2021年, 第41卷, 第5期　
刊出日期：2021-10-20

  

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  导弹纵向平面部分制导控制一体化设计方法

  安通, 王建华, 潘玉龙, 陈海山

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 1-6. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.001

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  针对导弹俯冲段纵向平面制导控制系统设计问题,提出了一种部分制导控制一体化设计方法。建立了一种基于导弹加速度分量的俯仰角速率解析模型。联立导弹-目标相对运动模型和俯仰角速率解析模型,利用滑模控制方法,并引入动态面控制中的低通滤波器思想,制导分系统直接生成俯仰角速率指令及其变化率。姿控分系统基于滑模控制方法实现对俯仰角速率指令的跟踪并解算俯仰舵偏角指令。仿真试验结果表明,该方法能够使导弹准确命中地面目标,并对参数偏差具有较好的鲁棒性。
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  基于互相关处理和分数阶傅里叶变换的高机动目标检测算法研究

  庞存锁, 张硕, 郭华玲

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 7-11. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.002

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  针对抑制高机动目标引起的雷达回波能量扩散现象所采用的参数补偿方法存在运算量大,难以满足实时性要求的问题。文中从提高算法检测性能和运算效率的角度出发,提出一种基于互相关处理和分数阶傅里叶变换的方法。首先利用脉压信号的频域结构,基于互相关处理实现回波信号中速度与积累时间的解耦运算;然后在MTD基础上利用分数阶傅里叶变换,获得目标的距离和加速度参数,并通过连续两帧回波信号的距离信息,获得目标的速度参数;最后通过运算量分析和仿真验证,对比了所提方法的运算效率以及检测性能。
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  小波图像融合与目标识别的嵌入式系统实现方法

  王磊, 孟志敏, 刘帅, 郝永平, 徐九龙

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 12-18. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.003

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  针对坦克目标,采用形状上下文特征级的异源图像配准以及小波变换图像融合方法。在此基础上,通过提取融合图像HOG特征并生成SVM分类器模型实现坦克目标识别。构建了嵌入式的红外与可见光图像融合系统,定制了ARM+FPGA样机。采用图像行缓存、窗口缓存等方法对图像进行处理,实现加速遍历图像像素卷积运算。定制了融合算法的IP核,通过软硬件协同设计进行资源优化与合理配置。对复杂背景下的静止和运动坦克目标在PC与嵌入式平台进行了融合和识别实验,结果表明:系统平均耗时为51ms,帧率约为20Hz,满足目标检测识别的实时性要求。
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  破片对地面装甲车毁伤评估计算方法研究

  卢莉萍, 张晓倩, 李翰山

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 19-23. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.004

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  为了科学地对地面装甲车毁伤进行评估,从弹丸近炸空间形成破片散布的特点和机理,建立了破片战斗部对地面装甲车毁伤评估计算模型,分析了弹丸随机状态下近炸形成破片与装甲车的空间关系。根据装甲车部件毁伤模式,研究了装甲车易燃、易爆、易损部件的毁伤准则,并结合部件的毁伤权重,推导出了部件毁伤计算模型和装甲车毁伤概率模型,形成了破片数量与侵彻面积条件概率下的毁伤评估方法。通过计算与分析得出了不同弹丸炸点高度、不同入射角以及装甲车不同易损区权重差异等条件下破片对装甲车的毁伤效果;计算结果发现,在弹丸与装甲车的交汇过程中,近炸高度越小,弹丸入射角越小,装甲车被毁伤的概率越大,并从破片数量作用在每个易损区分布状态,分析了装甲车在有效破片数作用下的毁伤情况,得出了有效破片数量越多,毁伤效果越好。
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  基于简化多重渐消因子强跟踪CKF的SINS非线性初始对准算法

  彭志颖, 夏海宝, 卢航, 郝顺义, 黄国荣

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 24-29. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.005

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  针对容积卡尔曼滤波(CKF)在捷联惯导系统(SINS)初始对准时由于模型误差和外界扰动导致滤波精度下降和鲁棒性差的问题,提出一种简化多重渐消因子强跟踪CKF算法(RMSTCKF),并给出了算法流程和推导了多重渐消因子的次优解法。多重渐消因子可以根据不同状态的不确定性程度大小相应提高各个状态的跟踪能力,具有较强的自适应性和鲁棒性,将RMSTCKF应用于由欧拉平台误差角(EPEA)描述的大方位失准角误差方程,在系统噪声不匹配和基座受扰动两种情况下进行仿真,并与RSTCKF、RCKF两种算法进行对比实验,结果表明,RMSTCKF的滤波精度和收敛速度明显优于RSTCKF和RCKF,具有更高的工程实用价值。
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  非对比试验条件下的通用射表评定方法探讨

  武满宏, 苟上会, 李顺利, 何斌

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 30-31. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.006

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  针对非对比试验条件下通用射表试验没有相应评定方法的问题,通过对射表编拟过程中各个环节产生的误差进行理论分析,利用数理统计假设检验方法,建立了一种基于非对比试验条件下对无射表武器系统试验时的通用射表评定方法。实例应用与结果分析表明,新建立的通用射表评定方法与在实践操作中借用的射表检查方法相比,评定结果更科学、可信。
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  基于加权平方误差损失函数的鲁棒 TOA 源定位算法

  弓艳荣, 刘鹏

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 32-36. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.007

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  针对视距/非视距混合环境下的源定位问题,提出加权平方误差损失函数的鲁棒定位算法(WSE-RS)。当节点处于视距环境,就利用抽样均值构建加权平方误差损失函数;当节点处于视距/非视距混合环境,就利用抽样中值构建加权平方误差损失函数。建立两个场景下加权平方误差损失函数之和最小化的目标函数,并利用高斯牛顿法求解,进而获取源节点的位置。仿真结果表明,提出的WSE-RS算法提高了定位精度,但算法的运算时间较长。
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  基于钝性标准的18.4mm橡皮弹冲击损伤评估研究

  王馨璐, 汪送

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 37-41. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.008

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  遂行防暴反恐任务中,防暴动能弹作为低致命武器的使用出现多种过度损伤,迫切需要科学预测其致伤威力,评估其实战安全性。文中针对18.4mm橡皮弹,基于比动能与损伤等级间的对应关系,建立起不同受体钝性标准(BC)值对应的损伤等级,采用钝性标准分析其在不同射距下对不同受试者的钝性损伤情况,进而构建不同受体的损伤耐受性曲线,获得最小安全射距,提出面向实战应用的安全使用建议,可为其他动能防暴弹的损伤评估研究提供科学参考。
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  毫米波多跳D2D网络中转发探测路由的研究

  马越, 陈萍

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 42-45. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.009

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  针对毫米波(device to device,D2D)通信,提出可靠的多跳转发探测包(reliable multi-hop relay pro-bing packet,RMRP)策略,进而构建毫米波D2D路由。转发探测包是建立源节点连通目的节点间的多跳路由的基础。利用从转发节点所接收到的微米波段信号强度估计毫米波信噪比大于阈值的概率,再利用此概率择优选择转发节点,进而最大化从源节点至目的节点路径的吞吐量。仿真结果表明,提出的RMRP策略提高了吞吐量,并控制能耗。
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  基于ADAMS与AMESim的飞行器发射动力学仿真

  赵君伟, 张家骏, 张程, 司世才, 裘群海

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 46-52. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.010

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  基于ADAMS与AMESim联合仿真技术,通过在ADAMS软件中建立发射车和飞行器多体动力学模型,在AMESim中建立发射车液压子系统模型,采用联合仿真方式,对某型飞行器发射出箱过程进行了动态仿真分析。经分析确认,飞行器发射出箱后,姿态角及角速度均正常,满足姿态控制系统起控条件。
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  跳频通信系统同步捕获回路抗干扰性能分析

  范真真, 张笑宇

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 53-56. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.011

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  针对跳频组网中常见的干扰方式,在分析全频带干扰、部分频带干扰、跟踪干扰的干扰容限的基础上,重点以调制方式为MSK的跳频通信系统为例,对跳频组网中同步捕获回路进行抗干扰性能分析。通过仿真结果表明,增大跳频频点带宽、增加跳频频点数目、提高跳频速率可有效提高跳频通信系统同步捕获回路的抗干扰能力。
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  蛙人用水下空泡火箭弹弹道特性分析

  王金云, 王孟军, 周晖杰

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 57-61. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.012

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  为深入探索蛙人用水下空泡火箭弹弹道特性,以某型火箭弹为研究对象,建立水下弹道方程,基于VC++语言编程,对有/无动力两种弹道特性进行仿真分析。结果表明,初始速度为70m/s时,无动力弹在0.5s内衰减至5m/s后趋于稳定,有动力弹在1s内衰减至大约38m/s后趋于稳定;且不同射角对水下弹弹道特性具有显著影响,该方法可为新一代水下单兵兵器技术发展提供参考。
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  一种无人集群自组网网络管理系统设计

  杨道锟, 卢艳玲, 张亚师, 贾硕, 王振领

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 62-65. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.013

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  随着无人集群系统应用不断受到重视,如何在大规模集群条件下实时、多维度反映当前网络状态下空中各集群节点的工作状态是无人集群系统应用的一个难点,针对无人集群系统的使用特点,提出了一种面向网络层管理的无人集群自组网管理系统,该系统能有效反映大规模集群下节点间网络状态、通信质量、网络故障状态等,为集群系统工作时提供必要的组网状态监控和任务操控参考。
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  变截面管道内爆炸载荷作用下固-液-固隔层结构响应数值模拟研究

  蔡振涛, 郭保全, 丁宁, 黄通, 李鑫波

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 66-72. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.014

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  为探究爆炸载荷作用下固-液-固隔层结构的破碎特性,针对具有固-液-固隔层结构的变截面管道工况,基于欧拉-拉格朗日耦合(Euler-Lagrangian coupling method,CEL)方法建立爆炸载荷-隔层流固耦合模型,对爆炸载荷作用下固-液-固隔层结构的响应特性进行数值模拟。在分析爆炸冲击作用下固-液-固隔层结构的响应过程基础上,重点探究了液体隔层厚度和固体隔层材料脆性对隔层破碎特性的影响。研究结果表明:固-液-固隔层结构的破碎过程主要由前固体隔层变形阶段、液体隔层震荡阶段和后固体隔层阻滞阶段三部分组成,固体隔层的形变和液体冲击波的传播是影响固-液-固隔层结构的主要因素,且由于后端固体隔层的阻滞影响,使得在液体隔层中传播的应力波反射形成稀疏波,在爆炸气流运动的反方向产生“中心射流现象”。
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  基于神经网络的变后掠翼飞行器自适应控制方法研究

  李墨吟, 马泽远, 周建平, 张云飞, 夏群利

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 73-77. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.015

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  针对变后掠翼飞行器变形过程中的姿态控制问题,利用动态逆控制原理与时标分离原则,结合神经网络能够消除误差的特性,设计了针对变后掠翼飞行器的神经网络PID自适应动态逆控制器。基于Dat-com建立了变后掠翼飞行器形变量与气动的关系模型。在控制器设计中将飞行器姿态运动划分为快慢系统,并利用神经网络自适应调节PID参数以增强控制系统的控制能力。仿真结果表明,所提出的自适应控制方法相比传统的PID控制能更高效地稳定变后掠翼飞行器在变形过程中的姿态角。
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  某型导弹离轨初始扰动影响因素参数化研究

  刘馨心, 麻小明, 王晨, 胡建国, 薛海瑞

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 78-85. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.016

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  为了减小某顺序离轨导弹的初始扰动,根据拉格朗日方程和赫兹接触理论,基于虚拟样机技术,建立了某型导弹顺序离轨的弹-架系统动力学模型。综合考虑弹轨间隙、推力偏心角、推力偏心距、质量偏心、初始加速度冲击、定位块位置尺寸等因素,对动力学模型进行参数化设计,对导弹离轨姿态的影响进行了数值计算分析。结果表明,以上因素控制在合理范围内可有效减小初始扰动。弹轨间隙上下、左右应控制在0.4~0.6mm和0.4~0.8mm之间;发动机推力偏心和质量偏心越小越好;初始加速度冲击对导弹姿态扰动较小;定位块位置尺寸对导弹姿态角有影响。
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  一种防空导弹用破片战斗部技术

  梁安定, 郑雄伟, 孙兴昀

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 86-90. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.017

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  针对中近程防空导弹的典型目标进行了分类分析。为同时应对飞机和导弹类目标,提出了集成飞散和聚焦特性的点阵战斗部方案。详细设计了大圆弧腰鼓形与聚焦曲线回转结构结合的战斗部破片壳体,可同时形成飞散和聚焦的破片分布。为了实现破片分布的均匀和规律性控制,提出了一种点阵分布破片的战斗部半预制破片壳体制作方案,可使得形成的破片呈现出交叉点阵的周期规律性分布形态。试验验证了8kg战斗部的威力性能,在6m半径处飞散区和聚焦区的破片均分布均匀,密度分别达到了11枚/m²和64.8枚/m²,能实现对飞机和导弹的有效毁伤。
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  一种空射火箭沿空速投放偏航角设计方法

  吕艳, 张广勇, 郑新, 章虹虹

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 91-94. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.018

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  针对采用水平重力方式发射的空射运载火箭,初始速度受风干扰影响存在不确定性,对机箭安全及飞行控制均造成影响问题开展研究。首先分析了地速指向射向、空速指向射向发射的特点;然后给出火箭脱机后的受力过程分析与一级飞行段典型攻角设计剖面;提出一种空速指向射向发射的偏航角设计方法,结合火箭侧向动力学特性,将侧风引起的不可避免的发动机能量损失用于增加机箭侧向安全距离;最后通过典型算例对不同投放方式机箭相对距离、一级关机点速度等参数进行对比。研究结果表明:文中方法既提高了安全性,又降低了姿态控制难度,并兼顾获得较高运载能力。
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  导弹抗宽范围复杂干扰力矩的控制方法

  姜智, 刘钧圣, 闫智强, 卢娟芝

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 95-99. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.019

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  当前采用大展弦比的垂直发射导弹,由于转弯段大攻角的气动耦合、弹翼结构不可避免的扭转误差、发动机推力偏斜以及燃气舵片等影响,使得导弹倾斜通道存在较宽范围的复杂干扰力矩。通过对倾斜通道的干扰力矩进行分析,提出了一种易于工程实现的抗宽范围复杂干扰力矩的控制方法,采用自适应限幅与模型参考控制相结合的控制方案,可以有效抑制倾斜通道的复杂干扰力矩。经过仿真试验与飞行试验验证,实现了垂直发射导弹的倾斜稳定控制,满足了武器系统的设计要求。
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  带药缠绕壳体固化对药柱结构完整性的影响

  舒慧明, 潘浩东, 尹艳华

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 100-105. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.020

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  基于固体推进剂一体化包覆技术工艺流程,研究带药缠绕壳体固化对药柱结构完整性的影响。提出了6种推进剂药型结构,利用有限元软件Ansys构建了数学模型和几何模型,对各药型结构在40℃恒温固化下的应力应变场进行了计算,分析了在固化过程中药柱的热应力状态以及各药型固化应力场的区别;对其中一种药型进行了20~60℃不同温度固化计算以及常温20℃的样机实验对比。计算结果表明,药柱在固化过程中主要应力产生于复合缠绕层,主要应变产生于隔热层;药柱与封头硬接触处有较大的应力集中,最大值达到15MPa,而封头延伸并留有一定空隙可以有效控制此应力,最大应力值可减小为4.8MPa;花芯尺寸和药柱长短对于固化应力有较小影响,实际工艺过程中可结合成品要求微调尺寸。
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  极端条件下大长径比固体发动机药柱结构完整性快速分析

  余瑞, 张路, 何君, 吴敏², 唐承志, 邓康清, 郭翔, 庞爱民

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 106-111. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.021

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  药柱的结构完整性对固体火箭发动机正常工作具有重要意义,大长径比、高马赫数、复杂药形和极端温度等给药柱结构完整性带来了严峻的考验。基于ANSYS Workbench软件平台,采用粘弹性分析方法针对某大长径比(L/D>16)翼柱形药柱进行了结构完整性分析,得到了极端温度条件下点火增压过程药柱的应力-应变响应,为药柱的完整性评估提供指导。同时为实现点火增压过程中药柱结构完整性快速分析,建立了药柱内关键位置药柱应力-应变响应的快速评估方法,开发了结构完整性快速评估程序,并应用该评估系统分别对高温(60℃)和低温(-40℃)点火增压过程中药柱结构完整性进行分析,得到药柱内危险位置的等效应力、等效应变和等效模量的变化情况,最后与基于线粘弹性本构模型的有限元仿真结果进行对比分析。仿真结果表明,两种计算方法得到的药柱内危险位置的等效应力、等效应变和等效模量大小基本吻合,且快速评估系统大大节省了计算时间,可实现点火增压过程复杂药形内孔燃烧药柱的快速分析。
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  捷联相控阵雷达导引头视线角速率估计技术

  韩旭东, 张鹏飞, 张意, 齐竹昌, 柴劲

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 112-116. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.022

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  捷联相控阵雷达导引头直接固联于弹体,仅能为制导系统提供目标体视线角,采取传统比例导引的末制导弹药应用捷联相控阵雷达导引头时,还需结合弹体姿态信息提取视线角速率,以形成末制导指令。针对该问题,基于导引头提供的目标体视线角、弹目相对距离、相对接近速度等信息,利用自适应无迹卡尔曼滤波提出了一种捷联相控阵雷达导引头的视线角速率估计技术。仿真结果表明,所提算法对视线角速率的估计效果优于工程中常用的α-β微分滤波器,且具有更高的命中精度;基于某高性能微处理器对该算法完成了嵌入式实现,可看出其单次运行时间大于a-β微分滤波器,但在工程中仍满足实时性要求。
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  一种探空火箭的落点位置及倾角散布控制方法

  徐林, 黄思亮, 李世玲, 李映华

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 117-122. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.023

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  针对一种两级固体探空火箭的落点位置及倾角散布控制问题,提出了二级点火时刻控制与闭路制导相结合的解决方案。利用探空火箭射程、射向相对固定的特点,将地球自转、地球形状、大气阻力对弹道的综合影响视为系统性误差进行补偿,获得了简化的弹道转移制导模型。设计了基于二级助推前后椭圆弹道交会点的二级点火时刻自适应控制律以及给定虚拟目标点速度大小的免能量耗散、免迭代二级闭路制导算法。蒙特卡洛仿真结果表明,当落点位置偏差小于2.2km,落点弹道倾角偏差小于0.5°时,满足探空火箭试验任务需求。
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  某二次起爆型云爆战斗部防窜火技术研究

  赵志国, 李建, 赵海平, 李亚宁, 肖伟, 马含

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 123-128. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.024

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  为解决某300kg级云爆战斗部静爆试验窜火问题,对战斗部及相关结构进行了改进和验证。通过分析高速录像捕捉的云雾形貌,认为窜火的主要原因为:中心装药结构不合理导致轴向冲击过大;原燃料物理稳定性差,敏感组分在上端板破裂后,在爆炸产物的作用下发生窜火。针对这两个问题,对战斗部进行了如下改进:采用T型间隔装药代替柱形装药,降低起爆端药量、控制爆轰波径向传播;用敏感组分含量调低的液体燃料代替原燃料。采取上述措施后,燃料分散过程中无窜火现象发生,云雾爆轰区内超压大于2.0MPa,超压拟合得到的静爆威力约为5.5倍TNT当量。
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  基于分形维数的自适应窗口 DAVAR改进算法

  王梓帅, 刘星, 闫婴, 杨银芳, 喻佩

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 129-132. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.025

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  针对动态Allan方差(DAVAR)法在分析弹载环境下MEMS陀螺输出信号时存在功率泄露和噪声辨识精度低等缺陷,提出一种基于分形维数自适应窗口的改进DAVAR算法。利用分形维数值表征随机信号突变特征,实时改变窗长截取信号,并将结果绘制在三维图形中。仿真实验表明:该方法能够实时跟踪MEMS陀螺输出的突变,并准确评估动态误差中各噪声的变化特征。
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  含铝炸药爆炸场瞬态温度的测试与研究

  白玉, 尤文斌, 丁永红, 邓祎昕

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 133-137. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.026

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  针对爆炸场温度变化快,现场测试环境恶劣等问题,研发了一种体积小、线性度高的瞬态温度采集记录仪。设计集成冷端补偿、温度与电压线性化的K型热电偶适配处理电路,配合单片可编程逻辑器件实现了8通道记录仪的小型化。采用AUTODYN软件对含铝炸药近地二次爆炸温度进行了数值模拟研究,对比分析了数值模拟得到的温度数据与实验测得的温度数据,结果表明在距爆心14.5m和15m处前反应阶段峰值温度测量误差的绝对值在5%以内,后反应阶段峰值温度测量误差的绝对值在20%以内,验证了该测试系统的可行性,实现了爆炸场瞬态温度的准确测量。
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  融合注意力及路径聚合机制的装甲车识别方法

  丛玉华, 王志胜, 邢长达

  弹箭与制导学报. 2021, 41(5): 138-144. https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2021.05.027

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  基于卷积神经网络的Yolov4-Tiny以其轻量化和高速性适用于战场环境下装甲车的识别,但是以损失精度换取速度,因此需要在保证一定识别速度基础上对其进行改进。首先在主干网络引入注意力机制,在通道和空间上加强关键特征提取;然后引入路径聚合方法,在特征金字塔结构基础上融入自下而上的路径聚合方法,加强不同尺度特征的提取。通过5种网络结构对装甲车识别的效果对比,改进后的网络在保证轻量级特性基础上,实时速度较快,精确度有大幅提升,证明改进的有效性。