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2023年 第44卷 第8期    刊出日期：2023-08-30

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基于动态联盟策略的无人机集群在线任务规划方法

王孟阳, 张栋, 唐硕, 许斌, 赵军民

2023, 44(8):  2207-2223.  doi:10.12382/bgxb.2022.0247

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针对复杂战场环境下无人集群任务规划所面临的高动态性、强不确定性以及多约束问题,提出一种基于动态联盟策略的分布式在线任务规划方法。描述无人机集群动态任务规划的典型场景,建立了异构无人机集群的多约束分布式任务规划数学模型;设计考虑集群动态拓扑约束的任务联盟组建策略,提出耦合Dubins航迹规划的改进蚁群算法,实现多约束强不确定动态任务规划问题的在线求解;构建异构无人机集群察打评一体的任务仿真场景,通过数字仿真以及虚实结合的半实物仿真技术验证所提出的策略和算法的有效性。研究结果表明:所提方法在动态任务规划过程中能够在损失较少任务完成时间的前提下可获得较优的系统效能,对于后续研究工作进一步走向工程化应用具有一定意义。

多飞行器协同任务分配的改进粒子群优化算法

王磊, 徐超, 李淼, 赵慧武

2023, 44(8):  2224-2232.  doi:10.12382/bgxb.2022.0968

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为提升多飞行器编队执行任务的效率和性能,提出一种用于多飞行器协同任务分配的改进粒子群优化算法。考虑飞行器任务能力约束,飞行器执行任务时付出的威胁代价、航程代价以及完成任务的收益,从而构造问题的数学模型。将粒子的位置属性编码为一组任务分配向量,从任务分配向量可解码出对应的任务分配解,实现粒子群优化算法解的离散化。为解决粒子群优化算法容易陷入局部收敛的缺点,提出一种跳出局部收敛的策略。该策略基于模拟退火算法,生成新粒子,以一定概率决定是否保留新粒子,并将跳出局部收敛的策略应用到传统粒子群优化算法中,建立可用于多飞行器协同任务分配的改进粒子群优化算法。数字仿真实验结果表明,与现有算法相比,所提算法能显著提高多飞行器任务分配的收益和效率。

空地多目标攻击武器-目标分配与制导序列优化

张安, 徐双飞, 毕文豪, 徐晗

2023, 44(8):  2233-2244.  doi:10.12382/bgxb.2022.0326

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武器-目标分配(WTA)与空地导弹的接力制导规划是远距离空地多目标攻击中亟需解决的难题,具有参数复杂、约束多、非线性强等特点。为此,建立多目标、多约束武器-目标分配与制导序列优化模型,优化目标为目标综合生存概率最小和总用弹量最少,约束条件涉及攻击机导弹配置、导弹毁伤能力、目标毁伤要求、制导站性能。对带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行改进,提出基于双序列编码的多种群NSGA-Ⅱ(DSMPNSGA-Ⅱ),通过优化WTA序列和制导站序列,实现WTA方案及各导弹制导序列的优化。在DSMPNSGA-Ⅱ中,使用深度优先搜索-Dijkstra算法搜索空地导弹制导序列,改进交叉和变异操作,以减少非可行解的产生,引入多种群策略提升算法性能。仿真结果表明,DSMPNSGA-Ⅱ能够获得有效的WTA与空地导弹接力制导方案,并且求解质量优于单种群NSGA-Ⅱ和多目标粒子群优化算法。

组合式飞行器多体动力学建模与飞行力学特性

杜万闪, 周洲, 拜昱, 张志林, 王科雷

2023, 44(8):  2245-2262.  doi:10.12382/bgxb.2022.0282

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为精确、完整地描述组合式多体飞行器空间运动位形,基于拟坐标形式的Lagrange方程提出反映相对滚转运动的8自由度组合式三体飞行器动力学建模方法。采用计算流体力学方法建立考虑气动耦合效应的组合式飞行器系统气动力数据库。通过算例将所建模型与ADAMS软件的仿真结果进行对比,验证所建模型的准确性。在此基础上,进行配平方案及飞行力学特性研究,分析比较飞行器在不同配平状态的动力学特性,并基于串级PID控制方法进行增稳控制研究。研究结果表明:所建模型有效反映了组合式飞行器的相对运动;在给定配平方案及飞行工况后,该构型飞行器存在“对称下反”和“对称上反”两个配平状态,在两个状态下的相对滚转运动静稳定性显著不同;除了传统飞行力学模态,该构型飞行器还存在由相对滚转运动主导的4个新生运动模态,按运动特性可分为复合对称运动和复合反对称运动两类;针对在无控状态下该构型飞行器无法长期保持稳定飞行的问题,所提增稳控制方案合理有效,可以快速镇定发散的飞行力学系统;所提建模方法和增稳控制方案可为多体飞行器设计分析提供指导和参考。

金属基活性破片侵彻间隔铝靶作用行为

周晟, 张甲浩, 余庆波

2023, 44(8):  2263-2272.  doi:10.12382/bgxb.2022.0232

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为揭示活性破片穿靶毁伤机理,研究活性破片靶后碎片云与毁伤效应行为,开展了金属基活性破片侵彻间隔铝靶弹道枪实验。通过观察间隔铝靶穿孔模式与弹靶作用行为高速摄像,结合破片侵靶破碎理论、能量守恒定律和活性破片激活响应行为,分析活性破片侵彻间隔铝靶作用行为。研究结果表明:球形活性破片侵彻间隔铝靶时,对前靶造成冲塞毁伤,靶后形成碎片云对后靶造成动能-化学能耦合毁伤,后靶毁伤主要呈现为中心贯穿和碎片撞击复合模式,活性破片激活程度随碰撞速度增加呈增大趋势:建立了活性破片靶后碎片云理论模型,获得了碎片云演化规律,在不同碰撞速度下,临界贯穿孔径位置处的单位碎片动能与单位反应质量呈负相关关系。

活性/金属串联爆炸成型弹丸侵爆耦合毁伤行为

郑元枫, 王仕鹏, 李培亮, 张勇, 葛超

2023, 44(8):  2273-2282.  doi:10.12382/bgxb.2022.0356

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为提升爆炸成型弹丸(EFP)对目标的综合毁伤效应,提出一种活性/金属复合球缺药型罩聚能装药结构,其复合药型罩包括内层紫铜药型罩和外层活性药型罩,外层活性药型罩由质量配比73.5%/26.5%的聚四氟乙烯(PTFE)/Al含能粉体经冷压、烧结制备而成。采用静爆实验研究活性/金属串联EFP对间隔靶的侵爆耦合毁伤行为。研究结果表明:活性/金属串联EFP对间隔靶既产生了有效的侵彻作用,也能在靶间发生类爆轰反应,提高对间隔靶的毁伤效应;活性/金属串联EFP对间隔靶的侵彻层数和开孔直径显著受厚度影响,随间隔靶前两层厚度从10mm增加至20mm,贯穿总层数从6层降至3层,开孔直径也明显减小;采用SPH算法,仿真发现活性/金属复合药型罩在聚能作用下形成了紫铜EFP在前,活性EFP部分嵌入前驱紫铜EFP内的复合侵彻体;通过反应延迟时间引入和材料模型转换,数值模拟进一步揭示了尾随活性EFP类爆轰反应引发前驱紫铜EFP膨胀,导致开孔直径扩大而侵彻能力下降的作用机理。

车辆载人空降的试验与仿真研究

刘涛, 张宏伟, 孙晓旺, 王显会, 张进成, 胡杨

2023, 44(8):  2283-2298.  doi:10.12382/bgxb.2022.0331

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随着现代战争模式的发展,载人空降技术受到越来越多的重视,空降载荷下乘员的安全防护是载人空降的核心问题之一。为此,开展车辆载人空降试验,测试车辆结构响应和乘员损伤响应;建立整车和乘员约束系统有限元模型,采用整车加速度边界施加到乘员约束系统上的仿真方法开展车辆载人空降仿真;结合试验和仿真结果,研究空降冲击下车辆结构的动态响应特性及乘员损伤规律。针对触地速度、悬架弹簧刚度、阻尼参数和坐垫参数4个结构参数,以乘员下胫骨力、盆骨加速度、动态响应指标为指标,进行单因素仿真分析和正交试验仿真分析,研究空降冲击下4个结构参数对乘员损伤的影响规律。研究结果表明:采用的仿真方法能够较好地反映空降冲击下的车辆结构响应和乘员损伤响应;空降冲击下,乘员易受损部位主要有下肢、盆骨和腰椎,其中下肢损伤主要由地板直接冲击造成,盆骨和腰椎损伤由通过车体-立柱-座椅传递到乘员上身的冲击造成;触地速度对乘员损伤的影响最为显著,悬架弹簧刚度、阻尼和坐垫硬度也在一定程度上影响了乘员损伤程度;该研究成果有利于理解空降冲击下车辆结构动态响应特性和乘员损伤机理,对载人空降车辆的设计具有一定的指导意义。

不依赖剩余飞行时间的数据驱动攻击时间控制导引律

黄嘉, 常思江, 陈琦, 张海洋

2023, 44(8):  2299-2309.  doi:10.12382/bgxb.2022.0324

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针对导弹的攻击时间控制问题,基于比例导引法和数据驱动方法设计出一种不依赖剩余飞行时间信息的两阶段攻击时间控制导引律。第1阶段为攻击时间控制阶段,在比例导引法框架下仿真构建弹道倾角与导弹飞行状态之间的关系数据集,利用神经网络方法离线训练出相应的映射网络模型,根据该映射网络可在导弹飞行过程中实时解算攻击时间对应的理想弹道倾角,导引指令将控制实际弹道倾角收敛至该理想弹道倾角;第2阶段则直接采用比例导引法,最终实现导弹攻击时间控制。不同条件下的仿真结果验证了该导引律的可行性和有效性,与现有同类导引律相比,所设计导引律对攻击时间的控制精度更高、所需控制能量更少。理论分析表明,该导引律可通过更换映射网络推广至攻击角度控制。

基于注意力机制增强残差网络的雷达信号调制类型识别

吴礼洋, 呙鹏程, 刘超, 李文强

2023, 44(8):  2310-2318.  doi:10.12382/bgxb.2022.0302

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针对情报分析中在低信噪比下雷达信号调制样式识别率较低的问题,提出基于注意力机制增强残差网络的雷达调制类型识别算法。利用平滑伪Wigner-Ville分布时频变换的强能量聚集特点将信号调制样式转化为二维时频图像;搭建2层卷积网络和6层残差块的残差网络,并在网络之间穿插加入卷积注意力机制模块,用以增强对特征的关注度,提高特征提取的有效性;将二维时频图像输入到该网络模型中实现调制类型识别。仿真实验结果表明,该算法对6类典型雷达信号调制类型能够有效提取到时频图像的特征,在信噪比0dB以上实现100%的正确率,在信噪比-10dB 下正确率依然能够保持94.2%,具有较强的识别优势。

基于集成迁移学习的新装备装甲车辆分类

刘懿, 任济寰, 吴祥, 薄煜明

2023, 44(8):  2319-2328.  doi:10.12382/bgxb.2022.0412

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在复杂的陆战环境中,图像分类技术是快速区分装甲车辆目标的一种重要手段。针对现有基于卷积神经网络(CNN)的主流分类算法对于训练样本的数量及质量有较高要求,在新装备装甲车辆图像分类任务中精度不足的问题,提出一种集成了两个基于不同学习策略的CNN的迁移学习方法。一个CNN在图像样本较易获取、数量充足的老式装甲车辆图像数据集上进行预训练,学习局部细节特征;另一个CNN在图像质量较低的新装备装甲车辆的虚拟图像数据集上进行预训练,学习全局特征。对预训练好的CNN均利用数量有限的新装备装甲车辆真实样本按照不同策略微调,提升表征能力。设计基于Optuna超参数优化框架的自学习模型集成机制,可对两个CNN的输出进行自主加权优化,进一步提高算法的分类准确率。实验结果表明,与随机初始化训练的同一模型相比,所提方法在新装备装甲车辆图像分类任务中准确率提高7%,有效缓解了训练样本偏少的问题。

弹箭角运动的非线性吸引域估计

李东阳, 常思江, 王中原

2023, 44(8):  2329-2341.  doi:10.12382/bgxb.2022.0417

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为探索平方和规划方法在弹箭非线性吸引域估计中的应用,对计及高阶静力矩的无控尾翼弹平面角运动进行多项式化处理,并开展了非线性吸引域估计,通过构造李雅普诺夫函数并利用V-s迭代算法,得到了精度较高的吸引域估计;考虑法向力系数、俯仰力矩系数、赤道阻尼力矩系数以及马格努斯力矩系数的非线性,利用平方和优化得到脉冲末端修正迫弹空间角运动的非线性吸引域估计,由此获得脉冲参数(脉冲冲量和轴向作用位置)的有效组合范围,据此形成脉冲控制弹箭的参数设计方法。研究结果表明,利用平方和规划方法估计弹箭角运动的非线性吸引域,具有较高准确性,将估计结果用于弹箭参数设计是可行和有效的。

高超声速攻防博弈自适应微分对策三维制导

王子瑶, 唐胜景, 郭杰, 阎宏磊, 葛健豪

2023, 44(8):  2342-2353.  doi:10.12382/bgxb.2022.0425

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针对高超声速拦截器精确打击高超声速机动目标的攻防博弈制导问题,提出一种基于自适应动态规划(ADP)的微分对策三维制导律。将高超声速攻防博弈三维制导问题分解在纵向平面和侧向平面分别进行制导律设计。在纵向平面内建立高超声速二人零和微分博弈问题模型,设计非二次型代价函数以满足控制约束,并通过Hamilton-Jacobi-Isaacs(HJI)方程得到高超声速拦截器和目标的微分博弈最优策略。由于HJI方程无法直接得到解析解,利用ADP方法,引入评价神经网络逼近最优代价函数,进而得到攻防博弈双方的倾侧角幅值最优指令。在侧向平面内建立平行接近倾侧角反转逻辑实现侧向制导。仿真结果表明,该制导律能够在攻防博弈双方的控制约束内,实现高超声速拦截器在高超声速目标机动躲避拦截情况下的精确打击。

面向高轨卫星的探测集群接入机制设计

仝欣, 李旭, 刘颖

2023, 44(8):  2354-2367.  doi:10.12382/bgxb.2022.0354

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利用高轨卫星高效回传集群探测数据以获取决策优势,是现代战争中不可或缺的一环。为实现探测数据近实时传输,集群卫星接入响应时间需要进一步缩短。面向集群规模扩展、高轨卫星通信链路较长且时断时续场景,针对现有接入机制在单次接入时延较大情况下仍需反复冲击重传问题,提出一种基于编队维护信息的探测集群编队非正交接入(FMI-NOMA)机制。该机制利用集群节点间可交互特性,采用选举算法汇聚信息以降低同时接入节点数量;结合功率域非正交技术,在避免大量节点反复尝试接入卫星的同时,提升节点接入成功概率,实现集群高轨卫星接入性能提升。综合考虑集群节点数量、编队链路与星地链路中断率等因素,建立接入时延与资源效率性能分析模型及资源效率最优化模型,分析优化单次接入节点数量与维护次数等机制参数。仿真结果表明,FMI-NOMA机制相较于竞争解决的多样性时隙ALOHA(CRDSA)机制及改进的CRDSA3机制,资源效率提升了约45%、接入时延降低了约12%,在编队规模扩展、星地链路时断时续的高轨卫星接入场景下更具优势。

超声辅助微细电解加工间隙空化微射流对材料蚀除的影响

王明环, 吕明, 何凯磊, 郑劲松, 许雪峰

2023, 44(8):  2368-2380.  doi:10.12382/bgxb.2022.0318

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为探究超声辅助微细电解加工(UAEMM)间隙电解液内产生的空化微射流对材料蚀除的影响,建立微射流冲击工件表面流固耦合模型,通过数值仿真研究高速微射流冲击下工件表面微观塑性形变规律以及微变形对电场分布的影响规律,并进行了超声空化实验验证。研究结果表明:微射流冲击工件表面产生若干深度约0.12μm、凸起约0.04μm的空蚀坑;在外加电场下,空蚀坑凸起处的电流密度和蚀除深度较原始工件表面处提高1.2倍;进一步的凹坑成形加工实验结果表明,在超声振幅10μm、加工时间5s、加工间隙50μm工况下,与微细电解加工相比,UAEMM凹坑蚀除深度从20μm提高到100μm,同时成形凹坑底部粗糙度R_a从290nm降低到40nm;超声能场下间隙大量空化微射流促进了微细电解加工效率、加工后工件表面质量。

刚性弹体带攻角斜侵彻贯穿混凝土靶板的理论模型

刘泓甫, 黄风雷, 白志玲, 段卓平

2023, 44(8):  2381-2390.  doi:10.12382/bgxb.2022.0423

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为对弹体带攻角斜侵彻贯穿混凝土靶板弹道和弹体姿态进行快速预估,在开坑阶段基于弹体表面应力分布确定弹体载荷,将攻角作用最明显的开坑阶段细分为弹头进入阶段和完全进入后的剩余开坑阶段,同时考虑斜侵彻时自由表面效应及弹靶接触区域变化对弹体受力的影响,建立弹体带攻角斜侵彻混凝土靶的开坑模型。结合弹体斜侵彻贯穿混凝土靶的姿态偏转理论模型中隧道和剪切冲塞阶段模型,构建刚性弹体带攻角斜侵彻贯穿混凝土靶板理论模型,出靶余速与偏转角计算结果与实验吻合较好。模型对给定工况的计算结果表明,在一定倾角条件下,正攻角会加剧弹体的偏转并降低弹体的侵彻能力,负攻角会抑制弹体的偏转且适当的负攻角可提高弹体的侵彻能力。

基于BAS-BPNN的调频无线电引信目标与扫频干扰识别方法

刘冰, 郝新红, 周文, 杨瑾

2023, 44(8):  2391-2403.  doi:10.12382/bgxb.2022.0248

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针对调频无线电引信在复杂电磁战场环境对抗调幅扫频式干扰能力不足的问题,提出一种基于频域信息熵、范数熵和倒频谱熵的调频无线电引信目标识别方法。基于目标和调幅扫频干扰作用下的调频无线电引信检波端输出信号,提取频域信息熵、范数熵和倒频谱熵构建特征矩阵,并利用天牛须搜索(BAS)算法对反向传播神经网络(BPNN)初始权重值和阈值进行优化,利用优化后的BPNN对目标和调幅扫频干扰信号进行分类识别。实测数据实验结果表明,特征提取方法构成的特征矩阵在目标与干扰之间具备可分性,BAS算法优化获得最优参数的BPNN时,该分类器的识别准确率可以达到99.96%,显著提升了调频无线电引信对抗调幅扫频干扰的能力。

涡流发生器对翼板结合部流噪声的控制机理研究

李定远, 方斌, 李一鸣, 刘文玺

2023, 44(8):  2404-2413.  doi:10.12382/bgxb.2022.0389

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针对翼板结合部流噪声控制问题,设计7种不同高度和间距的涡流发生器方案,采用数值模拟和试验相结合的方法开展降噪效果研究。由于在水中直接开展涡流发生器降噪试验验证存在较大困难,先选取在空气中进行数值模拟和试验验证,以分析确定涡流发生器方案的可行性。以SUBOFF模型为研究对象,采用大涡模拟的数值方法,以空气中非定常流体计算流体力学计算结果作为声源项,开展声类比方程的求解,获取流噪声的结果。通过不同涡流发生器方案的比较,分析涡流发生器的高度、间距这两个主要参数对翼板结合部流噪声的主要源头—马蹄涡控制的效果,确定针对SUBOFF模型具有最佳降噪效果的涡流发生器方案,并在消声风洞中对模型进行试验验证。研究结果表明,所设计的涡流发生器方案降低翼板结合部流噪声具有可行性,为后续在水中开展进一步研究奠定了基础。

一种坦克炮长瞄准镜系统状态评估的方法

解宝琦, 李英顺, 王德彪, 隋欢欢

2023, 44(8):  2414-2423.  doi:10.12382/bgxb.2022.0291

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针对目前坦克炮长瞄准镜系统在健康状态评估工作中存在的单一信号阈值确定、各级指标权重确定和评估结果判定3个方面的不足,提出一种基于改进评价云的坦克炮长瞄准镜系统健康状态的评估方法。通过改进模糊层次分析法和改进熵权法相结合的组合赋权法,计算出系统各层信号指标的权重;使用自组织映射神经网络确定指标阈值并确定云化区间;建立基于改进云模型的状态评估模型。通过实例验证结构表明,该评估模型合理有效,其评估结果与系统实际状态符合,可促进炮长瞄准镜系统健康管理体系的革新。

基于Kirchhoff近似与曲面三角形网格的水下目标声散射特性分析

薛亚强, 彭子龙, 俞强, 张春雨, 周富霖, 刘进伟

2023, 44(8):  2424-2431.  doi:10.12382/bgxb.2022.0374

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针对水下复杂目标回波特性快速预报问题,采用Kirchhoff近似和曲面三角形网格建立目标声散射特性分析模型。将目标表面离散为曲面三角形网格,采用高斯-勒让德求积方法直接计算亮区内曲面元上的散射声场并求和,得到目标的总散射声场。计算刚性球、椭圆柱、球冠柱和Benchmark缩比模型4种典型目标的目标强度,与采用平面三角形单元的板块元方法及实验测试等结果对比,验证曲面元方法的可靠性。数值算例结果表明,该方法具有良好的精度与计算效率。

复杂型面构件超声检测中机械回程误差的修正方法

张荣繁, 倪培君, 郭智敏, 杨卓琳, 付康

2023, 44(8):  2432-2440.  doi:10.12382/bgxb.2022.0239

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针对复杂型面构件超声自动检测过程中,机械系统各轴回程误差对探头位姿精度、成像质量及检测灵敏度影响的问题,研究了回程误差的识别与路径修正方法,提出一种利用C扫描图像错位锯齿量分析的回程误差测量方法。通过平面试块和棒材试块边界线单轴为主运动的C扫描成像中错位锯齿量,建立与各轴回程误差值的关系;研究利用运动学逆解实现扫描点位关节变量和探头位姿的修正方法。通过某型号复杂型面构件试块进行路径修正前后的对比扫描实验,从成像质量、图元错位情况及检测灵敏度方面验证了该方法的有效性。

钢板加筋结构对柱形弹超高速侵彻能力的影响

马坤, 李名锐, 陈春林, 尹立新, 冯娜, 沈子楷

2023, 44(8):  2441-2452.  doi:10.12382/bgxb.2022.0420

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为在柱形弹体超高速撞击靶板问题基础上进一步研究加筋结构对弹体侵彻能力的影响,在数值模拟方面,结合GRAY物态方程固相-液相模型、Johnson Cook(JC)强度模型以及JC失效模型作为金属本构模型,利用光滑粒子流体动力学方法开展计算。在实验方面,分别开展圆柱形弹体超高速撞击单层加筋钢板和3层加筋钢板的实验研究。结合数值模拟及实验结果,分析弹体超高速撞击加筋结构的物理机制,研究弹体倾角、弹体攻角、加筋类型、弹体直径与筋厚比对圆柱形弹体侵彻能力的影响,分析圆柱形弹体超高速撞击单层加筋钢板和3层加筋钢板问题中弹道的横向偏移。研究结果表明:在对称撞击下,在单主筋基础上增加垂直方向的主筋或副筋对弹体侵蚀长度的影响较小,弹体侵蚀长度与筋宽比随弹体直径与筋厚比的增加呈指数衰减趋势;在非对称撞击下,弹体轴线与主筋中面夹角大是引起弹体姿态发生明显变化甚至发生断裂的主要原因,而剩余弹体横向运动速度相对入射方向的剩余速度为小量;在连续撞击3层加筋钢板情况下,当主筋边界(相对弹轴远侧)与弹体边界相对弹轴的比例关系在0.6以内时,弹体仍能保持较好的侵彻能力。即使弹体相对主筋存在初始横向偏移,侵彻弹道也不会发生较大的横向偏移。

一种用于外场试验图像的引信炸点检测方法

周宇, 曹荣刚, 栗苹, 马啸

2023, 44(8):  2453-2464.  doi:10.12382/bgxb.2022.0300

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在无线电近炸引信抗干扰性能测试中,观测和识别炸点状态对引信的工作状态评估和性能改进至关重要。为此,提出一种基于深度神经网络的图像目标检测算法,用于引信炸点识别。在检测模型的结构设计及训练策略上实现以下新颖设计:模型基于高性能骨干网络ConvNeXt实现图像目标特征提取,使用密集连接跨阶段局部模块以及带通道注意力机制的多分支模块,以提升特征提取能力;使用任务解耦多检测头结构提升检测精度;在模型训练时,使用焦点损失函数作为分类和置信度的损失函数,使用完全交并比函数作为预测框回归的损失函数。研究结果表明:该检测算法在真实引信炸点图像数据集上实现平均精度为92.7%以及F1分数为87.4%的检测性能。实验结果表明,所提算法在引信炸点检测任务上性能优于现有典型检测模型。

一种刚柔混合弦向变弯度机翼后缘设计

辛涛, 李斌

2023, 44(8):  2465-2476.  doi:10.12382/bgxb.2022.0301

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为实现机翼在驱动控制下实现弦向连续弯度变化,同时考虑材料变形能力,提出一种刚柔混合式变后缘翼型。通过对翼型中弧线进行几何分析,建立变弯度构型参数化模型,并以升阻比为优化目标,计算最优的刚性段下弯角度以及柔性段下弯曲线。利用计算流体力学计算,对比不同攻角下,刚柔混合偏转翼型和传统刚性偏转翼型的升力系数、升阻比等气动特性。以巡航时单位展长所要求升力为优化目标,分别求解低速巡航及降落两种工况下,两种不同后缘翼型的下弯角度及变形方式。对比两种下偏方式的压力分布、速度分布、气流分离位置等流场特性。根据优化构型制造刚柔混合式变后缘机翼模型,并进行变形能力测试。计算结果表明:刚柔混合后缘翼型在同等偏角下,具有更高的升力系数、升阻比,更优的气动特性;而在相同的飞行工况下,刚柔混合后缘翼型下偏角度要求更小,气流分离点更靠后,具有更高的气动效率。通过变形能力试验验证了柔性翼肋结构及蒙皮设计的合理性。

一种单级控制的高精度指向系统研究

杜永刚, 王雪松, 王禺林

2023, 44(8):  2477-2485.  doi:10.12382/bgxb.2022.0292

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实现高指向精度是单级控制指向系统的主要技术难题,消除指向机构的位置浮动环节可提高其指向精度,为此提出一种单级控制的高精度指向系统。采用一种无位置浮动环节的RPS-SPS并联指向机构,通过研究其传动模型和误差消除算法,验证所提指向系统原理的正确性,进行了原型机研制和实验测试。测试结果表明:在加载和空载两种状态下,原型机的单轴指向误差均不大于0.004°,其合成指向误差均优于0.006°,其指向稳定时间均小于100ms,原型机具备了两轴的指向功能,其工作空间可达到两轴±9°。理论和实验研究均证明了该指向系统的可行性和有效性,研究成果为该单级控制的高精度指向系统的工程应用奠定了技术基础。

基于多项式流形内插的无线测向系统

李司, 刘寅生, 李旭, 杨明强

2023, 44(8):  2486-2494.  doi:10.12382/bgxb.2022.0320

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针对应用阵列天线的测向设备中存在的阵元互耦导致波达方向(DOA)估计性能恶化问题,提出基于多项式流形内插算法的抗互耦无线测向系统设计。该系统基于多项式流形内插DOA估计算法,在有效对抗互耦效应的同时可实现小流形样本下高精度测向处理。算法的DOA估计求解中可由多精度区间逐次逼近搜索的处理方法获得解析式,避免方向角度域的遍历搜索处理。在算法理论分析与仿真验证的基础上,基于嵌入式处理器实现无线测向系统原型设计并进行测试。测试结果表明,所提系统设计可有效对抗测向阵列天线的互耦效应,实现对LTE下行信号的实时可靠测向。

基于增强型CCD探测器的距离选通三维成像不均匀性补偿方法

孙磊, 金东东, 纪春恒, 裴崇雷, 安鸿波, 段恩悦

2023, 44(8):  2495-2502.  doi:10.12382/bgxb.2022.0219

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距离选通三维成像是一种非扫描三维成像技术,一般利用增强型CCD(ICCD)探测器的纳秒级快门时间特性,实现光子飞行时间选通成像。在远距离测绘、水下测量、复杂环境下目标识别等领域具有重要应用价值。由于器件工艺的原因,实际ICCD探测器快门经常存在开关时间不同步的现象,导致距离选通三维成像测量存在严重的不准确性。基于ICCD探测器固有的开门时间特性,通过测试得到不同器件的距离误差矩阵,提出一种距离选通三维成像不均匀性补偿方法。研究结果表明:所提方法可以有效降低距离选通三维成像误差,提高实际测量精度,具有很好的工程应用价值。

基于GA-PS的三维空间源项反演算法

陈松, 朱东升, 左钦文, 韩朝帅

2023, 44(8):  2503-2520.  doi:10.12382/bgxb.2022.0272

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针对当前化学危害事件中的危害源定位及源强反算仍以二维平面为主的现状,在分析高维度源项反演寻优特性基础上,利用多参数条件下遗传算法全局寻优和模式搜索算法局部寻优性能优势,提出一种基于遗传算法-模式搜索算法的改进遗传模式搜索算法。仿真实验结果表明,该算法利用一组地面或空中探测器在三维空间中采集到的危害物质浓度数据,能够实现对危害源三维空间定位和源强反算。通过SF₆外场试验实测数据的反算求解,验证了该算法能够实现对大气环境稳定条件下的危害源空间位置、源强的有效反算,反算精度在30%以内。

基于DNA动态编码和VMP-WFRFT的安全通信方法

王西康, 孟庆微, 许华, 齐子森, 张悦

2023, 44(8):  2521-2532.  doi:10.12382/bgxb.2022.0275

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为提高物理层信息传输安全,提出一种基于DNA动态编码和变化多参数加权分数傅里叶变换(VMP-WFRFT)的安全通信方法。将DNA编码引入比特置乱,针对现有DNA编码规则少所存在的安全隐患,构造低复杂度四维混沌序列,利用混沌序列随机选择比特矩阵的DNA编码以及运算规则;为进一步掩盖信号调制样式,利用混沌序列动态调整MP-WFRFT参数,从而对调制信号进行VMP-WFRFT变换实现星座的混淆、扩散,同时增强了MP-WFRFT的参数抗扫描能力。仿真结果表明,该方法密钥敏感性良好、密钥空间大,能有效抵御穷举攻击,即使作为加密密钥的混沌初始值仅存在10^-15偏差,窃听者的误比特率仍始终保持在0.5左右。