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2024年 第45卷 第S1期    刊出日期：2024-10-30

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利用磁场差值的水下磁传感器阵列校准技术

郭成豹, 王文井, 台秭艳

2024, 45(S1):  1-9.  doi:10.12382/bgxb.2024.0030

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为了实现磁噪声环境中水下磁传感器阵列位置和姿态的高精度校准,提出一种利用动态磁源和阵列磁场差值的磁传感器阵列校准方法。构建校准设备、水下磁传感器阵列和磁噪声环境的数学模型,对一字型、十字型和四面体型的水下磁传感器阵列进行定位定姿校准的数值仿真验证实验,分别利用阵列磁场差值和直接使用磁场值的方法对水下磁传感器阵列的位置和姿态进行求解。实验结果表明:对于水下20m深度处的磁传感器阵列,利用磁场差值的方法可实现位置和姿态的高精度校准,在校准精度和稳定性方面都要优于直接使用磁场值的方法;对于不同类型的磁传感器阵列,十字型阵列的定位误差均值为0.13m,角度误差均值为0.51°;一字型阵列的定位误差均值为0.13m,角度误差均值为0.82°;四面体型阵列的定位误差均值为0.16m,角度误差均值为0.89°。新方法和技术不易受地磁场环境噪声干扰的影响,具有较高的应用潜力。

飞片式引信微爆炸序列传爆/隔爆性能仿真

阚文星, 冯恒振, 娄文忠, 田中旺, 范晨阳, 史永慧

2024, 45(S1):  10-19.  doi:10.12382/bgxb.2024.0511

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微装药(叠氮化铜)尺寸、金属飞片厚度是影响引信微爆炸序列作用可靠性的关键因素。通过构建微装药驱动金属飞片型微爆炸序列传爆/隔爆能量传递/抑制模型,形成微装药尺寸、金属飞片厚度等尺寸边界的微爆炸序列设计方法。研究结果表明:当微装药直径大于0.8mm,驱动金属飞片速度(2200m/s)增长趋缓;当微装药高度大于0.5mm,金属飞片形成稳定运动速度,可以可靠起爆下一级装药;当微装药尺寸一定时,金属飞片速度随厚度增加而降低,飞片厚度由25μm增加到50μm,可以实现微爆炸序列可靠传爆。结合微机电系统引信安保机构隔爆滑块厚度仿真分析,验证得到0.2mm的镍基滑块可以稳定实现飞片隔爆,最终形成飞片式引信微爆炸序列传爆/隔爆设计边界。

动能导弹弹体的冲击载荷理论模型

杨泽寰, 张先锋, 刘闯, 谈梦婷, 熊玮

2024, 45(S1):  20-32.  doi:10.12382/bgxb.2024.0041

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动能导弹是一种结合动能打击效应和穿甲侵彻效应的新型反装甲武器,为探索动能导弹冲击作用过程的载荷特性,通过考虑不同速度段的弹靶作用行为,建立动能导弹弹体的冲击载荷计算模型。计算结果表明:弹体的冲击载荷与弹体几何特征、撞击速度、密度与强度等属性均有直接关系。低速时弹体的冲量变化较小,而高速时破碎质量反溅会使冲量明显增大,且壳体的冲量贡献在撞击冲量中的占比更大;冲击载荷曲线的幅值会随着壳体强度和密度的增加而提升,但密度对载荷波形特征的影响更为明显;相同速度下,壳体强度对弹体动量传递因子的影响较小,而壳体密度则对其影响较大,传递因子曲线会随着密度增加呈现先上升后降低的趋势。

多层隔爆结构对威力可控战斗部能量输出的影响

于佳鑫, 李伟兵, 李军宝, 毕伟新, 罗渝松

2024, 45(S1):  33-42.  doi:10.12382/bgxb.2024.0201

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为实现战斗部毁伤威力的可控输出,利用隔爆装置将炸药分隔开,形成一种轴向多层复合装药结构,通过转换3种起爆方式调节爆轰炸药比例,从而实现毁伤威力的3档可控输出。采用数值模拟方法,研究隔爆材料性能及多层介质间阻抗匹配模式对冲击波衰减性能的影响,进而将效果最优的3层隔爆结构应用于威力可控战斗部,并通过仿真和试验验证其3档威力区分度。仿真试验结果表明:隔爆装置所占空间一定时,合理选择隔爆材料组成3层隔爆结构的隔爆性能优于双层隔爆结构,较单层结构有很大提升;对于双层隔爆结构阻抗逆序形式比顺序形式对冲击波的衰减作用更强;3种起爆方式下破片最大初速分别为1500m/s、2000m/s和2300m/s,壳体总能量分别为9.27Terg、26.45Terg和34.87Terg。所提出的3层隔爆结构可有效减少装药空间的浪费,应用于威力可控战斗部后可有效实现3档威力的可控输出且区分度良好,为威力可控战斗部设计提供了重要参考。

基于判别性无穷模糊受限玻尔兹曼机模型的HRRP序列识别

陈士超, 魏靖彪, 范俊, 魏玺章, 王泽朝, 孙谦, 刘明

2024, 45(S1):  43-50.  doi:10.12382/bgxb.2024.0552

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针对雷达高分辨率距离像(High Resolution Range Profiles,HRRP)序列数据在受干扰或背景杂波严重时目标识别性能较差的问题,提出一种判别性无穷模糊受限玻尔兹曼机(Discriminative Infinite Fuzzy Re-stricted Boltzmann Machine,Dis-iFRBM)模型。该模型结合判别性受限玻尔兹曼机分类和无穷受限玻尔兹曼机模型复杂度自适应特点,汲取模糊神经网络在低信噪比环境下提取特征更稳定的优点,将模型参数从实数扩展为模糊参数,实现了对HRRP序列数据原始特征的更稳定提取以及对雷达目标的更稳健识别。通过对多个HRRP序列的识别实验,验证了Dis-iFRBM的识别稳定性以及鲁棒性,与其他模型的对比实验验证了所提模型在“噪声”环境中的有效性和优越性。

基于自注意力机制增强的CNN-LSTM的榴弹轨迹多步超前预测

孙溪晨, 李伟兵, 黄昌伟, 付佳维, 冯君

2024, 45(S1):  51-59.  doi:10.12382/bgxb.2024.0659

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由于榴弹飞行轨迹呈现复杂性、时变性和突变性等特点,给近程防空拦截系统带来了极大的挑战。针对目前轨迹数据时空特征捕捉困难且只能进行较少步数预测的问题,提出一种引入自注意力机制的基于卷积神经网络和长短期记忆神经网络(1dimension Convolutional neural network-Long short-term memory-Attention, 1D CNN-LSTM-ATT)的一维轨迹多步超前预测模型。将所提模型与CNN-LSTM、LSTM模型分别进行单步和多步预测对比分析;实现对于目标轨迹的从T时刻到未来任意T+K时刻的高精度实时多步超前预测。实验结果表明:无论是单步还是多步预测,1D CNN-LSTM-ATT模型预测的评价指标明显优于其他2个模型;1D CNN-LSTM-ATT模型预测500步(即10s)的累计预测误差在射程方向为82.83m,高度方向为11.68m,横偏方向为0.07m,为实施弹体拦截及时响应提供了重要保障。

轻质高熵合金聚能射流毁伤混凝土靶行为研究

刘承哲, 王海福, 张甲浩, 郑元枫

2024, 45(S1):  60-69.  doi:10.12382/bgxb.2024.0642

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近来轻质高熵合金材料凭借其优异的力学性能及对爆轰驱动作用的适应性,在聚能战斗部上的应用范围愈加广泛,有望为聚能装药轻质化提供助力。基于CoCrFeNiTi五元轻质高熵合金材料动态力学性能实验,获得材料的Johnson-Cook热黏塑性动态本构方程,藉此设计一种多层带隔板装药结构。通过数值模拟与静态威力试验相结合的方法,验证该材料用做聚能药型罩的可行性,获得药型罩厚度对其成型射流的影响规律。研究结果表明:药型罩厚度的增大能提升成型射流的头部密实度,有助于提升横向开孔能力;当药型罩厚度为5mm时,成型射流能够对4层25mm厚C40混凝土靶实现完全贯穿,靶板大面积崩落的毁伤作用,并在靶内部形成直径约为75mm的侵彻通道。

多弹丸协同冲击下柱壳装药响应特性数值模拟及试验

张琨, 赵长啸, 韩彪, 纪冲, 张波, 张凯凯, 唐蓉

2024, 45(S1):  70-80.  doi:10.12382/bgxb.2024.0356

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为探究多弹目交汇条件下多爆炸成形弹丸(Multiple Explosively Formed Projectiles,MEFP)协同冲击柱壳装药响应特性,在冲击起爆试验基础上,采用理论计算和数值仿真相结合的方式,开展不同密集度MEFP群束协同冲击柱壳装药的响应特性分析研究。实验结果表明:MEFP群束密集度λ及柱壳壁厚h均会对响应特性产生影响;当λ相同时起爆用时t随h增大而同步增加,3种壁厚起爆用时分别增大2.00、2.50、1.88倍,当λ为8和5.33时,起爆用时t随h呈线性增长规律;当h相同时起爆用时t随λ减小同步增加,4种密集度MEFP群束起爆用时分别增大2.66、3.60、3.25、2.50倍,且当柱壳壁厚h为13mm时起爆用时t随λ同样呈线性变化规律。MEFP群束对柱壳装药的协同增强作用在h为13mm时发生分化,当λ为16和8时,MEFP群束对目标的冲击起爆用时均早于任意单EFP作用,最多分别提前约41.22%、8.61%,协同增强作用明显;当λ为4时,MEFP群束对柱壳装药起爆能力逐渐与单EFP趋同,协同增强作用减弱。

活性破片作用后效靶板耦合能量分布特征

周晟, 郭萌萌, 张甲浩, 葛超, 余庆波

2024, 45(S1):  81-88.  doi:10.12382/bgxb.2024.0526

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为揭示活性破片穿透前靶后,对后效靶板的耦合能量分布特征及机理,开展活性破片毁伤双层靶板弹道枪实验。通过高速摄影记录弹靶作用行为,结合间隔靶毁伤形貌、破片侵靶破碎理论和二次碎片能量分布,建立活性破片作用后效靶板毁伤行为模型。研究结果表明,活性破片在毁伤后靶过程中,动能化学能分别在不同碰撞速度区间内占据主导地位,随碰撞速度增加,活性破片被完全激活,活性破片对后效靶板的毁伤从化学能主导转变为动能主导。

活性PELE侵彻钢筋混凝土毁伤效应仿真研究

郭萌萌, 王海福, 张甲浩, 周晟, 余庆波

2024, 45(S1):  89-96.  doi:10.12382/bgxb.2024.0527

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为研究活性横向效应增强弹(Penetrator with Enhanced Lateral Effect,PELE)对钢筋混凝土靶的冲击爆燃毁伤效应,采用有限元分析软件对活性PELE毁伤钢筋混凝土靶作用行为进行数值仿真研究。基于点火增长模型,建立可描述活性芯体冲击反应过程的数值仿真模型,并根据弹道驱动试验结果对数值仿真模型进行有效性校验,计算结果与试验结果吻合较好。在此基础上开展不同冲击速度和壳体厚度条件下活性PELE对钢筋混凝土靶的毁伤特性研究。研究结果表明,随着冲击速度的提高和壳体厚度的增加,混凝土靶通孔尺寸呈先增大后减小的趋势,而对于崩落尺寸,弹丸的冲击速度则是主要影响因素。

考虑变形/侵蚀耦合的弹体横截面积理论模型

徐恒威, 卢永刚, 李军润, 冯晓伟, 卢正操

2024, 45(S1):  97-104.  doi:10.12382/bgxb.2024.0547

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弹体以中高速侵彻混凝土介质时,弹靶之间的高压作用导致弹体出现严重变形。同时,剧烈的摩擦作用使得弹体质量出现侵蚀,进一步导致侵彻性能显著下降。为深入研究中高速条件下弹体的侵彻行为,基于空穴膨胀理论和Alekseevskii-Tate模型,分别获得侵彻模式转变时对应的临界速度。在此基础上,考虑中高速侵彻下弹体变形和质量侵蚀的耦合效应,进而构建中高速侵彻下弹体横截面积的理论模型。为验证理论模型的合理性及可靠性,与文献实验数据进行对比分析。实验结果表明:临界速度理论模型的预测结果与文献[6,11]实验数据吻合较好,证明了模型的准确性。中高速侵彻下弹体在变形、侵蚀效应的共同作用下,侵彻后横截面积随初始撞击速度近似呈指数增大。变形效应导致弹体镦粗,侵蚀效应使得弹体表面材料被逐渐剥落。

基于5L爆炸容器RDX粉尘爆炸特性

姜春蕾, 曹雄, 任炜, 王力, 刘跞仪, 王春艳

2024, 45(S1):  105-111.  doi:10.12382/bgxb.2024.0554

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利用自制5L柱形爆炸测试装置,研究普通工业粉尘铝粉和RDX粉尘在不同浓度下爆炸压力与压力上升速率的变化规律,并与20L球形粉尘爆炸测试装置中数据进行对比,分析2种测试装置在粉尘爆炸测试方面的差异。结果表明:5L柱中测得的炸药粉尘参数相对较小,既减少了实验成本又提高了安全性;不同容积爆炸测试装置对RDX粉尘爆炸压力的影响可以忽略不计,但对RDX粉尘爆炸压力上升速率及铝粉的爆炸特性影响较大;自制5L柱中采用伞帽式喷头的优化设计较好地提升了装置湍流度,使粉尘分布更加均匀;小容器中化学点火具产生的强预热在火焰锋面到达之前影响粉尘,引起部分反应并形成更活跃的混合物,加速了燃烧过程,对铝粉爆炸特性影响较大。

埋头弹复合药筒抽壳闭气性能分析与改进设计

王宏金, 宁变芳, 张国平, 张世明

2024, 45(S1):  112-119.  doi:10.12382/bgxb.2024.0555

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针对埋头弹药的闭气和抽壳问题,设计复合药筒方案,并对方案的闭气性能进行分析。分析结果表明:在最大380MPa膛压下,药筒底座与筒体和闩体之间闭气性能良好,但端盖与身管之间闭气性较差,且筒体前端塑性变形较大,易出现抽壳后筒体破损。在此基础上,提出复合药筒改进方案,并与改进前方案进行对比分析。对比结果表明:端盖与身管之间有效接触面积增大,闭气效果明显改善,且筒体前端塑性变形明显变小,局部破损情况得到明显改善,膛压卸载后端盖与底座均与药室脱离,可实现几乎零抽壳力。

基于弱监督的红外小目标分割方法

王烨茹, 陈殿坤, 秦飞巍, 徐华杰, 刘述, 赵龙

2024, 45(S1):  120-134.  doi:10.12382/bgxb.2024.0573

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针对目前在红外小目标分割领域数据集稀缺问题,提出根据红外小目标特点设计图像分割弱监督方法来解决该问题。所提方法利用红外小目标边界框掩码作为监督,结合框外损失、框内损失和基于双模型的指数滑动平均迭代算法,为红外小目标分割提供一种更为经济高效的训练方式,在不需要大规模标注的情况下,让模型从有限的弱标签中获取知识,从而在红外小目标分割任务中表现出色。实验结果表明:所提方法成功克服了人工标注方式的繁琐和成本高的问题,为红外小目标分割任务提供了更高效和可持续的训练方式。

活性射流作用复合混凝土结构动态毁伤特性

苏成海, 王中, 马红兵, 郑元枫, 王海福

2024, 45(S1):  135-146.  doi:10.12382/bgxb.2024.0630

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为研究复合混凝土结构在活性射流侵彻与爆炸联合作用下动态毁伤行为,采用全尺寸毁伤实验和动能-化学能分段数值模拟相结合的方法,获取活性射流作用不同面层厚度复合混凝土结构动态毁伤特性。实验结果表明:在PTFE/Al活性射流侵彻-爆炸联合作用下,混凝土层出现中心侵孔、崩落、隆起、径向/环向裂纹等多种毁伤模式,随混凝土层增厚,崩落面积增大,但隆起高度与径向裂纹数量减少。基于有限元分析软件,引入改进RHT混凝土模型,结合活性射流反应特性,采用FEM-SPH算法对动能侵彻-爆炸增强毁伤行为进行分段数值模拟,结合实验和数值模拟结果,给出活性射流有效质量空间分布特性,确定动能侵彻和爆炸增强毁伤增益关系,研究表明,活性射流爆炸增强毁伤可在动能侵彻毁伤基础上,分别对侵孔直径和破坏区直径增大116%和59.7%,大幅提升对复合混凝土结构破坏效果。

温压炸药配方及毁伤评估研究进展

张思维, 张鹏程, 王子, 彭文联, 谈玲华, 张兴高

2024, 45(S1):  147-160.  doi:10.12382/bgxb.2024.0641

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温压炸药是一种富燃料炸药,可依靠爆炸和燃烧2种释能方式产生的长时间压力以及高温火球对密闭空间内设施、人员等造成极大的毁伤效果。其造成的温压毁伤是一种多尺度、多物质、多因素、多物理场的耦合过程,涉及到爆轰波在装药中传播,燃料粒子在空间的抛洒以及燃料粒子的后续燃烧过程,是毁伤领域的重要研究方向。综述了温压炸药配方设计理论基础、主要配方组分对温压炸药性能的影响以及温压炸药性能评估的研究进展。在温压炸药配方设计和应用研究方面,指出高化学潜能的金属燃料及解决温压炸药的能量释放手段是温压炸药未来的发展方向,建立温压炸药配方及其特征参数数据库、高通量计算模型,建立温压毁伤元能量输出与目标响应程度之间的关系,大幅提高温压炸药的综合毁伤效能;在温压炸药毁伤效应与评估技术研究方面,毁伤评估向精确定量、实时评估方向发展,重点开展冲击波冲量、准静态压力、后燃反应火球模型为代表的关键模型参数的测试技术研究,对其参数进行修正或者引入新的参量来优化温压毁伤模型,为闭合作战杀伤链提供支撑。

线性聚焦式杀伤战斗部破片飞散特性及规律

王晋, 刘一泽, 张鸿宇, 闫月光, 王海福, 葛超

2024, 45(S1):  161-173.  doi:10.12382/bgxb.2024.0672

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线性聚焦式杀伤战斗部通过装药母线设计和破片排布设计,使破片等速线性飞散聚焦,可对目标造成结构性切割毁伤。为研究线性聚焦式杀伤战斗部结构参数对破片飞散聚焦行为的影响规律,采用流固耦合算法开展线性聚焦战斗部破片聚焦过程数值模拟。数值模拟结果揭示线性聚焦式杀伤战斗部破片线性聚焦机理,典型线性聚焦过程包括破片驱动阶段、破片聚焦阶段、聚焦完成阶段和破片发散阶段。通过数值模拟获得战斗部尺寸、破片排布、破片质量以及交汇速度对破片飞散特性和穿孔分布的影响规律。研究结果表明:随装药长度从0.3m增加至0.5m,破片速度标准差从125m/s增加至147m/s,聚焦完成时间分别为490μs、585μs和590μs,穿孔分布宽度从135mm增加至234mm;随破片排布从15列增加至18列,破片速度标准差从117m/s增加至125m/s,聚焦完成时间分别为470μs和490μs,穿孔分布宽度分别为235mm和135mm;随破片质量从4.08g增加至9.21g,破片速度标准差从137m/s降低至125m/s,聚焦完成时间分别为 380μs 和490μs,穿孔分布宽度分别为156mm和135mm;随交汇速度从0m/s增加至1000m/s,聚焦完成时间分别为490μs、480μs和469μs,穿孔分布宽度从135mm增加至138mm,破片密度从640枚/m²降低至630枚/m²,降幅约2%。研究结果能为聚焦战斗部设计提供支撑。

杆式EFP侵彻特性及其影响因素研究

王雅君, 郁锐, 李伟兵, 李文彬

2024, 45(S1):  174-182.  doi:10.12382/bgxb.2024.0682

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针对杆式爆炸成型侵彻体(Explosively formed penetrator,EFP)的侵彻能力问题,利用数值仿真手段开展杆式EFP侵彻特性研究,分析杆式EFP成型形态、着靶速度及材料特性对其侵彻能力的影响,得到杆式EFP成型特征参数在侵彻过程中的影响规律。研究结果表明:杆式EFP在侵彻过程中,除初始阶段(碰撞后)和最后阶段(杆侵蚀后)外,弹体保持恒定速度运动,满足恒速杆假设;稳定侵彻时,随着密实部长度的逐渐减小,中空尾裙部材料不断流入密实部补充其侵蚀损失。增加弹体长度可以在一定程度上提高EFP的侵彻能力,但归一化侵彻深度下降;提高着靶速度和密实部长度可以显著提升杆式EFP侵彻性能。杆式EFP的强度对侵彻的影响有限,但靶体强度不可忽略,弹靶材料密度是影响侵彻体侵彻的主要因素。

柱形容器约束下内装粉体冲击响应特性

金文, 蒋建伟, 门建兵, 李梅, 李海峰, 周鑫

2024, 45(S1):  183-190.  doi:10.12382/bgxb.2024.0026

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子弹动力学行为受其内装粉体分布影响,而内装粉体子弹在冲击加载作用下粉体的密度演化规律及分布特征尚不明确。基于描述粉体材料的多孔材料模型及实测参数,采用有限元分析软件建立子弹锤击加载横向冲击的仿真模型,经对比典型工况的Machete锤击试验与仿真结果吻合较好。仿真结果表明:内装粉体冲击加载过程中密度变化可分为稳定段与增长段,可形成致密区、生长区、保持区和空隙区4个区域,各区域宽度随加载时间呈线性变化趋势,粉体密度分布具有显著梯度差异。研究结果可为冲击加载下内装粉体分布对子弹动力学行为影响相关研究提供参考。

梯度弹体结构轴向振动仿真研究

王卿硕, 郭磊, 高洪寅, 何源, 王传婷, 陈鹏翔, 何勇

2024, 45(S1):  191-199.  doi:10.12382/bgxb.2024.0500

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弹体侵彻过程中伴随着振动,降低了毁伤能力。将梯度材料应用于弹体设计并开展减振研究,基于梯度梁轴向振动理论,分析梯度弹体轴向振动频率特性。采用数值模拟的方法得到梯度弹体的轴向振动固有频率并与理论结果对比分析,总结偏差原因。研究梯度弹和均质弹在不同位置的主导振动模态,分析两种弹体的屈曲模态。研究结果表明,梯度弹主要呈现1阶振动模态,模态数量少,其1、2阶共振频率均低于均质弹并且梯度弹和均质弹均发生1阶和2阶的屈曲。研究成果可为解决弹体侵彻过程中振动失稳问题提供思路。

基于惯性传感器的步态特征估算方法

贺晨阳, 张斌, 周坤, 刘丹, 王斌锐, 王铎, 刘涛

2024, 45(S1):  200-208.  doi:10.12382/bgxb.2024.0542

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近年来,惯性测量单元因其便捷性被广泛应用于步态分析的研究中。针对当前步态估算算法过程中精度低以及适用性不高的问题,提出一种基于惯性传感器的步态特征估算方法。将2个IMU固定在受试者的踝关节上方,对采集到的数据进行坐标变换转移至全局坐标系下并进行步态事件的识别;对线性加速度进行二重积分来获得空间位姿信息,并根据步态周期特征引入一种零速判别方式以及误差补偿方式来减小积分漂移,从中提取出相应的步态特征;以光学动作捕捉系统采集的数据作为黄金标准,将所提方法与其进行对比,其中健康步态与模拟异常步态的跨步长平均测量精度(±标准差)分别为-0.035±0.023m和-0.040±0.024m,所估算结果与步态标准之间的皮尔森相关系数均大于0.9,模拟异常步态验证了所提方法在不同人群中的适应性。研究结果表明:所提方法能够较好的实现踝关节相关步态特征的估算,且测量精度在正常步态与模拟异常步态之间没有明显的差异性,提供了一种便于使用的光学运动捕捉替代方法。

智能装备认知疲劳问题研究综述

王铎, 刘琪, 张斌, 章程, 樊长存

2024, 45(S1):  209-218.  doi:10.12382/bgxb.2024.0546

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随着现代战争形态的演变和智能技术的快速发展,士兵的作战环境和装备正在经历前所未有的变革。智能装备,如增强现实头盔、可穿戴设备和远程操作系统,已成为提高士兵作战效能的关键工具。然而,这些技术的集成和使用也给士兵带来了新的挑战,特别是疲劳的问题。疲劳涉及士兵的决策能力、反应时间和注意力集中,进而影响战场表现和任务执行效率。针对智能装备认知疲劳问题,综述了认知疲劳的研究现状,探讨了认知疲劳的成因、影响以及监测技术。通过分析现有文献,旨在为未来关于士兵与智能装备交互带来的认知疲劳问题研究提供参考,并为军事训练和智能装备的设计提出建议,以减轻认知疲劳,提升士兵的作战能力。

基于光照感知和特征增强的可见光-热红外图像语义分割

刘锟龙, 王虎, 刘小强, 牛帅旭, 黄奕, 付琦, 赵涛

2024, 45(S1):  219-230.  doi:10.12382/bgxb.2024.0587

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在智能光电设备中,基于人工智能的可见光-热红外(Red Greed Blue-Thermal, RGB-T)图像语义分割任务可以广泛应用于自动驾驶、无人机航拍、视频监控等。图像的光照信息能在一定程度上反映场景中图像局部区域信息的可靠性,利用光照先验信息有助于进一步提高语义分割的性能。基于此,提出一种基于光照感知和特征增强的RGB-T图像语义分割模型,通过挖掘光照先验信息并结合注意力机制,引导网络在多模态图像特征融合过程中更加关注可靠信息的提取,同时抑制干扰信息的引入。实验在MFNet数据集上与最新的12种方法进行了比较,相比于性能第2的模型,mAcc提高了5.4%,mIoU提高了1.0%。所提网络模型能够获得更准确的分割结果,并通过定性定量实验验证所提模型及各个模块的有效性。

大型可展开式空间结构热致振动研究回顾与展望

罗成, 范超, 毕研强, 苏新明, 林贵平

2024, 45(S1):  231-241.  doi:10.12382/bgxb.2024.0636

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大型可展开式空间结构的热致振动是我国航天器向大型化、高精度、高可靠性发展过程中面临的重要问题之一。从理论与数值分析、试验研究、振动抑制与结构优化方法3个方面梳理了热致振动响应问题的研究进展。针对我国后继大型航天器技术发展趋势和需求,提出了大型可展开式空间结构热致振动响应后续研究发展的建议,为相关研究工作者提供参考。

基于图神经网络的车辆目标遮蔽关重部位检测

王烨茹, 杨耿, 刘述, 许啸, 陈华杰, 秦飞巍, 徐华杰

2024, 45(S1):  242-251.  doi:10.12382/bgxb.2024.0574

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针对复杂背景和车辆姿态变化导致的车辆关重部位在图像中被遮蔽,无法准确识别的问题,提出了部分可形变物体图卷积神经网络(Partially Deformable Object Graph Convolutional Network,PDO-GCN)的遮蔽车辆关重部位检测模型。该方法以车辆刚体结构关系为基础,构建了基于PDO-GCN的二维成像平面上关重部位之间的空间关联模型,并利用可见关重部位的检测结果估计遮蔽关重部位的位置。实验结果表明,PDO-GCN模型在无需复杂标注的前提下,能够有效推断完整车辆结构信息,显著提高遮蔽部位的检测精度,且满足实时性要求,具有良好的应用潜力。

基于蒙特卡洛的大到暴雨条件下毫米波引信回波特性研究

杨兵, 武凯玮, 梁彦斌, 郝世钧, 黄忠华

2024, 45(S1):  252-261.  doi:10.12382/bgxb.2024.0665

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为提高毫米波引信降雨环境适应性,研究降雨对毫米波信号的衰减和散射作用,建立降雨条件下毫米波调频引信回波信号数学模型,并基于蒙特卡洛方法对大到暴雨条件下引信回波信号进行仿真。仿真和实测结果表明:降雨后向散射信号以单峰形式存在于回波信号低频区,同时降雨将导致回波信号底噪大幅增加,大到暴雨条件下毫米波引信回波信号信噪比明显下降。实测数据中大到暴雨条件下35GHz和60GHz引信信噪比相对无雨条件平均下降了4.5dB和6.3dB,为毫米波引信的环境适应性带来挑战。所提建模方法及研究成果可为毫米波引信环境适应性设计提供理论依据。

有源刚性下肢助力外骨骼研究现状与关键技术分析

李仲, 管小荣, 李回滨, 何龙, 龙亿

2024, 45(S1):  262-270.  doi:10.12382/bgxb.2024.0508

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有源刚性下肢助力外骨骼系统是一种穿戴在人身体上的伴随式智能装备,单兵穿戴者通过它能提高人体负载与机动能力。从有源刚性下肢助力外骨骼的国内外研究现状出发,概述了当前助力增强型有源刚性下肢外骨骼的发展现状,并围绕国内外已有研究的进展,对影响下肢助力外骨骼发展的传感感知、机械构型与驱动、控制技术等核心关键技术进行了分析与总结,特别考虑了外骨骼在应对士兵这类特殊群体时的技术难点,为有源刚性下肢助力外骨骼在单兵装备的发展上提供一定的参考价值。

基于图卷积的陆域智能化无人作战体系效能评估

万张博, 胡建刚, 李俊杰, 陈励, 毛余琨, 叶梦雅

2024, 45(S1):  271-277.  doi:10.12382/bgxb.2024.0516

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针对陆域智能化无人作战体系效能评估中存在的系统性不足、关联性缺乏以及高度复杂性考虑不足等问题,提出了一种基于图卷积神经网络(Graph Convolutional Networks,GCN)的陆域智能化无人作战体系效能评估框架,旨在通过利用GCN技术对智能化无人作战体系效能进行精确评估。针对陆域智能化作战特点建立了一套智能化作战的评估指标体系,并将该体系映射到图网络结构上,实现对无人作战体系在复杂作战环境中的高度抽象表示;采用大数据分析技术与专家经验知识对初始数据集进行预处理和特征工程,以优化输入数据的质量;通过应用GCN的半监督学习模式,深入挖掘指标体系的层次结构及其各组成部分之间的相互关联,实现对陆域智能化无人作战体系效能的综合评估。该评估框架针对目前陆域智能化无人作战体系效能评估中存在的诸多问题,提供了一种动态性强、系统化全面的解决方案,展示了GCN在军事科技领域的应用潜力。

圆锥-球缺组合药型罩战斗部侵彻双层水间隔靶板

周方毅, 詹发民, 黄雪峰, 鞠翔宇, 姜涛

2024, 45(S1):  278-286.  doi:10.12382/bgxb.2024.0112

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为提升聚能战斗部毁伤性能,基于组合药型罩战斗部的起爆机理,设计一种圆锥-球缺组合药型罩聚能战斗部及双层水间隔靶板结构,建立该战斗部侵彻双层水间隔靶板的物理模型,进行数值模拟计算,根据计算结果加工战斗部及靶板的1∶3缩比模型样机,展开相应试验,为设计全尺寸战斗部样机奠定了基础。试验结果表明:该战斗部侵彻含水夹层目标时具有独特的优势,对目标的破坏效应显著增强。

外肢体发展现状分析与军事应用前景展望

李回滨, 马贺, 刘鹏飞, 杨沛应, 管小荣

2024, 45(S1):  287-295.  doi:10.12382/bgxb.2024.0517

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外肢体作为一种新型可穿戴机器人,因其在扩展人体能力作用空间、增加人体能力作用类型方面的潜力成为近年来的研究热点。为进一步探讨外肢体应用前景,拓展外肢体技术应用思路,运用文献分析和归纳总结的方法,总结外肢体装备发展的主要脉络和典型代表,并从人机适配、人机互感互知、人机交互控制角度分析外肢体技术发展现状,在此基础上讨论外肢体在战斗协同、卫勤协作、战勤辅助等领域的应用前景,重点说明了穿戴式武器臂的应用。通过进一步归纳和分析外肢体发展现状,可为外肢体技术在相关领域应用提供技术参考和方法依据。

HMX单晶的动态力学行为及断裂失效机理

郭洪福, 郑雄伟, 马田, 豆永鹏, 彭军

2024, 45(S1):  296-301.  doi:10.12382/bgxb.2024.0534

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为研究含能单晶的断裂力学行为,对含能HMX单晶进行动态单轴压缩实验。采用丙酮溶剂培养出单边尺寸大于3mm的大单晶,采用抛光机将不规则的单晶研磨成可用于分离式Hopkinson动态压杆实验的尺寸为ϕ5.3mm×2mm的圆柱体。以2000s^-1速率对样品进行加载并配合高速摄影获取其加载过程中的力学响应图像。实验结果表明:在高应变率加载条件下HMX呈脆性断裂状态,样品在10μs时应力达到最大值;单晶颗粒碎裂后存在大量的解理断口,碎片主要集中于粒径10~1000μm的小颗粒;破碎后的炸药,细观上不再连续,在进一步的加载过程中,碎片之间的接触面容易形成热点。

基于改进启发函数的A^*算法的无人机三维路径规划

胡明哲, 李旭光, 任智颖, 曾帅

2024, 45(S1):  302-307.  doi:10.12382/bgxb.2024.0540

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为满足无人机在复杂环境下的实时三维路径规划需求,针对传统A^*算法在进行三维路径规划时存在的实时性不高、计算量大以及内存消耗严重的问题,对A^*算法的启发函数进行优化处理,调整启发函数权重值,将启发函数作为底数进行指数运算,从而达到提高搜索效率的目的。仿真实验结果表明:通过调整启发函数的权重因子,使算法用时减少了51.69%,搜索的栅格数量降低了45.5%;通过优化启发函数指数大小,使算法在用时上减少了50.56%,搜索的栅格数量降低了45.5%。从而验证了改进的A^*算法相对传统A^*算法能减少路径搜索时长并降低路径规划代价,提高路径搜索效率。

面向兵器安全生产的企业安全画像系统开发

冯丹, 孙谋, 李园, 赵媛媛, 杨曦, 周屹炜

2024, 45(S1):  308-315.  doi:10.12382/bgxb.2024.0522

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安全生产是制造业高质量发展的基石,尤其对于兵器行业而言,安全生产重于泰山。以兵器行业安全生产标准化考评标准、安全生产标准化日常运行监督为基础,采用前后端分离的架构开发企业安全画像系统,对企业安全生产情况进行多维度画像,同时对企业自身历史检查结果和同时期行业整体水平进行对比分析,形成更直观的企业安全现状的描述,助力企业了解安全生产优劣势,支撑行业把脉安全生产发展和态势。经测试验证,系统能够纳管、分析数据信息,为安全管控人员提供工作支撑,是现有安全监管方法和手段的有益补充。未来通过扩大数据范围、建立配套运行机制等手段,将系统进一步融入到安全管理和监管的技术体系中,提升行业安全生产的管理能力、管理水平和管理效率。

无人机激光中继重定向能量传输装置的聚焦策略及效果分析

李茂, 赵明韬, 沙世超, 李霄, 华卫红

2024, 45(S1):  316-321.  doi:10.12382/bgxb.2024.0601

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地面激光系统由于障碍物遮蔽和光束传输发散,实际毁伤效果不够理想。利用无人机平台,可以对目标进行抵近照射。但是普通无人机负载能力小,无法悬挂满足功率要求的激光器,限制了激光系统应用。为克服现有激光系统应用和无人机负载能力方面存在的不足,基于无人机折转光路这一能量传输方式,设计一种无人机激光中继重定向能量传输装置及其相配套的地面部分,讨论不同聚焦策略,并针对不同聚焦策略给出仿真条件下系统效能分析,可以为激光系统折转照射和机动部署探索一条新途径。

高速移动场景中人机混编通信物理层安全技术

李为, 鲁信金, 仲健, 陈继林, 何龙

2024, 45(S1):  322-330.  doi:10.12382/bgxb.2024.0550

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针对高速移动场景中人机混编通信模式下的安全问题展开研究,提出基于时延多普勒(Delay Doppler, DD)域密钥提取的正交时频空—物理层加密(Orthogonal Time Frequency Space-Physical Layer Encryption, OTFS-PLE)方法。该方法充分利用快时变信道在DD域中的稀疏性,高效准确地估计信道路径的增益、多普勒频移和时延大小,生成安全可靠的初始密钥,再通过Tent序列将初始密钥扩展成加密密钥,根据密钥对OTFS的星座点进行相位扰乱,实现高效的加解密。该方法解决了高速移动场景人机混编通信中的密钥提取难的问题,能生成可靠的密钥并实现人机混编系统安全高效的加密通信。

燃烧爆炸品生产设备危险性评价方法

王付安, 赵媛媛, 孙琤, 吴斯琪, 郭进秋

2024, 45(S1):  331-338.  doi:10.12382/bgxb.2023.1218

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为满足企业对于燃烧爆炸品生产设备(下文简称涉火设备)开展安全风险分级管控的迫切需求,基于风险评价理论建立了针对行业特点的涉火设备风险概率和风险后果评价体系。针对含能物料、生产工艺、设备、安全补偿措施和事故后果等综合影响因素,研究其修正与量化方法,建立涉火设备机械危险性系数、控制系统危险系数和燃烧爆炸冲击波条件下的风险后果评价指标分析流程和计算方法,同时引入生产工序危险修正系数、人员伤亡修正系数和现实危险性修正系数,形成一种新型涉火设备危险性评价方法。在此基础上,选取典型生产线中52台涉火设备开展危险性评价分析试验,试验结果表明,设备测算分级结果与生产单位现有设备风险性管理等级吻合度达100%,验证了该方法在涉火设备危险性评价中的有效性,可有效支撑企业开展涉火设备安全风险精益化、专业化管理。

装备体系需求分析流程研究

李娟

2024, 45(S1):  339-342.  doi:10.12382/bgxb.2024.0529

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阐述了装备体系需求分析的基本流程和方法,并就具体的作战对手分析、作战场景构想和体系指标分配等做了详细介绍。通过装备体系的正向需求分析,建立体系不足列表,为装备体系的设计提供输入。

常温催化固化GAP的在线红外反应历程监测

张鹏程, 刘艳, 张兴高, 彭文联, 刘锋, 刘海锋

2024, 45(S1):  343-348.  doi:10.12382/bgxb.2024.0631

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利用在线红外光谱技术监测了聚叠氮缩水甘油醚与2,2-炔丙基丙二酸二甲酯的摩尔比为1∶1、1∶2、1∶4、1∶5的常温催化反应历程。实验结果表明:反应过程中叠氮基特征峰(2101cm^-1)的强度呈减弱的趋势,1285cm^-1和1316cm^-1处代表的N=N特征峰强度增加的趋势,说明了反应过程中存在叠氮基的消耗和三唑环的生成。

枪械火控系统发展趋势分析

杨正久, 朱开钰, 王冲

2024, 45(S1):  349-353.  doi:10.12382/bgxb.2024.0512

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枪械火控系统已逐渐进入军事强国的装备序列,随着微电子、材料、电池等技术的发展,枪械火控系统已经能够满足实战需要。为探索未来枪械火控系统的发展方向,通过概括介绍目前主流枪械火控系统的特点及发展情况,结合目前枪械火控系统已具备能力及目前作战对枪械火控系统的能力需求,总结预测枪械火控系统未来发展趋势与面临的挑战。枪械火控系统将向进一步提升模块化程度、进一步提升集成化程度、融入智能算法、进一步减轻系统质量等方向发展,同时也将面临系统续航能力、系统抗冲击、成本等挑战。

无人机航拍军事车辆实时检测及定位算法

姚雨, 宋春林, 邵江琦

2024, 45(S1):  354-360.  doi:10.12382/bgxb.2024.0518

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针对地面高价值军事车辆难以实时观测定位的问题,提出无人机航拍军事车辆实时检测及定位算法。创建真实作战场景下的多类型多尺度航拍军事车辆目标检测数据集Armed_vehicle;在轻量级神经网络模型YOLOX-Tiny中引入大卷积核注意力模块,采用边框回归函数,达到85.82%的检测准确率,且在检测速率上具有优势;创新性地提出一种基于无人机可见光图像的单目视觉定位算法,在百米飞行高度上的目标平均定位误差为3.69m,表明所提算法能准确地获取地面目标的地理位置,具有良好的综合性能与应用前景。