2022年, 第21卷, 第2期 刊出日期:2022-04-05
  

  • 全选
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    综述
  • 张佳宁, 李平华, 庄须叶, 张晓阳, 刘靖豪
    导航与控制. 2022, 21(2): 1-7. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2022.02.001
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    半球谐振陀螺是一种具有惯导级性能的高精度固体振动陀螺,它基于哥氏振动原理,利用半球唇壳的径向振动驻波进动效应感测基座旋转。在陀螺的工作过程中,温度变化引发了振动频率、阻尼和耦合系数等的严重漂移。依据半球谐振陀螺的工作原理,重点讨论了温度漂移误差对半球谐振陀螺精度的影响及补偿方法。最后,对现阶段常用的温度误差补偿方法进行了总结,并对半球谐振陀螺温漂技术的发展趋势和应用前景进行了展望。
  • 陈建华, 郑也, 刘小溪, 张琳, 王学锋, 王军龙
    导航与控制. 2022, 21(2): 8-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2022.02.002
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    激光合束技术是获得数十千瓦至百千瓦功率激光的有效技术路径,是实现满足激光武器系统需求的激光光源关键技术。但在实际应用中,振动、温变、材料强激光吸收等因素都会对光束指向产生影响,从而降低各路激光的重合度,导致合束效果变差,光束指向的闭环反馈控制是解决上述问题、提高合束激光器及合束系统环境适应能力的关键。分析了指向偏差对合束效果的影响规律,介绍了指向控制技术的基本原理、关键技术和研究现状,给出了三种常见的指向控制器件工作的优缺点,并对指向控制技术发展趋势进行了展望。
  • 张婷, 帅欢, 闫妍, 朱豪坤, 刘闯
    导航与控制. 2022, 21(2): 21-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2022.02.003
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    现代战场变化莫测,赛博-电磁一体化作战和协同分布式作战等新型作战样式的出现对制导炸弹精确打击目标提出了更高的要求,研究制导炸弹智能技术是各国抢占军事高地的关键。针对制导炸弹在强拒止、强干扰、弱通信的作战环境中无法精确打击目标的问题,广泛调研了制导炸弹智能化现状,寻求制导炸弹在恶劣条件下快速、准确打击目标和对突如其来遇到的威胁进行分析、预判和决策的方法。调研结果表明,在智能化技术的支持下,制导炸弹的作战效能可得到极大提高,同时也节约了战争成本,具有重要的研究意义。在综述了制导炸弹智能化发展的基础上,概述了对制导炸弹具有发展意义的智能感知与识别、智能控制、智能决策和智能弹群协同作战四种关键技术,并指出智能制导炸弹未来的发展趋势。
  • 导航与制导
  • 王君, 何晓峰, 于慧颖, 郭妍
    导航与控制. 2022, 21(2): 30-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2022.02.004
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    针对目前波束成形抗干扰终端测试手段相对欠缺的现状,结合现阶段国内外暗室测试系统建设情况,分析了暗室测试系统主要导航模拟以及抗干扰测试仿真需求。在对目前暗室不同天线星座模拟方案比较基础上,选择设计穹顶满天星立体星座布局方案,构建与真实环境高度逼真的暗室无线测试系统,模拟开放环境中可能面临的各个来向的导航信号。在对不同天线数量仿真精度进行分析基础上实现成果应用,有效解决了北斗装备特别是阵列天线抗干扰型北斗装备反欺骗抗干扰技术验证和性能评估室内测试难题,弥补了我国卫星导航系统安全应用和装备能力建设缺少相应测试评估手段的不足。
  • 聂庭宇, 王融, 刘建业, 熊智
    导航与控制. 2022, 21(2): 41-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2022.02.005
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    空天飞行器集航空技术与航天技术的优势于一体,以其极大的战略军事应用价值得到各军事强国的重视。空天飞行器因其多任务、长航时、高机动性的特点,对其冗余配置的多源组合导航系统提出了高精度、高可靠性的要求。由于其灵活的使用特性,因子图能够在面对不同导航系统特性的情况下设计出更具针对性的导航信息融合滤波算法,故而在解决传感器异步问题及实现多传感器灵活配置等方面获得了广泛应用。在空天飞行器飞行环境的基础上,提出了冗余配置的多源异步组合导航系统构架,并设计了一种基于因子图的多信息融合导航系统算法。该算法能够有效应对多源量测信息可用性非周期反复变化的问题。通过仿真验证,与非周期Kalman滤波算法相比,该算法能够提高组合导航整体精度约20%。
  • 伍鹏, 卢朝成, 颜真, 韩聪, 康合敏, 诸葛葳
    导航与控制. 2022, 21(2): 48-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2022.02.006
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    电力巡检系统在巡检过程中受磁场、风等因素影响,在跟踪巡检目标时存在偏差。为了提高平台跟踪电力巡检目标轨迹与实际轨迹的拟合度,提出了基于GPS定位技术的电力巡检目标实时跟踪平台设计。以电力巡检系统为基础,将平台分为电力巡检目标跟踪运行控制模块、周边环境信息采集模块、电源模块、通信模块和中央控制系统五部分,并设计了平台硬件结构。设计了GPS定位技术和BD-2定位技术定位组合模型,通过求解定位模型,定位电力巡检目标。引入KCF算法设计电力巡检目标实时跟踪算法,实现了电力巡检目标的实时跟踪。实验结果表明:设计平台跟踪单个目标和多个目标时,目标跟踪轨迹均与实际轨迹拟合,跟踪误差小于1m,具有较高的拟合度。
  • 控制理论与方法
  • 林笑亦, 刘军, 苏浩, 钟正虎
    导航与控制. 2022, 21(2): 56-66. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2022.02.007
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    由于三轴转台在仿真过程中会产生运动学奇异,因此无法模拟大角度全姿态的飞行运动。四轴转台通过在三轴转台的基础上增加一个冗余轴,利用冗余自由度的特点可以有效规避三轴转台的奇异性。针对四轴转台中冗余自由度的逆运动学求解,采用加权最小范数法构建了等式的约束优化条件,并通过引入阻尼因子增强了求解的鲁棒性。最后,为了降低由消除闭环迭代引起的误差,在算法中进一步引入了二次计算,从而最大程度地提高了框架角解算的准确性。通过仿真分析,所提出的方法可以进行四轴转台的框架角解算且角度变化平稳,满足仿真周期为1ms的测试需求,理论解算精度可以达到10-11量级。
  • 黄朝丽, 王晴, 马俊
    导航与控制. 2022, 21(2): 67-75. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2022.02.008
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    为了解决某型舵机系统在整机使用环境中受大功率发射瞬间产生的干扰信号影响而导致软件跑飞问题,设计了一种基于复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)的直流无刷电机控制系统,给出了系统软硬件设计方法。采用EPM1270T144I5N CPLD为控制核心,用软件编程代替逻辑门实现硬件功能,完成了对系统控制信号的解调,并结合电机转子位置传感器的输出产生逻辑控制信号,再通过驱动电路进行功率放大后,驱动电机按照规定的转速和极性运转。试验结果表明,该系统可靠实现了电机转速的闭环调节、电机正反转和制动控制,性能指标均满足系统使用要求,系统功耗低、死区时间设置灵活、抗干扰能力强,具有良好的应用前景。
  • 传感器与执行机构
  • 庄铭今, 王天顺, 张文静, 黄伟, 秦德鑫, 刘院省
    导航与控制. 2022, 21(2): 76-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2022.02.009
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    半导体激光器自动稳频技术广泛应用于光纤传感、激光雷达和量子精密测量等领域,针对无自旋交换弛豫(Spin Exchange Relaxation Free,SERF)陀螺仪对激光频率长期稳定性的需求,采用了激光饱和吸收稳频技术,并提出了激光频率快速自动回锁方法,研制了用于分布式布拉格反射(Distributed Bragg Reflector,DBR)激光器频率稳定控制系统。实验结果表明:激光频率1h的漂移量为308kHz,平均采样时间128s时的Allan方差达到8.133×10-11,激光频率失锁后可在0.5s内自动回锁,激光频率能够长期保持锁定状态,为SERF陀螺仪的长期稳定运行奠定了基础。
  • 郑超, 张林, 肖茵静
    导航与控制. 2022, 21(2): 83-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2022.02.010
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    半球谐振陀螺具有惯导级性能、寿命长、可靠性高、体积小、质量小、精度高的特点,在航空、航海、卫星等领域有着广泛应用前景,研究半球谐振子不平衡质量与频率裂解关系是制造高精度半球谐振陀螺的关键。针对半球谐振子质量不平衡问题,分析了谐振子不同谐波质量缺陷分布与频率裂解关系。采用有限元仿真的方法,分析了半球谐振子不同谐波质量缺陷的模态振型、固有频率、频率裂解的变化规律,研究了谐振子质量缺陷沿球壳周向和径向分布对振动特性的影响。基于有限元仿真的结果表明:二、四次谐波缺陷质量差对频率裂解有明显影响,二者呈线性比例关系,比例系数分别为536.57和1779.5,同时谐振子质量差分布在壳体唇沿位置对频率裂解影响较大。该结果对开展半球谐振陀螺调平技术研究提供了参考,具有一定指导意义。
  • 张超, 周晓俊, 凌林本
    导航与控制. 2022, 21(2): 91-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2022.02.011
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    摆式积分陀螺加速度计浮子组件惯量积在内环轴上产生离心力矩会导致仪表输出存在二次项误差,且惯量积量级小,常规方法测试难度大,基于此问题提出了一种通过高速旋转激发惯量积产生离心力矩的测试方法。将再平衡回路应用于惯量积测试,通过力矩平衡的方法实现对惯量积的精确测量,在此基础上可实现对惯量积的去除补偿,有利于提高摆式积分陀螺加速度计的精度。再平衡回路的仿真结果表明,所设计的再平衡回路不仅能提供足够的力矩电流使浮子组件始终处于零位附近,而且系统响应快,过渡过程比较平稳,输出的力矩电流能正确反映惯量积产生的离心力矩。实验结果表明,力矩电流的误差为0.2mA,非线性度小于0.5%,对称性小于0.2%。
  • 测试与计量
  • 郭小冬, 王明海, 郭猛, 张荣, 翁汉旺
    导航与控制. 2022, 21(2): 98-106. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2022.02.012
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    测量不确定度是表征测量结果量值可信程度的参数,正确评定测量不确定度对于精密零件生产的质量保证具有重要意义。以动压马达半球零件球径测量为例,进行了典型精密零件坐标测量不确定度的评定。针对示值误差过量估计导致不确定度评定结果偏大乃至失准的问题,研究了采用标准工件进行测量标定获得实际示值误差的不确定度优化评定方法。实验结果表明,采用优化评定后,不确定度合理地减小了54.5%。研究了采用蒙特卡洛法(Monte Carlo Method,MCM)对常规的测量不确定度表示指南(Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement,GUM)法评定结果进行验证的方法,通过软件编程实现了MCM仿真验证。MCM验证可以发现被测量偏离正态分布时GUM法的假设偏差,典型零件MCM验证的结果表明,GUM法评定的不确定度比实际情况扩大了10.2%。示值误差的过量估计会使被测量偏离正态分布,对此MCM验证是敏感的,故MCM验证可以作为示值误差过量估计的检验手段。
  • 齐跃, 董代
    导航与控制. 2022, 21(2): 107-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2022.02.013
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    针对传统电学微波测量系统在测量高频、大带宽微波信号中存在的难点问题,提出了一种基于集成MZI滤波器的宽带微波频率与到达角测量方法。该方法利用单个测量链路实现了对微波信号频率和相位差的同时测量,进而推算出微波信号到达角。该方法的测频链路对系统初始相位、激光器频率稳定性、光学处理器件频率稳定性的要求较低,避免了复杂的调制及光学处理器件频率控制环节,因此在工程应用中具有良好的应用前景。