• 2010年第32卷第4期文章目次
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    • >航天工程
    • 二维激波/湍流边界层干扰的混合LES/RANS模拟

      2010, 32(4):1-6.

      摘要 (12858) HTML (80) PDF 457.83 K (8353) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了降低高雷诺数条件下大涡模拟方法的计算量,将两方程k-ωSST湍流模型与Yoshizawa一方程亚格子模型通过一个衔接函数相结合,构造一种混合大涡/雷诺平均NS方程模拟方法(混合LES/RANS)。使用这种方法及AUSM+-up格式对20°压缩斜坡的马赫2.85流动进行模拟,并考察了固定入口和在入口添加白噪声两种湍流入口边界条件对于结果的影响。模拟结果再现了边界层的分离、再附以及分离激波等现象,计算得到的分离区要显著大于试验结果,对于这种混合模拟方法的缺点进行了分析,并提出了可能的改进方法。

    • 月球返回舱再入制导律设计

      2010, 32(4):7-12.

      摘要 (8231) HTML (84) PDF 414.58 K (6366) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对以接近甚至超过第二宇宙速度再入地球的登月飞行器制导任务,研究了满足热流、过载、落区等约束的返回舱再入制导律。月球返回舱是低升阻比弹道升力式再入飞行器,控制策略是改变倾侧角的符号和大小。倾侧角大小的确定转化为一个单变量非线性方程求根的问题,倾侧角符号的确定依倾侧反转逻辑来满足横向走廊,其中横向走廊设计成速度的函数。通过综合偏差的Monte Carlo 仿真评价制导算法的性能,仿真结果表明制导的纵向标准偏差在30km左右,横向标准偏差小于5km。此外,分析了影响滚转速率的因素,给出了调整反馈增益系数和减小滚转速率及制导精度的关系。

    • 全球卫星导航系统自主导航完好性隔离算法

      2010, 32(4):13-18.

      摘要 (6745) HTML (89) PDF 331.63 K (6189) 评论 (0) 收藏

      摘要:全球卫星导航系统在自主导航工作模式下,为了保持星座系统的稳定,保证系统的完好性,需要对故障卫星进行及时可靠的隔离。因此提出一种基于星间链路的全球卫星导航系统(GNSS)自主完好性隔离算法,分析全球卫星导航系统故障判别方式,设计了基于星间链路的故障隔离流程,提出了基于星间测距误差和判别的故障检测及隔离算法。仿真结果表明,基于星间链路的GNSS自主完好性隔离算法,可以有效隔离故障卫星,保持星座自主导航精度,并且算法实现复杂度较小,易于工程实 现。

    • 基于脉冲星观测的导航星座自主导航数据融合方法

      2010, 32(4):19-24.

      摘要 (7012) HTML (79) PDF 291.18 K (5978) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决完全依赖基于星间观测的导航星座长期自主导航的基准秩亏问题,提出基于脉冲星和星间链路的组合导航方法。给出了该方法的基本原理。为合理分散计算,采用简化和改进后的广义联邦滤波算法来对两种观测数据进行融合。仿真试验对该方法的合理性和可行性进行了验证。

    • 基于Patran二次开发的星形药柱几何参数灵敏度分析

      2010, 32(4):25-29.

      摘要 (7959) HTML (84) PDF 327.34 K (5947) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了分析几何参数对星形药柱结构完整性的影响,在有限元软件MSC.Patran/Nastran平台上,用Patran的二次开发工具PCL(Patran Command Language)实现了星形药柱建模与分析的参数化。研究了星形药柱最大Von Mises应变随药型几何参数的变化规律并进行了灵敏度分析。结果表明,星形药柱肉厚、星角系数、星角数以及沟槽顶弧倒圆半径等对药柱结构完整性影响较大,药型设计时应重点关注这些参数。所提出的方法和相应结论可为固体发动机设计提供参考。

    • 直接力/气动力复合作用动能拦截弹姿态控制方法

      2010, 32(4):30-36.

      摘要 (7527) HTML (82) PDF 290.10 K (6808) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对直接力/气动力复合作用动能拦截弹的姿态控制问题,建立了拦截弹俯仰-偏航通道短周期运动模型;利用线性二次型最优跟踪控制理论结合姿控固体小火箭点火逻辑设计了复合控制系统,通过分析非线性容限得出了该系统对直接力偏差具有强鲁棒性的结论;姿控回路仿真表明系统具有快速响应特性及良好的跟踪性能,考虑侧喷干扰效应等实际条件的六自由度弹道仿真表明所设计的控制系统能够满足拦截末段直接碰撞要求。

    • 超空泡航行体锥形空化器优化设计

      2010, 32(4):37-41.

      摘要 (6924) HTML (88) PDF 207.71 K (5726) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析比较超空泡外形计算的不同经验公式,结果表明Guzevsky模型具有较好的精度与适用范围。建立了以减小阻力、增大空化数、增加舱内容积为优化目标的超空泡航行体锥形空化器设计模型,以权重因子法和遗传算法求解了优化问题,验证性计算结果与已有文献吻合。研究了空化数、航行体长径比等因素对超空泡航行体空化器设计的影响规律,结果表明空化数是影响航行阻力的首要因素,空化数决定了超空泡长径比并使之与航行体外形匹配,通过优化设计能够在不增加阻力的情况下有效提升航行体舱内容积。

    • 两种捆绑火箭弹性振动建模方法对比分析及其对姿控系统的影响

      2010, 32(4):42-48.

      摘要 (7277) HTML (85) PDF 386.60 K (6031) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对长助推和短助推两种类型捆绑火箭的不同模态特点,分析了两者弹性振动建模方法的区别和联系,在此基础上建立了某型固体捆绑火箭姿态动力学新模型,模型中基于有限元法导出了弹性振动方程,基于该模型对箭体复杂弹性振动引起的通道间耦合进行了研究,采用逆Nyquist阵列法进行设计。结果表明,该模型能更准确地反映捆绑火箭纵、横、扭耦合运动特性;新模型三通道之间存在弹性耦合,但耦合矩阵具有对角优势性质,采用逆Nyquist阵列法进行姿控系统设计是有效的,仿真结果表明设计的控制器可行,能够取得比较好的性能。

    • 牵顶伞对大型降落伞抽打现象的作用

      2010, 32(4):49-54.

      摘要 (6617) HTML (85) PDF 254.59 K (5438) 评论 (0) 收藏

      摘要:对某大型降落伞系统的拉直过程进行多阶段、多有限段和多自由度的动力学建模。通过仿真研究了牵顶伞和剥离带等改进措施对主伞拉直后伞衣抽打现象影响,重点分析比较了带与不带牵顶伞时伞衣位形、抽打速度、偏离距离等参数的变化,分析结果可为大型降落伞的工程设计、改进和使用提供理论支持。

    • 基于抗差Kalman滤波的航空发动机测试数据预处理技术

      2010, 32(4):55-60.

      摘要 (6567) HTML (77) PDF 253.46 K (6191) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对使用标准Kalman滤波算法不能准确处理包含粗差的航空发动机测试数据的问题,在分析标准Kalman滤波算法准则和观测误差对滤波估计结果影响的基础上,采用动态调整观测信息在滤波估计结果中权重的方法,给出了基于抗差M估计理论的抗差Kalman滤波准则和递推公式。对不同的发动机测试数据分别采取序列滤波的方法,减少了运算量。基于常加速度模型,建立了测量参数的状态空间方程和测量方程。以包含粗差的某型涡扇发动机稳定工作过程的模拟测量数据为例,采用所设计的抗差Kalman滤波器对其进行预处理,与标准Kalman滤波算法处理的结果对比表明,在模型误差一定的情况下,抗差Kalman滤波算法具有更好的估计精度。

    • 基于双二体假设的载人登月混合轨道特性分析及设计

      2010, 32(4):61-67.

      摘要 (6716) HTML (83) PDF 429.85 K (5604) 评论 (0) 收藏

      摘要:混合轨道是载人登月轨道的重要类型之一。利用混合轨道的组成特点,提出在双二体假设下以自由返回轨道为基础的混合轨道计算方法。主要对混合轨道的特性进行分析,给出混合轨道在能量消耗和飞行时间等方面的特性。在涉及月球运动的计算时,考虑月球运动的非圆性,对传统双二体假设略作修改。给出混合轨道的设计实例,仿真结果验证了本文提出方法的有效性。

    • >信息与通信工程
    • 新型电磁带隙结构加载的微带天线阵

      2010, 32(4):68-71,77.

      摘要 (6647) HTML (84) PDF 377.85 K (6577) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了以EBG结构为衬底的微带天线阵。将EBG结构置于微带天线阵的底部取代微带天线阵列的金属底板,不仅能增加天线带宽,还能提高天线阵的增益。测试结果表明,天线单元带宽从3.81%提高到8.86%,在工作频带内天线阵增益都在10dB以上,同时天线单元间的耦合系数也得到有效降低。

    • 基于步进频率正交信号的星载MIMO-GMTI雷达空时频处理研究

      2010, 32(4):72-77.

      摘要 (6863) HTML (86) PDF 392.36 K (6455) 评论 (0) 收藏

      摘要:多发多收(MIMO)体制雷达综合采用多通道、多频技术,为解决星载GMTI面临的探测慢速运动目标和消除盲速估计等问题提供了有效途径。MIMO雷达工作的基础是有效的波形设计。因此,在分析正交波形性能的基础上,结合GMTI应用需求,建立了星载MIMO雷达步进频率正交信号的基本参数确定准则,研究了步进频率MIMO雷达空时频联合自适应处理的基本原理,通过仿真验证了MIMO雷达在杂波抑制和GMTI性能上的优势。

    • 基于子孔径图像的低频SAR多通道均衡方法

      2010, 32(4):78-83.

      摘要 (7255) HTML (82) PDF 467.87 K (6412) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用多通道SAR系统进行运动目标指示时,通道间的幅相失配严重影响了运动目标检测以及参数估计的性能。针对多通道低频SAR/GMTI系统,提出了一种基于子孔径SAR图像的多通道均衡方法。该方法利用相同视角的多通道子孔径图像,估计该角度对应的幅相误差,在达到较高幅相误差估计精度的同时,也能适应误差随视角的变化。基于车载低频多通道SAR/GMTI实测数据的实验结果表明:该方法能有效地补偿不同通道之间的幅相误差,提高运动目标的检测和参数估计性能。

    • 基于压缩感知的多频率信号融合

      2010, 32(4):84-87.

      摘要 (7077) HTML (84) PDF 277.32 K (6247) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统多频带雷达信号融合是利用多个连续采样的子带信号来重构全频带信号,从而提高距离向分辨力,改善一维距离像质量。但是由压缩感知原理可知,采样矩阵与测量矩阵不相关性越大,全频带信号就能重构得越好,因此理论上基于随机采样的信号融合的性能要优于基于多个连续采样的信号融合。基于压缩感知原理将传统的多频带融合问题推广为任意随机采样的信号重构问题,利用基追踪方法来重构全频率信号,并给出了能够高概率成功重构的充分条件。通过实验也证明了这种随机采样融合的优越性。

    • 数字和模拟通信信号调制方式的自动识别

      2010, 32(4):88-93.

      摘要 (6402) HTML (90) PDF 250.21 K (6024) 评论 (0) 收藏

      摘要:为自动识别数字和模拟通信信号的调制方式,基于接收信号的一阶统计矩提出9个特征参数,它们均可利用常规信号处理技术获得,参数提取过程计算量小,有利于信号的实时在线分析。以判决理论为基础提出一种调制方式自动识别算法,给出算法的实现流程。计算机仿真结果表明,在信噪比≥9dB时,算法平均识别成功率≥97%,有望用于实际非协作通信系统中信号的检测和快速识别。

    • >计算机科学与技术
    • 一种多核微处理器互连接口的设计与性能分析

      2010, 32(4):94-99.

      摘要 (6203) HTML (0) PDF 376.00 K (6407) 评论 (0) 收藏

      摘要:并行是提高计算机性能最主要的方法,随着集成电路生产工艺的不断发展,除了在单个芯片内集成更多的处理器核外,通过集成高速互连网络接口构建多路并行系统一直是提高高性能计算机并行性的主要方式。提出了一种面向多核微处理器的互连接口的设计方案,基于精简的PCI-E总线协议,采用高速串行数据传输技术,支持Cache一致性报文和大块数据传输报文,能够用于实现4个处理器的直接互连。模拟结果表明,优化设计的互连接口每个接口能够实现64Gbps的双向最大有效带宽,最小传输延迟为120ns,能够较好平衡不同报文类型对带宽和传输延时的要求。

    • 基于可行使用方案的舰船热力系统RMS仿真论证研究

      2010, 32(4):100-104.

      摘要 (6894) HTML (0) PDF 236.67 K (5960) 评论 (0) 收藏

      摘要:舰船热力系统因使用、故障、维修和保障的复杂性,通过建立数学模型的解析方法不能满足其RMS论证的需要,而基于最小设备清单的Monte Carlo仿真法也因组成设备存在性能退化而不适合作为系统的故障判据。文章利用基于热力模型确定的可行使用方案替代基于逻辑关系确定的最小设备清单,按照系统在部分设备故障后是否还具有可行使用方案来判别系统是否故障,设计了基于可行使用方案的舰船热力系统RMS仿真流程,在仿真流程改进的基础上编制了舰船热力系统RMS论证软件。算例验证表明,改进的流程能够在保证仿真精度的同时,具有较高的计算效率。

    • 基于双向映射的非网格型全向图展开插值方法

      2010, 32(4):105-109.

      摘要 (6935) HTML (0) PDF 290.64 K (6088) 评论 (0) 收藏

      摘要:原始的全向图存在严重的同心圆环状变形,通常需展开为更适合人眼观察的柱面全景图像。结合折反射全向成像特点,提出一种基于双向映射的全向图展开为柱面全景图像的插值方法,通过光路跟踪得到图像间的坐标映射关系,将所要生成的柱面全景图中每一点正向映射到原始的全向图中,确定插值邻域点;将这些邻域点逆向投影到柱面全景图中,针对邻域点在柱面全景图中呈非网格型分布的特点,采用非均匀二维插值算法进行图像插值运算。该方法既准确地定位插值邻域点,又避免了全向图的非线性畸变对邻域点权重计算的不利影响。实验证明该方法能有效提高插值精度和展开后图像的质量。

    • >控制科学与工程
    • 三维最优制导律设计的旋量方法

      2010, 32(4):110-115.

      摘要 (6689) HTML (83) PDF 250.93 K (6310) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对BTT导弹制导过程中的双通道耦合问题,设计了一种非解耦的三维最优制导律。通过矢量方法和旋量方法分别建立了视线角速度模型和视线方位模型,从而得到导弹制导的三维模型。基于视线角缓变的假设,对制导模型进行了简化,得到其线性模型。分别针对无终端约束和有终端约束情况,运用二次型最优方法推导了最优三维制导律。该制导律避免了通道解耦,能够满足BTT导弹精确制导的要求。

    • >电子科学与技术
    • 用于超宽带引信目标回波模拟的窄脉冲电路设计

      2010, 32(4):116-120.

      摘要 (6829) HTML (78) PDF 295.32 K (6257) 评论 (0) 收藏

      摘要:超宽带引信目标回波模拟器是对超宽带引信进行成批、快速测试的有效手段,而超宽带窄脉冲产生电路的设计是其关键技术之一。目前的窄脉冲产生电路多是针对高斯脉冲或者双极高斯脉冲所设计,不能直接用于回波模拟器窄脉冲的产生。在球形目标回波假设的前提下,提出了一种使用阶跃恢复二极管(SRD)和超宽带滤波器联合设计产生二阶高斯脉冲信号对引信回波进行模拟的方法。通过仿真确定了SRD电路参数、超宽带滤波器的性能指标及其尺寸,根据仿真结果实现了窄脉冲产生电路。测量结果表明,所产生的窄脉冲信号波形与理论波形基本一致。

    • 射频发射模块非线性效应的消除方法

      2010, 32(4):121-125.

      摘要 (6442) HTML (83) PDF 225.73 K (6326) 评论 (0) 收藏

      摘要:射频模块存在相位特性的非线性效应,群延迟随频率的变化不再是一个常数,并可能造成输出射频信号的波形失真,而影响精密射频信号源的输出精度。基于递归最小二乘算法的自适应滤波器,提出了消除其非线性效应的新方法。并以GPS模拟源为例,利用其自校模块,采用软件无线电和数字信号处理技术,精确估计出射频模块的模型参数。将基带合成信号通过一个数字逆滤波器,以消除相位的非线性和群延迟随频率的变化。利用自编的仿真程序包,在Matlab中进行了相应的模拟计算。仿真结果表明,该方法可有效地消除相位非线性效应对射频信号的影响,输出信号的波形失真在理论上可控制在0.01%以内。

    • >机械工程
    • 一种消除直线永磁无刷直流电机边端效应对换相时机影响的方法

      2010, 32(4):126-130.

      摘要 (6462) HTML (86) PDF 218.16 K (5913) 评论 (0) 收藏

      摘要:电磁弹射用直线永磁无刷直流电机的永磁体动子具有开断结构,使动子边端的磁场分布发生变形。当采用霍尔元件检测磁场实现换相时,这种边端效应就会影响换相时机。分析了这类电机的换相机理和动子开断结构对换相时机的影响,指出这类边端效应受极弧系数影响显著,并提出了利用不对称滞环比较器或简易单限比较器对霍尔输出信号进行处理从而消除这类边端效应影响的方法,实验验证了简易单限比较器方案的可行性。

    • >计算机科学与技术
    • 基于前景理论的CGF Agent决策建模研究

      2010, 32(4):131-136.

      摘要 (6947) HTML (0) PDF 243.97 K (5901) 评论 (0) 收藏

      摘要:前景理论(Prospect Theory, PT)描述了个体在不确定条件下的决策规律,较好地刻画了决策者的风险偏好。分析表明,PT在作战决策建模中具有一定的适用性和可行性。提出了一种基于PT的计算机生成兵力 (Computer Generated Forces,CGF) Agent决策建模方法,给出了CGF Agent的建模框架,对CGF Agent决策过程中方案选择的具体步骤和算法进行了详细阐述。实验表明,所提出的方法在一定程度上提高了CGF Agent决策行为的真实性,证明了所提出方法的有效性。

    • 对特殊类型Feistel密码的Square攻击

      2010, 32(4):137-140 ,149.

      摘要 (6615) HTML (0) PDF 232.25 K (5686) 评论 (0) 收藏

      摘要:对轮函数为SP结构的两类特殊类型Feistel密码抗Square攻击的能力进行了研究。通过改变轮函数中P置换的位置从而给出了此类Feistel密码的等价结构,以SNAKE(2)和CLEFIA为例,给出了基于等价结构Square攻击的具体过程,将6轮SNAKE(2)的Square攻击的时间复杂度由224降为213.4;将6轮CLEFIA的Square攻击的时间复杂度由234.4降为212.4。结果表明,在设计轮函数为SP结构的Feistel密码时,必须充分考虑等价结构对算法抗Square攻击的影响。

    • 基于本体的信息与信息空间及其代数结构

      2010, 32(4):141-144.

      摘要 (6490) HTML (0) PDF 168.31 K (5560) 评论 (0) 收藏

      摘要:实现特定信息环境下基于信息组织的信息资源服务,需要对信息、信息空间有更合适的、形式化的描述。文章基于本体层次对信息、信息的运算、信息之间的关系以及信息空间给出了数学描述并对其代数结构进行了研究。从而为特定信息环境下的信息资源服务提供理论支撑。

    • 基于饱和信息维的信息资源聚焦的数学模型

      2010, 32(4):145-149.

      摘要 (6638) HTML (0) PDF 207.16 K (5647) 评论 (0) 收藏

      摘要:运用饱和信息维的增减技术对信息获取子空间进行结构上的剖分,将饱和信息维的“值”的获取分解为“白”与“灰”两部分,用饱和信息维列作为因子列来构造灰色关联空间,用关联序来描述信息之间的相关联程度,得到信息资源聚焦的一种新的数学模型。

    • 一种基于线性流形的基因表达数据的聚类方法

      2010, 32(4):150-156.

      摘要 (6255) HTML (0) PDF 262.23 K (5942) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于基因表达数据的稀疏性和噪声性,传统聚类算法对其聚类时不能取得好的效果。针对这一问题,一种新的线性流形方法被提出,它的基本思想是搜索数据集中的线流形聚类,再将其中某些线流形聚类融合构造高维流形聚类。该算法将切向距离和法向距离作为线性流形的距离度量,运用空间近邻信息,采用聚类基因的平均表达水平作为转移向量,提高了聚类的准确度。实验结果表明,该算法的聚类准确性优于其它聚类算法,并且对带有噪声的数据可以保持较高的聚类准确度;在对Hela基因表达数据聚类时,算法得到了具有显著生物学意义的聚类。这些都说明提出的算法对基因表达数据聚类的适用性和有效性。

    • 一类典型结构矩阵的WZ分解

      2010, 32(4):157-164.

      摘要 (6330) HTML (0) PDF 301.79 K (5980) 评论 (0) 收藏

      摘要:WZ类矩阵分解是设计线性方程组求解中一类并行算法的数学理论基础。针对对称 p- 三对角矩阵,提出并证明该类典型结构矩阵的WZ分解式及其性质。进一步,当实对称 p- 三对角矩阵正定时,证明其WZ分解式中W因子具有元素均为实数的特点;当W因子对角线元素均为正实数时,分解式惟一。

    • >数学
    • 四元数的实矩阵表示

      2010, 32(4):165-168.

      摘要 (6315) HTML (82) PDF 169.52 K (6522) 评论 (0) 收藏

      摘要:四元数代数在计算机图形学、现代物理学、卫星的姿态表示等领域中都扮演着重要角色,从数学角度对四元数进行彻底研究是有价值的,但是,由于不可交换性,四元数并不像人们期望的那样易于掌握。处理四元数的方法之一是把它们等同为实数矩阵,其中各位置上的元素当然是可交换的。这样的“等同”实际上是从四元数代数到Rn×n的代数嵌入。研究了从四元数代数到Rn×n的代数嵌入问题,给出了把虚单位映成带符号置换矩阵条件下的所有可能的代数嵌入。我们用的方法是去考虑四元数代数生成元(即虚单位)的象。我们考察这些象的性质并确定有哪些实数矩阵满足它们。然后,我们运用群作用的语言化简了问题。我们得到的结论是有趣的:决定着嵌入的那些关键性的矩阵对是由的实数矩阵对构成的。而这样的矩阵对本质上只有两对。

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