性模型预测控制（MPC）路径规划器；基于车辆动力学模型，设计了线性时变MPC轨迹跟踪器。在路径规划层引入避障功能函数，通过车辆与障碍物的距离调节函数值大小，综合避障函数权重和路径偏差权重，规划出一条既能避开障碍物又使路径偏差最小的临时轨迹。在轨迹跟踪层，利用该临时轨迹和航向角偏差作为车辆主动转向控制参考量，将线性时变MPC优化问题转化为二次规划问题，计算满足车辆动力学约束的前轮转向角最优解。结果表明：所设计的双层MPC紧急避障控制策略对低速(60 km/h)、中速(80 km/h)、高速(100 km/h)行驶车辆有很强的适应性，高速行驶时最大质心侧偏角不超过1.0°，最大航向角偏差不超过2.5°，车辆横向稳定性良好，随着车速增大，车辆避障响应时刻提前；在多车连续避障场景中，自主驾驶车辆的质心侧偏角和航向角偏差均能控制在较小范围内，在多目标连续避障的路径规划和轨迹跟踪问题上同样具有很好的控制效果。

基于本体技术的装备智能检验验收方法研究

李泽西, 孟晨, 王成

2020, 41(3):  595-607.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.021

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为改善目前装备检验验收方法工作量大、重复性高、验收效果依赖于检验人员的经验和主观判断等问题，提出一种基于本体技术的装备智能检验验收方法。阐述了该方法的关键技术，包括装备检验验收本体库构建、装备检验验收规则库设计、基于本体知识推理的检验结果智能判定等。以炮弹产品部分检验验收信息为例，在本体开发工具Protégé平台上进行了仿真实验。实验结果表明，该方法能有效提高现有装备检验验收方法的时效性和精确性，为开展数字化质量监督和高精密复杂武器质量监控奠定了基础。

基于不完全信息博弈的军事信息网络主动防御策略选取

王增光， 卢昱， 李玺

2020, 41(3):  608-617.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.022

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针对军事信息网络的防御策略选取问题，分析军事信息网络的攻防对抗特点，提出一种军事信息网络主动防御策略选取方法。该方法基于不完全信息博弈对网络攻防过程进行建模，从网络安全属性的角度出发对攻防收益进行量化；以防御效能作为策略选取的标准，设计主动防御策略选取算法。与传统基于博弈论的网络防御方法相比，该方法具有如下优势：在模型设计和收益量化方面更加符合网络攻防实际；能够以纯策略的形式进行主动防御策略选取，有效解决当前以概率形式进行防御策略选取不便于理解和操作的问题。通过实验验证了所提方法的合理性和可行性，并通过防御收益分析总结了网络安全防御的一般规律。

研究简报

有限空间的尘浓度分布规律数值模拟研究

徐陈又诗， 张合， 查冰婷， 郑震， 陈璟宜

2020, 41(3):  618-624.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.03.023

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针对激光引信抗尘干扰能力研究问题，提出一种尘实验室设计方案。在实验室条件下形成一个浓度均匀且可调节的尘实验平面，进而对激光引信抗尘干扰能力进行定量分析。采用k-ε湍 流数学模型和离散相模型，基于混合差分格式和同位网格的压力耦合方程组半隐式方法，利用计算流体力学软件Fluent对尘实验室进行数值模拟，得到计算域内不同截面的尘浓度分布情况和浓度随时间的变化趋势。结果表明：尘平面均匀浓度受鼓风口风速和鼓料口质量流率的影响，与风速呈线性规律增长，与质量流率呈指数规律衰减；自然风可以加快尘的沉降速度。