轨迹发生器的研究进展与展望

轨迹发生器是对惯性导航系统及其组合导航系统进行算法研究和仿真验证的重要工具之一。首先,通过梳理分析轨迹发生器在不同运载体的研究现状,概述理想型、数值算法型、数学模型型轨迹发生器的设计方法与主要思路;然后,归纳研究重点,对3类轨迹发生器进行仿真对比,分析3类轨迹发生器的特性和问题;最后,对轨迹发生器下一步的研究进行展望,为该领域的研究提供一定的思路。     

微下击暴流突发状况下Cessna-C310起飞仿真测试

为了有效分析飞机起飞过程中,飞机突然遭遇微下击暴流情形下的飞行特性以及飞机起飞轨迹的变化规律,以Cessna-C310为例,结合JSBSim飞行动力学仿真系统,对其在以上特殊情况下进行仿真测试。仿真结果表明,不同的风场强度会使飞机起飞轨迹及受力情况不同程度的改变且飞机受垂直风的影响较明显,另外,对比测试出了该机型所能承受的最大风场强度。     

基于openCV的视频路径船舶检测与跟踪

通过对船舶运动状态的监测和跟踪,船舶在航行时能够最大程度避免碰撞,同时也能够方便航运管理,极大地提高航行效率。本文从船舶监测和跟踪的具体需求出发,设计基于openCV的船舶路径视频监控系统,能够借助智能识别算法,快速提取出船舶的航行轨迹,并利用运动跟踪算法,提取船舶运动轨迹的特征量,大大提升了检测效果。文中充分利用OpenCV中的有关图像变换函数库,并在Matlab软件中进行船舶运动的仿真对视频路径的目标检测和跟踪性能进行分析。     

舰船及舰载导弹运动轨迹模拟器设计

载体运动轨迹模拟器作为航海、航天仿真模拟设备,在舰船、潜艇、飞机和导弹等载体的研制过程中起着极其重要的作用.该模拟器将原本独立的舰船轨迹模拟与导弹轨迹模拟有效地融为一体,从而可以更好地考核分析载体及其武器装备的整体性能并优化其节点处的控制规律.本文就舰艇及舰载导弹进行运动轨迹仿真,产生载体在不同运动条件下的各种惯性导航数据,并通过人机友好界面观测载体在运动过程中状态-时间曲线.还可通过网络通信将产生的导航数据按规定协议传输给六自由度转台控制计算机,实现载体在不同初始状态下真实物理运动过程的模拟.     

GPS在移动机器人导航定位系统中的应用

为了获得移动机器人定位数据的真实性，减少各种随机误差对定位精度的影响，通过运动载体当前统计模型，取位置作为观测量建立移动机器人动态定位模型，同时针对传统卡尔曼滤波的不足进行了分析，提出自适应卡尔曼滤波算法，该算法始终保持噪声模型接近于真实模型，从而较好地解决了GPS动态定位中状态噪声与观测噪声建模不准确和时变问题，在此基础上，通过模拟噪声和轨迹曲线，进行了仿真，结果显示效果显著。     

鱼雷水下发射的6-DOF运动仿真

为了直观、量化地描述鱼雷在发射出管的运动状态,研究质浮心间距对于鱼雷航行质心轨迹及姿态角的影响,本文通过建立鱼雷发射的网格模型,运用重叠网格方法和6-DOF方法对鱼雷出管的运动状态进行数值仿真分析。对仿真数据进行分析,得到了鱼雷运动时质心轨迹随时间的变化规律、姿态角随时间的变化规律、质心轨迹和姿态角随发射速度的变化规律和质浮心间距对于鱼雷运动姿态角的影响,以及鱼雷运动时的瞬态速度场分布。为鱼雷发射后运动姿态的调整和控制提供理论依据。     

基于LabVIEW的ARPA跟踪算法仿真系统实现

论文基于LabVIEW软件平台开发ARPA跟踪算法仿真系统,并对不同跟踪算法进行仿真验证与比对分析。首先,在LabVIEW平台下利用Matlab脚本节点完成了α-β滤波算法仿真平台搭建,可实现匀速、变速、变向三种运动模型下常增益算法及自适应滤波算法的仿真功能;然后,在匀速目标运动模型下对不同跟踪算法进行仿真验证,分析出各个算法的最佳使用条件。最后,在自适应滤波算法的基础上对其进行改进,并在匀变速目标运动模型和变向目标模型下仿真验证其可行性。     

船舶动力定位系统控制器的设计

提出了完整的基于船舶运动数学模型的动力定位系统，并且提供了定点控制和跟踪控制两种控制方法，在跟踪控制中引入船舶运动的参考轨迹模型。应用基于卡尔曼滤波的状态观测器得到控制所需的船舶低频信号，控制器的设计采用了考虑积分作用环节的改进LQG算法，同时引入前馈以补偿风力作用以及参考轨迹模型带来的影响。最后控制器的性能通过系统的仿真得到验证。     

潜艇水下高速运动稳定性分析

应用非线性系统运动稳定性理论和同伦算法,分析潜艇水下高速直航的运动稳定性,并通过其非线性运动方程数值积分的动态仿真进行验证,仿真试验表明稳定性分析结果正确。从而说明本文提出的采用非线性系统运动稳定性理论和同伦算法来分析潜艇水下高速机动的运动稳定性方法有效。     

小波算法在船舶运动控制系统中的应用

随着计算机自动控制技术的发展,船舶运动控制系统中融合了更多的智能化控制技术。为能够真实系统地反映出船舶运动系统的动态变化过程,本文设计基于小波算法的自动化运动控制系统,系统充分发挥了小波神经算法具有的自主学习、自适应和时频聚焦等特点。在保证系统运动姿态识别精度的同时,提出改进型的时滞小波神经网络预测算法。通过仿真实验证明,此算法能够良好适应船舶海上运动的大惯性和时变非线性等特性,在船舶自动化运动控制领域的应用前景广阔。     

救助船模拟器原型机关键技术研究

针对大风浪条件下救助船操纵训练的要求，有必要开发针对救助船的操纵模拟器。相比于传统的通用船舶模拟器，救助船模拟器原型机系统中引入六自由度平台运动系统，基于UDP协议传输船舶姿态数据实现实时体感模拟功能，可以模拟船舶在大风浪条件下剧烈摇动的操船环境，提高模拟训练的真实感。此外，系统中引入救助作业模拟模块的思想，可以更好地评估、训练船员在恶劣海况下配合其他救助人员完成救助任务的能力，提高执行海上救助任务的成功率与效率。     

长航时捷联惯导系统综合校正方法

针对捷联惯导系统长时间工作时导航误差随时间发散的问题,提出一种适用于长航时捷联惯导系统的综合校正算法.首先建立了惯性系下的φ方程,在此基础上推导了陀螺误差引起的惯性系下φ角增量表达式,并通过φ角增量与观测量（位置误差和航向误差）之间的关系,建立起陀螺误差与观测量之间的关系,进而利用不定期获取的参考位置和航向信息计算陀螺漂移并进行修正.理论和实验分析表明,所提出的综合校正方法明显地抑制了捷联惯导误差随时间的发散,可有效提高长航时捷联惯导系统的导航精度,且该方法不受载体运动和纬度变化的影响,具有很强的工程实用价值.     

基于UKF的GPS L1C/A码微弱信号跟踪算法

为了实现高灵敏度的软件接收机,提出了一种基于UKF的GPS L1 C/A码微弱信号跟踪算法.该算法使用UKF实现了微弱信号的L1 C/A码和载波跟踪.通过构建模型,建立方程,并通过采用仿真噪声干扰下的微弱GPS C/A 中频信号对该算法进行实验性能分析.仿真实验结果表明,UKF算法可以实现对载波相位跟踪、载波频率跟踪以及码相位跟踪性能的改善,并且大大简化了计算的复杂度,具有较高的跟踪灵敏度和精度,是一种适合软件接收机实现的算法.     

航空母舰在随机海况下的运动统计特性

为了帮助航空母舰舰载机着舰操作的系统分析,基于船舶运动对着舰过程的重要影响,研究了航空母舰在海上运动的数学模型,可以用于计算机模拟研究。     

船用捷联惯性导航系统惯性系快速对准算法

为满足船用捷联惯性导航系统对准快速性和精确性的要求,提出一种系泊条件下的捷联惯导系统快速初始对准方法。利用三阶调平回路进行水平精对准,直接计算出重力加速度在基座惯性坐标系下的投影,并采用加权求平均算法对重力加速度的投影进行平滑。最后根据惯性系下重力加速度慢速圆锥变化的特性,利用平滑后的重力加速度实现舰载捷联惯导快速初始对准。对所提出的快速对准算法进行了仿真,并利用系泊实验进一步验证了惯性系快速对准方案的可行性。结果表明,所提出的快速对准方法在6分钟内完成了初始对准,且对准精度满足中等精度捷联惯导系统要求。     

FLNG系统旁靠外输作业时的水动力性能数值研究

对大型浮式液化天然气(FLNG)系统与LNG运输船以旁靠方式进行LNG外输作业时船体的水动力性能开展数值研究。全面考虑了双船体之间的水动力相互干扰,以及船体与系泊系统和连接系统之间的耦合作用。在验证了数值计算模型正确性的基础上,对旁靠外输作业时各典型工况进行数值计算,从而得到在风、浪、流共同作用下FLNG与LNG运输船间的相对运动情况、系泊系统和两船之间连接系统的受力情况,为后续设计提供参考。     

半潜式钻井支持平台在不规则波中的时域耦合分析

基于三维势流理论和莫里森方程,运用水动力软件AQWA,计算半潜式钻井支持平台的水动力特性。同时运用时域耦合方法,计算了风、浪、流共同作用下,半潜式钻井支持平台在三种工况(迎浪、斜浪和横浪)下的运动响应及系泊系统动力响应。时域耦合分析结果验证了该钻井支持平台满足规范要求。     

一种固定翼飞机的航迹仿真

研究了基于飞机运动方程的固定翼飞机航迹仿真方法,利用飞行器的运动方程进行固定翼飞机航迹模拟,建立飞机运动仿真模型算法,然后用MATLAB程序实现飞机航迹仿真,并对直线航迹和跑道型航迹进行了算法分析,最后将仿真航迹与真实航迹比对.     

基于万维引擎的船舶倾斜试验虚拟仿真系统

针对以往船舶倾斜试验受试验条件影响等因素只能进行理论知识的学习问题,提出基于虚拟现实的实现方法。为实现倾斜试验虚拟仿真的作业过程,在系统中使用船舶的倾斜运动算法和Extrude Line Tool及Editable Poly的建模方法等。通过3Ds Max建模软件、Unity3D和万维引擎等混合编程的手段,针对排水量为64 000 t散货船开发一套倾斜试验虚拟仿真系统。经过对该系统测试应用,并将试验数据与实际值对比分析,试验数据误差在规定范围内,该系统符合设计使用要求。     

DRM同步与均衡技术研究

DRM（Digital Radio Mondiale）是世界上唯一非专利的数字广播系统,它为30MHz以下频段的长波、中波、短波广播提供了数字化的标准。同步算法和信道估计作为其关键技术对系统性能有着十分重要的影响,文章提出了适用于DRM系统的符号同步算法、整数倍载波频偏估计算法、小数倍载波频偏估计算法以及时频域联合信道估计和均衡算法,并对这些算法进行了仿真分析。