简介：通过理论推导提出了一种评价高速流动PIV示踪粒子随流能力的松弛特性分析模型,在法向Mach数大于1.4时具有良好的适用性.将新模型应用于试验测量,发展了高速流动PIV系统和示踪粒子布撒技术,验证了高速流动PIV的定量化测量能力.针对空间发展的二维超声速气固两相混合层,数值模拟了不同Stokes数和对流Mach数（M_c）下的粒子跟随性以及弥散和迁徙运动,结果表明：相同对流Mach数,粒径越小的示踪粒子跟随性越好,Stokes数在[1,10]范围内的粒子有最大扩散距离.示踪粒子的直径大小决定其在超声速混合层大涡拟序结构中的分布特征,且粒径越小,气体与粒子的掺混越剧烈.相同粒径的粒子,对流Mach数越大跟随性越差.

简介：为了提高非线性卫星姿态控制系统的滤波性能,在建立了采用磁强计及太阳敏感器的卫星姿态模型的基础上尝试了新兴的粒子滤波（PF）算法对卫星系统进行姿态估计,进而对采用矢量观测的三轴稳定卫星的姿态确定问题进行了滤波算法的实时仿真,并将四元数转换成旋转矢量引入了粒子滤波算法,最后给出了卫星模型在不同粒子数目下的滤波性能比较,并在系统初始误差较大的情况下将粒子滤波算法与EKF滤波算法进行了滤波性能的对照。仿真结果表明,粒子滤波算法对粒子数目具有明显的依赖性,但是当粒子达到一定的数目时,粒子滤波的精度以及滤波稳定性都可以得到保证,尤其是在系统初始误差较大的情况下粒子滤波算法更显示了其优于EKF算法的滤波性能。

简介：地形辅助导航是一种利用地形高度信息定位的导航技术,由于地形高度起伏是非线性的,因此地形辅助导航本质是非线性、非高斯贝叶斯后验概率估计问题。粒子滤波因为适合非线性、非高斯估计问题,被引入地形辅助导航领域得到广泛研究和应用,但粒子滤波算法存在粒子匮乏的问题,会影响定位精度。针对此问题,将高斯混合无迹粒子滤波（GMUPF）用于地形辅助导航,该算法用高斯混合模型（GMM）近似粒子分布,用无迹卡尔曼滤波（UKF）估计重要密度函数,不需要做重采样。通过用实际地形数据做飞行仿真实验,结果显示相比粒子滤波,不仅没有粒子匮乏问题,而且所用粒子数更少时估计精度略好。

简介：传统的扩展卡尔曼滤波方法要求对非线性系统近似线性化,有可能会引入较大的模型误差.应用粒子滤波解决了这一问题.该算法可以直接应用于原系统的非线性模型当中,并且不需考虑系统噪声和量测噪声是否为高斯白噪声,都能得到很好的滤波效果.文中介绍了粒子滤波的理论基础-贝叶斯估计及具体的实现方式-蒙特卡罗方法;指出粒子滤波存在的退化问题,并从减小退化现象入手将重要性采样和再采样方法引入到算法之中;最后阐述了粒子滤波在导航系统中的一些应用.

简介：针对自由漂浮状态下的空间机械臂系统，研究了基座姿态扰动最小的轨迹规划问题。首先通过正弦函数参数化机械臂各个关节，在机械臂关节角速度、角加速度以及基座姿态变化范围受限的约束条件下，定义了基座姿态扰动最小的目标函数，然后提出了基于混沌粒子群算法的轨迹优化策略，并给出了具体求解步骤。数值算例结果表明，在满足系统的约束条件下，机械臂关节变化平缓，不存在角速度突变的情况，并且比标准粒子群算法具有更快的收敛速度，在优化轨迹下进行运动仿真，结果表明终止时刻基座姿态扰动为1.3708°(三轴合成)，而梯形规划的姿态扰动为8.5459°，优化后使得姿态的扰动减小84%，从而说明所提出的算法能够有效减小机械臂运动对基座姿态的扰动。

简介：提出一种单目视觉里程计/捷联惯性组合导航定位算法。与视觉里程计估计相机姿态不同,惯导系统连续提供相机拍摄时刻对应的三维姿态,克服了单纯由视觉估计相机姿态精度低造成的长距离导航误差大的问题。通过配准和时间同步,用惯导系统解算的速度和视觉里程计计算的速度之差作为组合导航的观测量,采用Kalman滤波修正组合导航系统的误差,同时估计视觉里程计标度因数误差。分别在室内外不同环境下进行了22m的推车实验和1412m的跑车实验,定位误差分别为3.2%和4.0%。与Clark采用姿态传感器定期更新相机姿态估计结果的方法相比,单目视觉里程计/惯性组合导航定位精度更高,定位误差随距离增长率低,适合步行机器人或轮式移动机器人在复杂地形环境下车轮严重打滑时的自主定位导航。

简介：受限混合层的流动主要是喷流与自由来流相互剪切形成的混合层受到壁面的限制而形成的一种流动．文章采用后向台阶平板模型研究了高速高压比条件下的受限混合层的典型流场结构以及冷却效率．实验自由来流Mach数为5，喷流的Mach数为1．28，喷流总压为0．2～0．7MPa，通过调整冷喷气流的总压，基于纹影流动显示技术获得喷口附近的激波结构特征和流动参数之间的关系．形成喷口附近波系的欠膨胀流动现象的深刻认识，提取波系特征与流动参数之间的规律．基于流动显示及实验测量结果，通过分析流场中大尺度结构的空间演化规律，揭示流动参数对于冷却效率的影响规律及物理内涵．采用快响应压敏漆（FRPSP）技术在高超声速风洞开展热流分布和冷却效率研究，获得了平板对受限混合层冷却效率的影响．

简介：在舰载系统和机载系统，当子母惯导之间存在杆臂长度时，在传递对准中通常先消除杆臂效应误差再进行对准，以提高对准精度。在弹载环境中人们往往忽视杆臂效应，受制于弹体空间的限制，弹载惯组中的加速度计通常根据系统体积最小的原则寻找剩余空间布置，此时三个加速度计测量的是弹体三个不同点的加速度，不但存在外杆臂还存在内杆臂，导致惯组总体的杆臂误差。通过深入分析内外杆臂的形成机理，提出对弹载惯组也应进行杆臂效应误差补偿，对补偿算法进行了仿真和实验研究。系统半物理仿真表明补偿后在某些弹道条件下可以显著提高弹体攻击精度，其攻击目标误差由120m缩小为26m。

简介：在量热完全气体、热完全气体和化学反应完全气体等3种气体模型假设下,利用Mach数为4.05、壁温为1300K的超声速槽道湍流的直接数值模拟（directnumericalsimulation,DNS）结果,对标度律和自相似性做了详细分析.结果表明,不仅在量热完全气体模型下存在标度律和扩展自相似性,而且在热完全气体和化学反应完全气体模型下标度律和扩展自相似性仍然成立.压缩性的影响使得速度结构函数通过Favre平均获得更为合适.与热完全气体模型的结果相比,化学反应完全气体和量热完全气体模型的结果吻合更好.

简介：针对单轴旋转调制惯性导航系统结构动刚度低的问题,以模态仿真分析为基础对系统结构进行优化改进。基于无质量弹性单元等效滚动轴承的方法,利用经验公式计算轴承等效刚度,并引入转子动力学合理表征系统的旋转行为,利用有限元分析软件ANSYS实现了系统模态的高可信度仿真分析。以提高系统一阶模态频率为设计目标,通过结构性能缺陷识别的方法确定优化方向,对结构薄弱点进行改进设计,将系统结构基频从36Hz提高到74Hz。最后,开展模态试验验证。试验结果表明,仿真与试验的符合度优于90%,优化后的系统在0-60Hz的扫频范围内无明显振动响应。

简介：利用单频GPS载波相位差分技术进行动态精密测量时，由于观测历元少，经典LAMBDA算法会出现法矩阵病态导致整周模糊度无法求解。针对这一问题研究了基于TIKHONOV正则化原理的改进LAMBDA算法。通过对双差观测方程系数矩阵进行奇异值分解选取正则化矩阵，改善了法矩阵的病态性，获得了更高精度的浮点解。利用均方误差矩阵替代协方差阵进行LAMBDA求解，提高了模糊度求解的速度和成功率。对连续100组5个历元实测数据计算表明：与原算法相比，改进LAMBDA算法求得的浮点模糊度偏差从36.48周减小到4.08周，搜索效率和成功率分别改进97.74%和100%。

简介：分析了单自由度气浮陀螺仪Ko、K1项漂移系数的主要影响装配工艺因素,并通过实验对Ko、K1项漂移系数影响程度进行量化,提出控制陀螺仪Ko、K1项漂移精度系数精度的工艺措施.

简介：介绍了捷联惯导系统中圆锥补偿算法与划船误差补偿算法之间的相似性;根据它们之间的相似性得出了一简单的公式,该公式能够将一种圆锥补偿算法转换成相应的划船误差补偿算法;此外还给出了该公式的推导过程及几种高精度补偿算法;最后进行了仿真.

简介：目前国际上的激光陀螺单轴旋转式惯导系统中,普遍采用一种四位置转停的惯性测量组合转动方案。通过对这种四位置转停方案的误差分析,指出它并不能够完全抵消掉转轴垂直平面内的所有陀螺常值漂移误差,并且载体航向变化会降低误差抵消的程度。基于此,在这种四位置转停方案基础上,首先提出了一种改进的四位置转停方案,可以抵消掉转轴垂直平面内的所有陀螺常值漂移误差,然后进一步提出了一种动态调整停止时间的四位置转停方案,使转轴垂直平面内的常值漂移误差的抵消程度不受载体航向变化的影响。分析表明,文中提出的这些改进措施和方法能够提高系统精度,而不会降低系统的可靠性,并且使用简单易行,可以应用于实际的单轴旋转式惯导系统中。

简介：重点介绍了杆臂效应原理和舰载水下潜器传递对准误差模型,针对潜器用捷联式惯性导航系统(SINS),在释放前摇摆基座上进行初始传递对准时,系统中存在的杆臂效应误差问题,提出了直接补偿杆臂干扰加速度和设计低通滤波器的补偿方案.通过计算机仿真:验证了方案可以有效的提高传递对准精度,提供高准确性的导航姿态基准.

简介：采用变物性格子Boltzmann通量求解器（VPLBFS)研究了Rayleigh-Benard热对流.以超临界流体为例，采用VPLBFS的简化形式和标准形式分别得到了通常关注的基于Boussinesq假设的常物性解，只考虑部分物性变化的基于partialBoussinesq假设的PBA解，以及考虑流体全部物性变化的变物性解，分析了non-Boussinesq效应对Rayleigh-B6nard热对流的影响，讨论了不同温差条件下的non-Boussinesq效应.研究结果表明：non-Boussinesq效应对超临界流体的Rayleigh-B6nard热对流有非常显著的抑制作用，论证了在研究热对流时考虑流体全部物性变化的必要性.

简介：安装在单轴转位机构上的惯性测量单元(IMU),会因IMU坐标系与载体坐标系不重合而存在一定的倾斜角,此倾斜角会使得IMU在旋转过程中引入姿态误差,在很大程度上降低了系统的姿态输出精度。为了降低安装倾斜角对旋转式捷联惯导系统的影响,文章通过对旋转过程中因安装倾斜引起的姿态角误差进行了详细分析,然后运用实验和数据拟合的方法得出了倾斜角随转位机构变化的规律,最后对倾斜角产生的误差加以补偿。经仿真和实验验证表明,对倾斜角误差补偿后,单轴旋转式捷联惯性导航系统的水平姿态精度由原先的2°提高到0.05°范围以内,航向误差由原先的0.5°提高到0.005°,大大提高了旋转式捷联惯导系统的姿态精度,具有一定的工程应用价值。

简介：针对1点RANSAC（RandomSampleConsensus）单目视觉EKF（ExtendedKalmanFilter）算法中的滤波发散问题,分析了滤波发散的产生原因,提出了一种基于渐消记忆滤波的1点RANSAC单目视觉姿态估计算法。该算法通过在EKF滤波方程中引入加权因子,逐渐加大当前数据的权重,相应地减少旧数据的权重,有效地扼制了算法中的滤波发散问题。最后通过两组验证性实验验证说明了算法的有效性。实验结果表明：该算法能够有效地解决1点RANSAC单目视觉EKF算法中的滤波发散问题,具有更高的精度。第一组双轴联动实验,航向角的平均误差减小2.4158？,俯仰角平均误差减小0.1782？;第二组偏航轴大角度转动实验,摄像机航向角的估计误差一直保持在1.5？以内。

简介：旋转式光纤捷联惯导系统的误差效应研究关乎系统的设计和精度的提高。在建立惯性元件误差模型的基础上,分析了系统的旋转调制原理,推导了惯性元件的零偏、安装误差、标度因数误差和随机误差在单轴单方向旋转下产生的误差效应,仿真研究了转速大小对系统精度的影响。结果表明,旋转调制可以有效补偿与转动轴垂直方向惯性元件的零偏,且转速越大效果越好;旋转调制会引入额外的标度因数误差效应,且转速越大误差越大。在设计旋转式捷联惯导系统时,要求惯性元件的标度因数误差和安装误差尽可能小,并且转速不宜过大,采取正反旋转相结合的方式可以取得更显著的误差补偿效果。

简介：综述了基于低温玻色—爱因斯坦凝聚状态新物理效应的量子陀螺和超流体陀螺的研究动态。对两类新原理陀螺所使用的物理效应、工作原理、技术现状等方面进行了阐述。量子陀螺依据物质波的Sagnac效应测量角速率,具有比光学陀螺高若干数量级的测量精度;基于超流体低粘性和量子涡旋特性的超流体陀螺,原理上有望达到超高精度。最后分析了两类陀螺的发展前景。