目录

年第28卷第3期

专家讲坛

捷变频雷达导引头技术现状与发展趋势

全英汇，方文，高霞，等

频率捷变雷达具备优异的低截获和电子对抗性能。本文首先简要回顾了雷达导引头抗主瓣欺骗干扰的研究成果,重点阐述频率捷变雷达导引头的基本概念和技术特点。然后全面梳理了国内外频率捷变雷达研究成果,总结了三种频率捷变波形的优缺点及各自信号处理技术的研究进展。最后结合未来战场强电子对抗环境和导引头发展趋势,对自适应频率捷变和多维参数联合捷变雷达导引头技术的发展进行展望。

青年论坛

面向深度学习的弹载图像处理异构加速现状分析

陈栋,田宗浩

本文分析了深度学习算法向工程应用转化存在的问题,结合陆军智能弹药的特点和发展趋势,分别从深度学习模型压缩、量化,硬件平台加速设计以及异构加速框架设计等方面进行研究,提出了面向深度学习的弹载图像处理异构加速体系,实现从算法开发到硬件异构移植的流程化设计。随后,利用DeePhiTech的异构加速框架DNNDK对Yolov3模型进行压缩、量化,权重压缩率90%以上,模型参数压缩率80%以上,实现了Yolov3的轻量化设计。在DPU硬件加速架构的基础上,实现算法向弹载嵌入式平台的移植,其功耗和识别检测效率满足弹载图像处理的要求。

航空武器技术

空空导弹小/微型化发展趋势与启示

段鹏飞

目前,小/微型导弹发展呈现出体制多样化、作战多用途、功能分布化等特点,并依赖着相关技术迅速发展。空空导弹由于平台的强约束,对体积、重量等方面小/微型化有特殊需求,以美国为代表的军事强国正在密集开展相关项目研究工作,在未来作战中有广阔的应用前景。通过国内外小/微型导弹型号及关键技术分析,总结小/微型导弹的特点,提出空空导弹小/微型化发展与应用建议。

通过风格迁移的浓雾天气条件下无人机图像目标检测方法

殷旭平，钟平，薛伟，等

雨雾恶劣天气条件下,无人机获取的图像细节丢失严重,直接对降质图像进行目标检测会导致目标的漏检和错检。先去雾后检测的方法对薄雾天气条件下无人机图像的目标检测性能提升显著,但无法解决目标检测模型过度依靠图像中目标物纹理和表面信息分类的问题,浓雾天气条件下性能较差。针对这一问题提出通过风格迁移的无人机图像目标检测方法,在保持图像内容不变的基础上改变图像的风格,使目标检测模型从学习目标物纹理和表面信息转变为学习目标物轮廓这一更高难度的任务。实验在无人机数据集Visdrone上进行,首先利用不同浓度雾气图像在梯度特征、暗通道特征及小波特征上的差异,将无人机图像划分为无雾、薄雾、浓雾图像。其次针对薄雾和浓雾图像分别采取去雾和风格迁移的处理方式。实验结果表明,通过风格迁移的目标检测方法可以进一步减缓光照、噪声带来的影响,并显著提升无人机浓雾图像的目标检测性能,与先去雾后检测的方法结合,可以自适应地完成无人机浓雾天气条件下图像的目标检测任务。

基于NMPC的空空导弹自动驾驶仪设计

崔家明，马克茂，张公平

本文针对空空导弹姿态控制存在模型非线性和时变性、控制约束等问题进行了基于广义扩张状态观测器、预测函数控制和改进障碍内点法的过载自动驾驶仪的设计。首先,建立导弹的动力学模型。然后,采用广义扩张状态观测器观测并补偿系统中的集总扰动,采用预测函数控制设计控制器,设计带控制约束的优化问题并转化成二次规划问题。采用改进的障碍内点法对二次规划问题进行快速求解,在保证控制性能的同时提高实时性。最后,通过仿真对比验证了本方案的有效性和可行性。

基于D-S证据理论的空中目标敌我识别研究综述

陈致远，沈堤，余付平，等

D-S证据理论作为一种不确定性推理工具,能够充分发挥多源信息融合的优势,提高空中目标敌我识别结果的准确性。本文从空中目标敌我识别的实际应用出发,介绍了D-S证据理论的基本原理,梳理了空中目标敌我识别中需要解决的关键问题,然后从空中目标敌我识别的识别方法和信息融合两个方面,对现有研究方法进行了归纳与分类,并简要总结了每种方法的优势、适用范围、使用价值等。最后在现有研究基础上提出了一种新的空中目标敌我识别方法,并对D-S证据在空中目标敌我识别中的应用进行了展望。

基于平滑变结构-卡尔曼滤波的MIMU/BDS组合导航技术

李灿，沈强，秦伟伟，等

为了提高模型不准确、大扰动等情况下MIMU/BDS组合导航精度,提出了平滑变结构-卡尔曼组合滤波的信息融合方法。介绍了坐标转换方法,建立了组合导航系统的状态空间方程和观测方程。为了防止老旧观测数据引起算法发散,在卡尔曼滤波算法中融入随残差自适应变化的渐消因子,从而构造了自适应卡尔曼滤波算法。将卡尔曼滤波的精度优势与平滑变结构滤波的鲁棒性优势融合,提出了平滑变结构-卡尔曼组合滤波算法。经仿真验证,在模型不准确、大扰动等情况下,组合算法的位置融合误差和速度融合误差均小于卡尔曼滤波和自适应卡尔曼滤波算法;经跑车试验验证,在卫星遮挡情况下,组合导航系统的位置融合精度和速度融合精度仍然较高,实现了卫星可观数量不足情况下的精确导航。

抛接定向越肩发射方案与控制技术研究

金一欢，武宏程，余志凯，等

为提高具有直接侧向力装置的空空导弹越肩发射转弯能力,本文提出了一种新型转弯方案——抛接定向。首先分析了现有转弯方案的不足,提出抛接定向方案,并给出具体实施流程。之后针对抛接定向方案中的姿态控制问题,引入控制量反馈,基于相平面设计符合直接侧向力装置特性的控制律,并给出渐进稳定性证明。数字仿真结果表明所设计越肩方案能够有效提高空空导弹转弯性能。

试验验证技术

一种弹载雷达辅助地速测量的实现方案

赵毅寰,尹建勇,杨红乔，等

为了解决卫星信号不可用条件下长航时导弹精确导航的问题,提出了一种复用弹载制导雷达进行载体地速测量的一体化设计方案。对“X”型、“T”型天线布局方式下三维地速测量的计算方法进行了推导,设计天线波束参数、波形参数、射频组件和信号处理架构。对该系统的测速误差进行了分析。结果表明,复用弹载制导雷达进行载体地速的辅助测量,能够满足载体导航速度修正的需求,提高了设备集成度。

弹载电子设备HALT在延寿中的应用研究

韩建立，张鑫，张崇会，等

为选择更为合适的加速寿命试验应力,本文结合某型导弹任务环境特点和高加速寿命试验(HALT)要求,提出一种针对弹载电子设备的高加速寿命试验方法。以某型导弹弹载电子设备典型部件为例,在对其组成结构分析的基础上,确定了部件主要失效模式,分析了影响部件性能的敏感应力。针对延寿工作需要,设计该部件的HALT方案,通过试验获得该部件在不同敏感应力下的工作极限值,为延寿工作的开展提供指导。

基于JSBSim的通用空中目标机动仿真模型设计及实现

郭亚军,丁华,杨登泰，等

为解决空空导弹试验鉴定数字仿真中目标模型机动样式少、可扩展性差的问题,本文开展了六自由度空中目标机动仿真模型的设计和实现。设计了不同目标机动方式下的法向过载、切向过载、滚转角过载控制律模型;设计了从三个通道过载解算飞机升降舵、副翼及油门杆操纵指令之间关系的控制模型;基于开源、开放的飞行动力学模型框架JSBSim开展目标机动仿真模型的实现。研究的仿真模型应用于某型空空导弹鉴定的全数字仿真试验中,比对结果表明,目标模型的仿真机动轨迹与预期机动样式及机动参数较为吻合。

综合基础技术

基于小样本失效数据的复杂装备可靠性评估研究进展与挑战

李志强，汪新，陈宇奇，等

随着集机、电、液等技术于一体的复杂系统朝着高可靠性、长寿命、高成本等方向发展,在可靠性定时截尾试验中经常出现小样本失效数据,甚至无失效数据情况。在阐述整机级、系统级复杂装备具有可靠性数据多源、数据信息不确定、连续性执行任务等特点的基础上,分别从先验信息、数据扩充和多源信息融合3个方面综述了小样本失效数据可靠性评估的研究现状,概括分析现有研究存在的不足,展望了今后复杂装备可靠性评估的发展趋势和研究重点,提出了应用贝叶斯网络表征复杂装备不确定性量化过程的新思路,开展了基于可靠性评估的集群装备选择性维修优化研究。

宽带雷达目标模拟系统在线校准技术研究

吴浩晟，潘明海，胡海鹏

针对宽带雷达目标模拟系统产生的回波信号幅相失真问题,采用在线提取幅相误差的方法对系统幅相特性进行估计,并使用有源均衡器和FIR滤波器联合校准的方法完成对回波信号幅相失真的校正。使用有源均衡器对随频率变化的插损部分进行校正,避免校准过程中信号动态范围的恶化,使用混沌粒子群算法优化设计FIR滤波器对幅度的非线性高频振荡部分的失真和相位失真进行了校正。联合校准后,宽带雷达目标模拟系统输出信号的幅度波动在1.3dB以内,群时延波动控制在2ns以内,系统的幅相特性得到了极大改善,且回波信号的动态范围没有明显的恶化。因此,这种联合校准方法可以应用到宽带雷达目标模拟系统的校准中。

卷积神经网络的软硬件协同加速技术

李欣瑶，刘飞阳，文鹏程，等

面向构建智能化航空电子系统的需求,提升有人机/无人机智能化作战水平,设计并实现卷积神经网络CNN的软硬件协同加速技术,以解决目标识别、辅助决策、自主规划等复杂问题。针对算法模型的庞大参数量与嵌入式环境有限存储资源的冲突问题,采用模型结构优化及量化算法压缩网络规模。针对复杂浮点运算与计算资源紧缺的冲突问题,基于VerilogHDL设计卷积、池化两种加速算子,采用流水线+全并行方式,以达到计算加速的目的。通过软件优化设计与硬件加速运算的协同作用,实现卷积神经网络的推理过程加速。以YOLOv3及YOLOv3-Tiny两种典型CNN为例进行加速,并在XilinxZCUFPGA评估板上进行验证。结果表明,加速后的模型与原模型对比,参数量可压缩3/4左右,YOLOv3的推理速度提升近65倍,YOLOv3-Tiny提升23倍左右。

InAlSb材料禁带宽度的温度特性研究

张宏飞，杨瑾焜，陈刚，等

基于经典Varshni模型,提出了In1-xAlxSb的能带值Eg随Al组分和温度变化的经验关系Eg(x,T),并通过已有的文献数据对该公式进行有效性的验证。实验上,采用分子束外延方法在InSb()衬底上生长p+-p+-n-n+势垒型结构的InAlSb外延层。运用高分辨率X射线衍射对材料的晶体质量及Al组分进行测试和表征,计算得出Al组分为2.8%。然后将InAlSb材料制备成红外探测器二极管并测量77~K下的光谱响应曲线,从而计算出In0.Al0.Sb材料的能带值随温度的变化关系。对比分析的结果表明:实验观察和文献数据均与理论推导基本吻合。InAlSb能带值与Al组分和温度变化关系的确定为探测器材料结构设计提供了必要的理论支撑。

一种滚转角稳定控制系统设计方法

王刚，杜亚雯，董全林

为解决滚转角稳定控制系统设计参数难以选取的问题,提出一种新的设计方法。在动力学建模与误差分析的基础上,根据滚转通道的特点对闭环特征方程进行了简化。利用传递函数标准型将控制系统设计问题转化为参数优化问题,给出了利用遗传算法综合设计指标、优化计算参数的方法。算例表明,利用遗传算法设计的滚转角稳定控制系统具有良好的性能。

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