一、机载激光测距机测距性能的数值仿真(论文文献综述)
李长俊[1](2021)在《基于Tm:YAP固体激光器自调Q脉冲输出特性研究》文中研究说明2μm波段对人眼安全且处于大气传输窗口,其应用价值引起人们高度关注。脉冲激光具有脉宽窄,峰值功率高,传输距离远等优势。自调Q是产生脉冲激光的有效手段之一。自调Q脉冲激光器具有成本低、结构紧凑、腔损耗小等特点,使其在科研、医疗等领域具有非常大的潜力。在本论文中,采用792 nm的激光二极管作为Tm:YAP激光器的泵浦源,选用掺杂浓度为5at.%的Tm:YAP激光晶体作为激光器的增益介质,通过调节腔长,实现腔模匹配,仔细调节腔镜角度,得到1.94μm自调Q脉冲的输出,并对其输出特性进行研究。具体研究内容如下:理论方面,在平面波近似下,建立Tm:YAP固体激光器自调Q脉冲输出的速率方程理论模型,通过数值仿真,优化了谐振腔的各参数,找到最佳的晶体长度、Tm3+的掺杂浓度以及输出耦合镜透过率。在此参数下得到脉宽、重频、峰值功率和单脉冲能量随泵浦功率增加的变化趋势,为实验提供了参考。实验方面,采用平凹腔的方式搭建了Tm:YAP固体激光器,输出耦合镜的曲率半径为300 mm,调节谐振腔的腔长,使连续激光光输出功率达到最大值,分析了不同透过率和不同泵浦芯径下的输出功率随泵浦功率的变化关系。再次调节腔长,在热焦距的作用下,腔长为310 mm时,通过仔细调节腔镜角度,实现了稳定的自调Q脉冲激光输出,并详细分析了其输出特性。
郭嘉民[2](2020)在《LD端面泵浦1.5μm调Q激光器输出特性的理论与实验研究》文中进行了进一步梳理LD端面泵浦1.5μm被动调Q激光器具有峰值功率高、体积小、重量轻和功耗低等突出优势,在激光测距和激光雷达领域有着广阔的应用前景。论文以研制微型人眼安全波段激光雷达为需求背景,对LD端面泵浦1.5μm调Q激光器的输出特性进行了理论和实验研究,完成了激光器关键参数的设计和输出特性的实验测试。在深入资料调研的基础上,论文梳理了1.5μm激光输出的实现方法以及相应的国内外研究现状,阐述了1.5μm调Q激光器增益介质选择的能级结构判据、物理特性判据以及Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃的发光特性,选择Er3+/Yb3+共掺杂磷酸盐玻璃和Co2+:Mg Al2O4晶体作为激光器的增益介质和调Q晶体;给出了1.5μm调Q激光器的速率方程组,推导了激光器输出单脉冲能量与脉宽公式,并据此研究了1.5μm调Q激光器的输出特性及其影响因素,实现了1.5μm调Q激光器振荡过程和输出波形的计算及仿真,确定论文所研究1.5μm调Q激光器的最佳增益介质长度为2.5mm,调Q晶体的最佳初始透过率为90%,输出耦合镜反射率R的最佳取值为85%,同时在满足以上条件的基础上尽量减少谐振腔长度和振荡光的往返损耗;利用激光器谐振腔模式匹配理论,考虑增益介质热透镜效应、平-平腔模式振荡理论以及泵浦源空间光场分布,研究了LD端面泵浦1.5μm激光器谐振腔的模匹配问题,对振荡模、泵浦模的空间交叠因子进行了计算和分析,得到了泵浦光最佳束腰位置为增益介质内距端面1mm附近。此外,还对LD端面泵浦1.5μm调Q激光器的输出特性进行了实验测试,得到其平均单脉冲能量为113.5μJ,能量不稳定度为8.48%,平均脉宽为4.4ns,其脉宽波动为5.79%,峰值功率为25.8KW,远场发散角为10.74mrad,额定工作条件下的能量转换效率为0.59%,且可在-30℃~50℃温度范围稳定工作。论文研究结果对于LD端面泵浦1.5μm被动调Q激光器的优化设计以及在激光测距和激光雷达系统中的应用有一定的参考价值。
彭海涛[3](2019)在《光子计数激光测距系统及任意波形产生的研究》文中提出激光测距由于原理简单、可靠性强、测量距离远而广泛应用于航天、测绘、军事等领域。随着应用的不断深入,人们对于激光测距系统的尺寸、精度、功耗、测距范围等方面提出了更高的要求。因此采用更小尺寸、更低功耗、能实现更高精度、更大范围测量的单光子激光测距具有特殊的意义。本文实现了基于时间相关单光子计数(Time-Correlated Single Photon Counting,TCSPC)的光子计数激光测距系统。首先从TCSPC技术中用记录脉冲飞行时间的时间数字转换技术入手,本文选择了高精度的时间数字转换芯片TDC-GP22作为时间数字转换器,并结合可编程逻辑阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)通过设计外围硬件电路和软件程序实现了高速、高精度的时间转换器,时间分辨率可达22ps。其次,针对目前对InGaAs/InP型雪崩光电二极管在自由运转模式下研究的问题,本文专门为InGaAs/InP型APD设计了电源纹波小于20 mV的高压电源模块、适用于内置半导体制冷器(Thermo Electric Cooler,TEC)且控制速度快的反馈式电桥温度控制电路、适用于外接TEC的且有大驱动电流的PID温度控制电路以及基于FPGA和高速场效应管开关的、能使探测器死时间为60ns的主动抑制电路等外围驱动电路,提升了探测器的整体性能。利用所设计的单光子探测系统对单光子探测器的参数进行了标定,并研究了雪崩光电二级管(Avalanche Photodiode,APD)性能参数和温度与偏压的关系以及参数之间的相互关系,通过分析选定性能发生突变的拐点为APD的最佳工作点,并在最佳工作点处开展了 5.4 km的激光测距实验。实验结果验证了测距方案的可行性,并在信噪比恶化的情况下通过增加叠加次数实现了抗噪性能的提升。本文还开展了利用注入锁定技术增强高次谐波的任意波形产生方案,通过注入锁定技术放大并增强高次谐波和偶次谐波,通过非线性调制产生第一和第三次谐波,两路波形经过相位和幅度调整后可合成高阶近似的三角波、矩形波、锯齿波和反锯齿波中的任一波形。相对于低阶波形,高阶波形在和理想波形的均方根误差上有很大改善。
赵文举[4](2020)在《基于智能轮胎与微波雷达的桥梁快速测试方法与系统开发》文中提出我国土木基础设施数量庞大造价昂贵,其安全服役关系国计民生。国家公路网上中小桥梁数量巨大但管养费用有限,导致部分桥梁存在重大安全隐患。基于定期检测的结构技术状况评定是评价桥梁当前服役性能的主要手段,但它以人工为主,费时费力。因此,如何实现公路网上为数众多桥梁的快速测试与诊断,是国内外迫切需要解决的关键科学问题。基于冲击振动的独特优势,本文从结构输入、输出监测以及结构识别等三方面出发,提出了一种基于智能轮胎和微波雷达的桥梁快速测试系统与方法,它通过车辆本身移动式连续激励桥梁,同时通过微波雷达非接触式测量桥梁动态位移,从而实现“边移动、边激振、边测量”的快速测试。主要研究工作如下:(1)基于多传感器信息融合的智能轮胎竖向车轮力反演。为精确识别作用于桥梁结构的移动荷载,本文考虑通过监测安装于轮胎的多传感器信息来反演竖向车桥耦合作用力。即首先通过分析研究轮胎力学特性和分析模型以及轮胎各关键参数与竖向车轮力的复杂映射关系,然后提出了一种基于LSTM深度学习算法的竖向车轮力识别方法。该方法通过前期模型训练,可实现在无明确函数关系映射情况下的竖向车轮力识别。最后基于所开发的高速轮胎试验机静止和高速实验,验证了所提议方法的可行性和有效性。(2)基于长标距应变传感的智能轮胎竖向变形连续实时测量。考虑到实际工程中已有传感器难以实现轮胎各点竖向变形实时连续测量,以及结合长标距应变“宏微观”的独特优势,基于SWIFT轮胎模型假设,改进了一种适用于轮胎等弯曲结构的共轭梁法,将其竖向变形求解问题转化为求解共轭结构弯矩问题。基于改进的共轭梁法,提出了一种基于长标距传感的轮胎竖向变形监测方案,并结合桥梁冲击监测车静止实验、冲击实验以及高速试验机轮胎滚动实验,通过与传统图像、激光等监测方法对比验证了所提议方法的可行性和有效性。最后,针对实际工程应用中长标距传感器的选取问题进行分析讨论,为其具体实施提供参考方案。(3)微波雷达测变形原理与系统开发。基于微波技术和相位干涉法,首先简要阐述了微波雷达系统组成及其测变形原理。针对实际微波雷达设备系统的研发,进行了技术方案规划和主要技术指标计算。然后,详细分析了微波雷达各分级设计方案以及软硬件实施方案。最后,根据桥梁位移监测的需求,详细分析了微波雷达在实桥工程应用中俯仰角选取方案。并通过室内精度实验和实桥实验,验证了所研发微波雷达的精度和在实桥工程应用中的可行性和有效性。(4)基于微波雷达的桥梁挠度监测与模态参数识别。以扬州北澄子河大桥为依托,在验证微波雷达多目标同步监测的同时,进一步基于环境振动下多参考点法实现桥梁结构的模态参数识别。此外,以广州南沙大桥为依托,针对微波雷达在超大跨桥梁工程中的应用提供了详细方案,并针对其测试现场桥梁净通航高度低、微波雷达测试俯仰角太小等问题,提出了一种基于多(动)参考点的微波雷达测点位移反演方法,以及详细分析讨论了极限环境下抑制和消除微波雷达“多径效应”等问题,最后与传统监测方法对比,在验证微波雷达测试结果有效性的同时,凸显出其测试效率高、测试结果丰富等优势。(5)基于微波雷达的桥梁多拉索索力同步监测。结合微波雷达非接触、多目标、远距离、高精度的优势,开展了基于微波雷达的桥梁多拉索索力同步监测,详细分析了微波雷达在拉索索力测试中可能出现的各测试工况和问题,并针对多拉索位于同一测试距离单元出现的信号混叠问题,引入一种融合变分模态分解和时频分析的单通道信号盲源分离方法,从而可实现多拉索索力的同步监测。最后以“南京眼”斜拉步行桥为依托,验证了所提议方法的可行性和有效性。(6)基于改进优化算法的桥梁结构柔度识别。在上述所提议快速测试中结构输入和输出已知后,可结合现有的结构分块冲击测试方法实现结构柔度识别。考虑到实际工程应用中微波雷达由于俯仰角的限制难以实现桥梁整体结构的同步测量,现有的结构分块冲击振动测试方案在具体实施时识别精度和计算效率上仍存在一定的局限性。本文提出了一种基于改进优化算法的结构柔度识别方法。在该方法中,结构划分为相互独立测试的子结构。然后将各子结构测试的数据集成进行整体结构柔度矩阵识别。在子结构集成方法中,本文采用基于最小势能原理和结构模态振型正交性判别子结构模态振型方向系数,并且引入量子遗传优化搜索算法,从而可实现高精度,快速识别。最后,通过实验数据成功验证了该方法的有效性。
张乐琪[5](2018)在《水下激光近程探测系统测距精度研究与误差分析》文中提出蓝绿激光在水下的测距过程十分复杂,海水信道、目标反射以及接收通道的动态范围会对回波信号的波形产生作用,出现信号展宽、延时及饱和等现象,对水下激光测距精度造成严重影响。本文通过建立水下激光测距仿真模型,对蓝绿激光在海水中的测距精度和误差展开研究。按照海水成分及光学特性,计算海水对532nm绿光的吸收和散射系数;用双向反射函数(BRDF)描述非朗伯面的目标反射特性,推导激光在海水中的目标回波功率方程;分析了在不同目标距离、入射角及海水水质下目标回波功率的变化规律及动态范围。分析了海水信道、目标倾斜角和电路参数对激光回波信号的调制特性,在此基础上,建立水下脉冲激光回波信号仿真模型,提出一种针对激光接收处理电路的系统误差仿真方法,分析不同时刻鉴别方法的系统测距精度,作为后续系统设计的依据。通过分析系统测距精度随目标距离及发射脉宽的变化规律,判定影响系统测距精度的主要误差来源。以线性化模型推导时刻鉴别抖动误差与饱和漂移误差的解析表达式,针对饱和漂移误差提出相应消减补偿误差的方法,结合复合时刻鉴别法建立饱和漂移误差补偿数学模型,并通过实验验证了饱和漂移误差补偿方法的有效性。设计制作测距电路,开展水池实验验证水下激光测距仿真模型的正确性,并根据仿真误差修正测量结果。测试结果表明,测距系统在模拟海水中的测距范围约为10m,测距精度优于±0.3m。本文通过理论分析、仿真计算以及试验相结合的方法,对水下脉冲激光测距系统开展了相关研究,研究成果可为蓝绿激光在水下近程测距中的应用提供理论依据和设计参考。
孟红波[6](2017)在《串并联式稳定平台姿态测量和控制技术研究》文中研究指明舰船在海面上航行时,会受到海浪、海风、洋流等各种海洋扰动的作用,从而引起载体产生摇摆、振动,导致载体上的光学精密仪器、武器瞄准系统、舰载雷达和通讯系统由于载体的姿态扰动无法正常工作使用。随着我国海军军事力量的现代化建设发展,水面武器装备的研究越来越重要。因此,水面武器装备急需解决的一个问题就是如何克服载体的摇摆、风阻力矩及振动等干扰影响。稳定平台是指能够使被稳定对象在外部干扰作用下相对惯性空间保持方位不变,或在指令力矩作用下能按给定规律相对惯性空间转动的装置。本文设计了一种用于舰船的串并联式稳定平台,并以此为研究对象,进行了深入的理论分析和实验研究.串并联式稳定平台由上下两层组成,下台体为并联式稳定平台,用来克服载体的姿态扰动;上台体为串联式跟踪平台,用来实现目标的实时跟踪。论文在研制一套新型串并联式稳定平台的基础上,主要对并联稳定平台进行研究,以下简称为稳定平台,并针对串并联式稳定平台系统组成、影响稳定精度的误差源、姿态测量和系统建模、控制策略和载体姿态扰动预测等关键技术进行了理论研究和实验验证。1.首先设计研制了一套串并联式稳定平台系统,既可以克服由于载体姿态扰动带来的干扰影响,又可以使跟踪设备进行实时的目标跟踪。串并联式智能稳定平台系统下台体部分为一级并联稳定平台,该平台由交流永磁伺服电机直接驱动,通过姿态测量传感器硅微陀螺进行实时测量稳定平台的俯仰和横滚角信息,反馈给高速DSP运动控制模块控制伺服驱动机构进行调节并构成闭合回路,实时克服载体姿态扰动;串并联式稳定平台系统上台体为二级串联跟踪平台,跟踪平台利用操瞄系统和倾角仪来实时测量目标的位置和跟踪平台的姿态信息,采用高速DSP运动控制模块实现上台体的回转和俯仰跟踪,从而达到跟踪平台的实时跟踪功能。详细描述了串并联智能稳定平台系统的系统组成和总体方案,并对串并联式稳定平台系统的工作原理和一级并联稳定平台的主要误差源进行了分析。2.串并联式稳定平台系统是一种要求精度高、实时性强的机电一体化设备,在对稳定平台系统结构分析和动力学的基础上,进行了运动学分析。在稳定平台系统中,硅微陀螺仪和倾角仪分别被用来测量反馈串并联式稳定平台下台体和上台体的姿态信息。针对倾角仪输出误差中存在的线性误差和非线性误差,单一的误差模型补偿已经不能满足系统要求,文中提出了一种基于最小二乘法和RBF神经网络的误差多步补偿方法。针对陀螺仪输出信号漂移,文中在前人研究基础上,对机动跟踪领域的Singer模型进行了改进优化并对陀螺信号进行直接建模,并对常规卡尔曼滤波方法进行了优化,结合交互式模型,提出了一种基于MS-IMMIKF的MEMS陀螺输出信号消噪的处理方法,研究结果表明该方法对陀螺仪的信号消噪处理可以获得较为理想的效果。3.为实现稳定平台高精度控制,建立了电流环、速度环和位置环的三环控制结构。在速度稳定环中引入了干扰观测器和灰色预测控制器,将干扰观测器和灰色预测控制器两种控制器结合应用到稳定平台系统中。前人研究表明经典干扰观测器可较好地抑制速度环中低频扰动影响,但对高频测量噪声及模型摄动的抑制效果不是很理想。针对这个问题,引入了一种改进型干扰观测器,并针对常规整数阶的干扰观测器进行了分数阶研究,将整数阶低通滤波器替换为分数阶滤波器,提出了一种基于灰色预测控制和分数阶改进干扰观测器的干扰抑制方法,并对灰色预测的预测步长和预测误差建立了参数自适应调节模块,数值仿真结果显示该控制方法不仅可以较好地抑制摩擦力矩影响和外界测量噪声干扰,而且提高了系统的响应能力。4.在稳定平台位置跟踪环中,针对串并联式智能稳定平台位置跟踪回路的时滞特性分析和载体的姿态扰动影响,提出了一种基于自适应灰色预测控制的复合控制方法(CAGPC)。通过在反馈通道中引入了灰色预测控制器,来解决系统时滞环节的影响,针对常规固定步长灰色预测和预测模型存在预测误差的弊端,提出、了一种同时调节预测步长和综合误差权值的自适应调节模块,依据控制系统实际误差和预测误差,同时调节灰色预测步长和预测误差的权值,来提高预测模型的适应性与系统的控制精度;其次针对外界干扰引入前馈补偿控制器对扰动进行抑制来改善稳定平台伺服系统的干扰抑制。最后通过数值仿真和稳定平台实验验证表明,基于自适应灰色预测控制的复合控制方法提高了稳定平台伺服系统的响应和干扰抑制能力。5.为了对载体姿态扰动进行提前预测,在前馈通道中实现超前控制,在舰船载体姿态扰动序列进行混沌特性判定的基础上,提出了一种基于灰色-混沌预测的载体姿态扰动预测方法,利用改进优化的GM(1.1)灰色预测模型对重构相空间中的重构相点L1范数演变规律进行研究,通过对L1范数预测后通过反解L1范数可得出原姿态时间序列的预测值。最后,通过数值仿真和实验对提出的方法进行了验证,结果表明所设计的串并联式智能稳定平台系统是有效的、可行的。
徐圣[7](2016)在《无人机对地目标定位及航线设计方法》文中指出当前,无人机在军事、民用范围内的应用十分广泛,针对不同的任务特点而发展出的无人机种类繁多,功能各异,标志着无人机技术进入了一个大繁荣,大发展时代。在此背景下无人机的实际应用,尤其是小型无人机的应用问题已成为一个热门的研究方向,受到了社会各界的广泛关注。无人机对地面可见目标的精确定位是无人机实际应用过程中的一个核心关键问题,将直接影响无人机任务的完成质量和效率,甚至直接决定任务的可完成性。无人机对地面可见目标精确定位的研究,对于提高小型无人机的应用价值,推进其实用化进程具有重大意义。本论文针对小型无人机对地目标定位精度较低的难题,提出了单点、多点观测定位的高精度定位方法。首先,在前人研究的基础上,对传统的单点测角定位方法进行了建模求解,对影响定位精度的飞机三轴姿态角,二自由度云台转角等参数进行了敏感性分析;针对单点定位过程中,存在角度测量误差以及目标高度未知等问题,建立了定位模型,采用多点观测,求多条视线交叉点的思想估算目标点的高度、位置等信息;通过将视线向量向水平面以及竖直平面内投影确定观测方程,提出了一种基于最小二乘法的多点定位算法,对所求状态量进行无偏估计,观测点的数量越多,定位结果收敛于某一组值。仿真结果显示,在所设定的误差条件下,多点定位精度比单点定位精度有显着提高。针对定位结果与实际位置存在偏差的问题,提出基于目标视运动分析的误差修正方法。建立了目标-飞行器系统模型,分析目标位置,飞机位置之间的动态耦合关系,利用空间解析几何知识,求解视坐标的解析表达式。针对视坐标表达式复杂,难以直接求解视运动轨迹曲线的表达式的问题,对目标视运动轨迹进行仿真分析,分析飞机位置及姿态角变化对视轨迹特性的影响。分析视轨迹特性与偏差量之间对应关系,确定相应的判断法则与计算方式,确定偏差量进行修正。考虑实际应用中由于飞行航迹的不规则性导致的视轨迹的不规则性,采用滚转角修正与飞机位置修正的方式修正每一观测点的视坐标,使其整体基本呈现为标准视轨迹。最后在仿真过程中,通过在各输入变量中加入误差,模拟实际观测所得的视轨迹。分析了偶然误差与系统误差对视轨迹的影响,以及在不同的设备测量精度条件下,该方法所能达到的最高精度。提出基于定位误差分析的航线设计方法。研究在一定的视轴角误差和飞行半径条件下,不同的飞行高度对定位精度的影响,求解出最优飞行高度,给出一系列的飞行高度和半径组合作为任务航线指标。针对视运动轨迹特性与无人机任务航迹的对应关系,对比分析圆航线与四边形航线下,视运动轨迹的辨读性,确定了以圆航线作为定位航线的主要依据。最后设计了目标定位软件和飞行实验方案,目的在于在后续的飞行实验中,验证多点定位算法的定位精度;验证基于视轨迹修正的偏差修正方法的有效性,同时利用飞行数据对修正因子进行进一步的修正。验证最优飞行航线。
姚蕴秩[8](2017)在《辅腔泵浦高功率铒镱共掺光纤放大器研究》文中研究指明铒镱共掺光纤放大器(EYDFA)的输出在1.5μm波段,这个波段的激光不仅具有较低的光纤传输损耗和大气传输损耗,还有着相对较好的“人眼安全”特性。由于这些特点,高功率铒镱共掺光纤放大器在光通信、军事、医疗等诸多领域有着重要的应用价值。现有的研究表明,镱波段放大的自发辐射(ASE)是限制放大器实现高功率输出的主要因素。针对这一问题,本文提出了一种抑制镱波段ASE的方法——辅腔泵浦法,建立了其理论模型,并进行了系统的理论和实验研究。本论文的主要研究内容如下:1.提出一种新型的抑制镱波段ASE的方法——辅腔泵浦法。在传统铒镱共掺光纤放大器理论模型的基础上,综合考虑引入辅腔后的边界条件,建立了辅腔泵浦铒镱共掺光纤放大器的理论模型,提出一种高效、稳定的求解该模型的算法——边界修正算法,并编制了MATLAB程序。2.基于数值仿真对辅腔泵浦高功率铒镱共掺光纤放大器进行了系统的理论研究。分析了辅腔谐振波长、泵浦方式、泵浦功率和输入信号波长对放大器性能的影响,并将辅腔泵浦法与之前见诸报道的镱波段辅助信号法进行了对比研究。结果表明,在提高效率、缩短增益光纤长度、提高稳定性和优化增益平坦性等方面辅腔泵浦法均具有明显优势。3.对辅腔泵浦铒镱共掺光纤放大器进行了实验研究。对其输出特性、光谱特性和增益特性进行了分析。采用976nm半导体激光器作为泵浦源,在17W泵浦功率下,对波长1550nm、输入功率100mW的信号进行放大,得到了最高7.25W的激光输出,斜率效率达45.6%,光信噪比约50.6dB。信号波长在1534nm-1568nm变化时,增益平坦度为0.12dB。研究结果表明,通过合理选择镱波段谐振波长和优化增益光纤长度,谐振腔中的镱波段激光振荡可以有效抑制镱波段ASE及其导致的自激振荡,并且由于增益光纤对腔内振荡的重吸收,可以将更多能量转移给铒波段信号,从而可以显着提高放大器的泵浦转换效率。因此,辅腔泵浦法是一种非常有前景的实现铒镱共掺光纤放大器高功率输出方法。
柳鸣[9](2016)在《单兵武器火控多参数检测系统及关键技术研究》文中研究说明随着光电技术的飞速发展,单兵武器火控作战系统已成为国家安全依赖的战略性需求,是未来高科技反恐战争与局部战争依赖的一种高新技术产品。在目前高强度电子对抗条件下,单兵武器火控作战系统作为未来理想单兵战斗武器,将突击步枪、榴弹发射器与火控设备合一,摒弃了传统的视轴与目标简单对准的射击原理,具有昼夜观瞄、测距、环境温度探测和步枪弹/榴弹瞄准点自动装表、信息输出等功能,以其精确打击目标的优势被广泛应用于军事领域。目前,单兵武器火控系统性能参数检测手段却很落后,部分参数的检测方法尚处于靶场立靶的主观测量,无法满足现阶段高性能的单兵武器火控设备的检测需求。因此,根据单兵武器火控多参数检测现状,本文针对某型单兵武器火控设备的弹道装表解算精度、瞄准点移动精度、瞄准点移动范围,火控设备的测距精度、作用距离、枪目角测量精度、环境温度测温精度等多参数的检测问题,开展了单兵武器火控多参数检测系统及关键技术研究,对提高我国单兵武器火控作战系统的整体性能具有重要意义。通过查阅大量国内外相关文献资料,研究了单兵武器火控设备组成与各部分功用。在此基础上,系统总结了检测系统的研究背景、目的意义及其国内外研究现状。在研究半实物模拟技术的基础上,针对单兵武器火控多参数的检测需求,给出了检测系统的总体设计方案、技术指标、系统组成与各部分功用;重点研究了弹道解算装表精度的检测原理、测试流程及瞄准点移动量的检测原理。基于角运动模拟技术,采用俯仰回转台模拟火控设备精准射击姿态时的枪目角。根据技术指标完成了俯仰回转台的整体结构设计、电机的选取与轴系尺寸设计,在此基础上,研究其控制方案;采用变密度法的拓扑优化方法对俯仰回转台进行最小质量结构优化。利用有限元分析方法,对转台进行自重、模态、热(冷)变形、频率响应进行分析,确保枪目角模拟分系统在野外靶场环境下的使用可靠性与环境适应性。采用计数器法与时幅转化相结合的方法,研究了激光回波大气传输距离模拟技术,其模拟距离将作为弹道装表解算精度检测的测距信息真值。针对距离模拟完成了该模拟器的接收模块驱动电路设计、高精度延时模块的软件核心程序与斜坡延时电路设计、辐射模块激光器驱动电路设计;采用MODTRAN大气传输数据库与半波片和偏振片组合的方法,进行了激光大气传输回波能量模拟技术的研究。在激光回波功率数学模型基础上,完成了激光辐射模块激光器功率的选取与准直物镜设计,通过调用MODTRAN大气传输数据库确定国军标GJB2241A中仲裁试验中能见度距离、温度湿度、气压等标准大气环境参数,依据这些参数计算激光大气传输透过率,并采用半波片和偏振片组合实现了模拟器辐射模块透过率01之间高精度连续变化,结合毛玻璃以实现激光在大气传输后回波能量大小与分布的复现。针对火控瞄具瞄准点移动量的测量,建立了基于机器视觉判读的检测数学模型。为同时满足瞄准点移动精度与移动范围两项指标高分辨率、大视场的检测需求,借助MATLAB仿真分析软件计算变焦镜头各组态初始参数,采用ZEMAX完成了CCD相机变焦镜头的设计;针对光学设计完成后的大视场时短焦组态下的畸变现象,提出了基于直线特征的视场仪棋盘格分划畸变校正方法,将带权重因子的弯曲测度做为指标函数,离图像中心不同距离的曲线给予不同的权重值,作为求取最终畸变参数的目标函数,在最小化目标函数过程中求解出最优畸变系数进而校正畸变;研究了火控瞄具箭头靶标的机器视觉识别方法。依据-40oC+60oC的瞄准点移动量检测工作温度指标,进行了变焦镜头热光学特性分析与挠性压圈被动消热差结构优化研究。手动划分高质量的六面体网格进行仿真建模,并考虑了硫化胶层(RTV)对镜头热光学特性的影响。提出了一种挠性压圈的被动消热差结构,并通过优化挠性压圈的结构参数,使得光机结构在轴向温变位移可控。结合Zernike多项式拟合优化后的光机结构在温度变化后各组元镜片面形,通过ZEMAX分析温度载荷下的变焦镜头的成像质量。通过温度应力可靠性实验对热光学分析结果与变焦镜头的温度适应能力进行验证。全面分析了检测系统各参数检测的检测精度,完成了相应的检测精度验证试验,结果表明所研究的单兵武器火控多参数检测系统是正确可行的。
李骏[10](2016)在《一种水面无人艇运动模式辨识系统的研究》文中认为本论文的核心内容是提出一种水面无人艇运动多目标系统辨识方法,并通过模型试验计算分析验证该方法的正确性。分别以横摇角速度、纵摇角速度、横向速度和回转角速度的误差函数建立横摇运动、纵摇运动和操纵运动的损失函数,再以分目标乘除法构造无人艇多目标辨识最优化问题的评价函数,将无人艇多目标辨识问题转化成求解评价函数极小值问题,最后采用遗传算法求解出最优解。为了进行模型试验,笔者设计了一艘三体船无人艇,完成三体船无人艇模型制作,并进行了推进系统和操纵系统设计安装。利用MSComm串口控件设计了一套无人艇模型试验运动数据采集系统,可以实时采集水面无人艇三轴加速度、三轴角速度、三轴方向位移以及舵角等运动参数。分别进行了无人艇静水横摇衰减试验、静水纵摇衰减试验和自由自航操纵性试验,得到该无人艇模型运动过程的角度、角速度、速度、加速度以及舵角等试验数据,以横摇运动平衡方程、纵摇运动平衡方程以及平面线性操纵性方程为数学模型,用Visual Basic编译辨识软件,将试验数据导入辨识软件求解出待辨识参数(即水动力导数),从而得出无人艇运动方程。对单个运动方程进行辨识计算分析,验证了单个方程的辨识可靠性,讨论了不同权重下无人艇运动多目标辨识计算,通过对运动进行预报,分析计算预报值与试验值之间的相对误差和相关系数,误差基本在10%以内,相关系数均在0.9以上,可知预报值与试验值吻合良好。论文最后介绍和验证小波分析用于船模试验数据去噪方法的可靠性。本文用db4小波函数对无人艇试验数据进行去噪处理,并对处理后的数据进行辨识计算与未经过处理的数据辨识结果进行对比,验证了该方法的可靠性。主要工作如下:1、根据母型船改造法设计了三体船主船体,并制作了一艘两米长的无人艇模型,对船体的稳性和自扶正进行了校核;设计、安装了无人艇的推进系统和操纵系统,选定MAU型三叶螺旋螺旋桨,计算了最佳转速为2800r/s;对舵叶数目、舵的型线和水动力进行了计算,舵机选型进行了校核。2、根据最小二乘法,以误差准则建立操纵运动、横摇运动和纵摇运动系统辨识损失函数;再根据多目标最优化原理,利用子目标乘除法以幂指数加权乘积形式构建了总辨识目标函数。基于遗传优化算法构造多目标系统辨识算法,并用VB语言编译了一套多目标系统辨识程序。3、利用RS232串口、MSComm控件,编译VB程序实现了PC与传感器之间的通讯;设计了无人艇运动数据采集系统,主要包括主要传感器、激光测距仪和MTi,可同时实时采集无人艇运动的角度、角速度、加速度、位移等运动参数。并通过对比MTi用户程序验证了数据采集系统采集的数据的可靠性。4、进行了无人艇多目标运动试验,包括静水横摇衰减实验、静水纵摇衰减实验和船模自由自航操纵实验,对试验数据进行了处理计算分析。在对静水横摇衰减实验数据分析过程中,发现了三体船在做静水横摇衰减运动时,会在第五个周期时出现“停顿”现象,笔者对产生这一现象进行了简单分析。在进行多目标综合辨识之前,笔者对每个子目标进行了单独辨识,对其辨识精度进行了分析,得出无人艇横摇方程、纵摇方程、横漂方程和回转方程单独辨识精度都在可接收范围内。最后从权重、压载和扰动三个方面,对无人艇多目标综合辨识进行了计算分析。5、基于塔式快速分解算法用VB语言编译了一套小波去噪程序,应用于无人艇运动数据的去噪。对去噪前和去噪后的数据进行了辨识计算对比,计算结果表明小波去噪提高了系统辨识的精度,验证了小波去噪在无人艇运动辨识中应用的有效性。
二、机载激光测距机测距性能的数值仿真(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、机载激光测距机测距性能的数值仿真(论文提纲范文)
(1)基于Tm:YAP固体激光器自调Q脉冲输出特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题的研究背景及意义 |
1.2 2 μm固体激光器的应用 |
1.2.1 激光医疗 |
1.2.2 激光雷达 |
1.2.3 激光测距 |
1.2.4 光电对抗 |
1.3 调Q激光器的国内外研究进展 |
1.3.1 主动调Q固体激光器研究进展 |
1.3.2 被动调Q固体激光器研究进展 |
1.3.3 自调Q固体激光器研究进展 |
1.4 本论文的主要内容 |
第二章 调Q技术及Tm:YAP热焦距模拟 |
2.1 调Q技术 |
2.1.1 调Q原理 |
2.1.2 调Q方法 |
2.2 自调Q产生机理分析 |
2.2.1 双掺晶体自调Q机理分析 |
2.2.2 单掺晶体自调Q机理分析 |
2.3 Tm:YAP晶体介绍 |
2.3.1 Tm:YAP晶体的吸收谱线 |
2.3.2 Tm:YAP晶体的荧光谱线 |
2.4 Tm:YAP热焦距模拟 |
2.5 本章小结 |
第三章 Tm:YAP自调Q输出特性数值模拟 |
3.1 速率方程模型建立 |
3.2 速率方程数值模拟 |
3.3 参数优化 |
3.3.1 不同掺杂浓度对自调Q脉冲输出特性的影响 |
3.3.2 不同晶体长度对自调Q脉冲输出特性的影响 |
3.3.3 不同输出镜透过率对自调Q脉冲输出特性的影响 |
3.4 最佳参数下的输出特性 |
3.5 本章小结 |
第四章 Tm:YAP固体激光器自调Q的实验研究 |
4.1 引言 |
4.2 Tm:YAP激光器连续光的输出特性研究 |
4.2.1 实验装置 |
4.2.2 连续输出特性分析与讨论 |
4.3 Tm:YAP激光器的自调Q脉冲输出特性研究 |
4.3.1 Tm:YAP激光器的自调Q脉冲输出特性 |
4.3.2 Tm:YAP自调Q脉冲输出的光谱特性 |
4.4 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 问题与展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况 |
致谢 |
(2)LD端面泵浦1.5μm调Q激光器输出特性的理论与实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 非线性效应获得1.5μm激光输出研究 |
1.2.2 激光振荡实现1.5μm激光输出研究 |
1.3 本文的主要研究内容 |
2 1.5μm调Q激光器增益介质和调Q晶体的选择 |
2.1 增益介质选择 |
2.1.1 激光器增益介质选择的能级结构判据 |
2.1.2 激光器增益介质选择的物理特性判据 |
2.2 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃的发光特性 |
2.2.1 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺的磷酸盐玻璃的吸收与发射光谱 |
2.2.2 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺的磷酸盐玻璃的吸收截面和发射截面 |
2.3 调Q晶体的选择 |
2.3.1 调Q晶体的选择依据 |
2.3.2 1.5μm激光器被动调Q晶体的选择 |
2.4 本章小结 |
3 基于速率方程的1.5μm调Q激光器输出特性及影响因素研究 |
3.1 1.5μm调Q激光器输出单脉冲能量与脉宽公式的理论推导 |
3.1.1 1.535μm激光晶体中的离子跃迁和能量转移过程 |
3.1.2 1.535μm被动调Q激光器的速率方程 |
3.1.3 激光器输出单脉冲能量与脉冲宽度计算 |
3.2 影响1.5μm调Q激光器输出特性的因素研究 |
3.2.1 调Q晶体开关速度对输出脉冲参数的影响 |
3.2.2 谐振腔长度对输出脉冲参数的影响 |
3.2.3 增益介质长度对输出脉冲参数的影响 |
3.2.4 振荡光往返损耗对输出脉冲参数的影响 |
3.2.5 初始透过率与输出镜反射率对输出脉冲参数的影响 |
3.3 1.5μm调Q激光器振荡过程及输出脉冲波形仿真 |
3.4 本章小结 |
4 LD端面泵浦1.5μm激光器谐振腔模匹配特性研究 |
4.1 激光器谐振腔模式匹配理论 |
4.2 1.5μm激光器振荡模的空间分布研究 |
4.2.1 谐振腔热透镜效应对振荡模束腰的影响 |
4.2.2 振荡模空间场强分布的计算与分析 |
4.3 LD端面泵浦1.5μm激光器泵浦模分布的研究 |
4.3.1 激光二极管输出光束的空间分布 |
4.3.2 增益介质中泵浦光的空间分布计算和分析 |
4.4 LD端面泵浦1.5μm激光器谐振腔模匹配的计算与分析 |
4.5 本章小结 |
5 LD端面泵浦Er~(3+)/Yb~(3+)共掺磷酸盐玻璃激光器的实验研究 |
5.1 LD端面泵浦1.5μm调Q激光器实验装置 |
5.1.1 泵浦源 |
5.1.2 整形透镜 |
5.1.3 LD端面泵浦1.5μm调Q激光器的结构 |
5.1.4 激光晶体和调Q晶体 |
5.1.5 测试仪器 |
5.2 1.5μm调Q激光器的输出脉冲参数的实验测试 |
5.2.1 激光器输出单脉冲能量及稳定性 |
5.2.2 额定工作条件下的能量转换效率 |
5.2.3 激光器输出光斑及光束发散角 |
5.2.4 激光器输出单脉冲宽度及稳定性 |
5.2.5 激光器输出单脉冲能量的温度稳定性 |
5.3 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(3)光子计数激光测距系统及任意波形产生的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 单光子激光测距的概述 |
1.2 基于单光子计数测距的关键技术 |
1.2.1 TCSPC技术原理 |
1.2.2 单光子探测器 |
1.2.3 时间数字转换器 |
1.3 任意波形产生概述 |
1.4 本文主要内容和创新点 |
第2章 基于TDC-GP22的时间数字转换器的实现 |
2.1 时间数字转换器的原理 |
2.2 时间数字转换的实现方案 |
2.2.1 TDC-GP22的硬件电路设计 |
2.2.2 TDC-GP22的硬件程序设计 |
2.2.3 测量结果和误差补偿 |
2.3 本章小结 |
第3章 单光子探测系统 |
3.1 单光子探测器的原理和关键技术 |
3.1.1 单光子探测器的原理 |
3.1.2 单光子探测的关键技术 |
3.2 基于InGaAs(P)/InP自由运转模式下单光子探测器 |
3.2.1 整体结构 |
3.2.2 高压电源的产生 |
3.2.3 温控的实现 |
3.2.4 主动抑制电路 |
3.2.5 数据采集模块 |
3.3 本章小结 |
第4章 单光子探测器性能分析和应用 |
4.1 单光子探测器参数的标定 |
4.1.1 暗计数的标定 |
4.1.2 后脉冲的标定 |
4.1.3 探测效率的标定 |
4.1.4 探测器性能的相互关系 |
4.1.5 时间抖动的标定方法 |
4.2 单光子计数激光测距实验 |
4.2.1 单光子激光测距实验系统 |
4.2.2 InGaAs型APD和InP型APD测距实验对比 |
4.2.3 噪声对测距结果的影响 |
4.3 本章小结 |
第5章 基于注入锁定增强高次谐波的任意波形产生 |
5.1 注入锁定增强高次谐波的任意波形产生的原理 |
5.1.1 高阶矩形波的产生 |
5.1.2 高阶三角波的产生 |
5.1.3 高阶锯齿波和反锯齿波的产生 |
5.2 多波形产生实验结果分析 |
5.2.1 产生的高阶方波结果分析 |
5.2.2 产生的高阶三角波结果分析 |
5.2.3 产生的高阶锯齿波和反锯齿波结果分析 |
5.3 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 不足与展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(4)基于智能轮胎与微波雷达的桥梁快速测试方法与系统开发(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 桥梁快速测试 |
1.3 竖向车轮力测量相关研究 |
1.4 微波雷达测变形相关研究 |
1.5 桥梁结构模态分析理论相关研究 |
1.6 本文研究目标与研究内容 |
1.6.1 研究目标 |
1.6.2 研究内容 |
第2章 基于多传感器信息融合的智能轮胎竖向车轮力识别 |
2.1 引言 |
2.2 轮胎力学特性与分析模型 |
2.1.1 轮胎力学特性 |
2.1.2 轮胎力学分析模型 |
2.3 研究框架 |
2.4 轮胎参数与竖向车轮力的映射关系 |
2.4.1 竖向变形与竖向车轮力的映射关系 |
2.4.2 轮胎转速与竖向车轮力的映射关系 |
2.4.3 轮胎胎压与竖向车轮力的映射关系 |
2.4.4 运动状态下轮胎多参数耦合与竖向车轮力映射关系 |
2.5 基于LSTM深度学习算法的竖向车轮力识别 |
2.6 实验验证 |
2.6.1 实验设计与测试方案 |
2.6.2 轮胎稳态实验结果分析 |
2.6.3 轮胎非稳态实验结果分析 |
2.6.4 讨论 |
2.7 本章小结 |
第3章 基于长标距应变传感的智能轮胎竖向变形连续测量 |
3.1 引言 |
3.2 长标距应变传感与实验制备 |
3.3 理论推导 |
3.3.1 适用于理论推导的轮胎简化模型及研究框架 |
3.3.2 适用于轮胎简化模型的改进共轭梁法 |
3.4 智能桥梁冲击车轮胎静态实验 |
3.4.1 实验制备与方案设计 |
3.4.2 静态实验结果分析 |
3.4.3 轮胎静态冲击试验结果分析 |
3.5 轮胎运动实验与讨论分析 |
3.5.1 轮胎高速实验 |
3.5.2 传感器优化分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 微波雷达测变形原理与系统开发 |
4.1 引言 |
4.2 微波雷达系统组成与工作原理 |
4.2.1 微波雷达系统组成 |
4.2.2 微波雷达测变形原理 |
4.3 技术方案与主要技术指标研究 |
4.3.1 技术方案 |
4.3.2 主要技术指标计算 |
4.4 微波雷达分机设计方案 |
4.4.1 收发天线 |
4.4.2 发射机 |
4.4.3 接收机 |
4.4.4 信号处理机 |
4.4.5 辅助单元与显控单元 |
4.4.6 微波雷达整机结构方案 |
4.5 实验验证分析 |
4.5.1 雷达视线位移与被测目标竖向位移换算角度影响分析 |
4.5.2 郑州刘江黄河公路大桥实验验证 |
4.5.3 微波雷达室内精度实验验证 |
4.5.4 桥梁变形现场实验验证 |
4.6 本章小结 |
第5章 基于微波雷达的桥梁变形监测与模态参数识别 |
5.1 引言 |
5.2 工程实例一:扬州北澄子河大桥 |
5.2.1 桥梁概况及测试方案 |
5.2.2 研究框架 |
5.2.3 结构变形监测 |
5.2.4 结构模态参数识别 |
5.3 工程实例二:广州南沙大桥 |
5.3.1 桥梁概况 |
5.3.2 索塔现场测试与结果分析 |
5.3.3 桥梁 L/2 截面现场测试与结果分析 |
5.3.4 桥梁3L/8 截面现场测试与结果分析 |
5.3.5 桥梁跑车实验与结果分析 |
5.3.6 环境振动下吊杆群各吊杆测试与结果分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 基于微波雷达的桥梁多拉索时变索力同步监测 |
6.1 引言 |
6.2 基于微波雷达的桥梁多拉索时变索力同步监测方法 |
6.2.1 研究方案与框架 |
6.2.2 基于微波雷达的拉索时变索力监测方法 |
6.2.3 融合VMD与时频分析的信号盲源分离方法推导 |
6.3 “南京眼”斜拉步行桥实验 |
6.3.1 桥梁概况与实验布置 |
6.3.2 Case1 实验结果分析 |
6.3.3 Case2 实验结果分析 |
6.3.4 Case3 实验结果分析 |
6.3.5 Case4 实验结果分析 |
6.4 本章小结 |
第7章 基于改进优化算法的桥梁结构柔度识别 |
7.1 引言 |
7.2 基于智能轮胎与微波雷达的桥梁结构柔度识别理论 |
7.2.1 研究框架 |
7.2.2 理论推导 |
7.3 基于IQGA的桥梁结构柔度识别方法 |
7.3.1 研究框架 |
7.3.2 改进的量子遗传算法判别方法 |
7.4 实例 |
7.4.1 实验室钢梁——混凝土组合桥面板试验结构 |
7.4.2 三跨连续刚构桥数值验证 |
7.5 结论 |
第8章 结论与展望 |
8.1 本文主要成果与创新 |
8.2 研究展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文 |
致谢 |
(5)水下激光近程探测系统测距精度研究与误差分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 激光水下传输特性研究现状 |
1.2.2 脉冲激光测距技术研究现状 |
1.3 主要研究内容 |
2 水下脉冲激光测距数学模型建立 |
2.1 水下脉冲激光测距原理 |
2.2 激光在海水中的传输特性 |
2.2.1 海水吸收系数 |
2.2.2 海水散射系数 |
2.3 目标表面光学特性 |
2.3.1 双向反射分布函数(BRDF) |
2.3.2 激光雷达截面(LRCS) |
2.4 水下脉冲激光回波功率方程 |
2.5 水下激光测距影响因素分析 |
2.5.1 目标距离的影响 |
2.5.2 海水水质的影响 |
2.5.3 目标倾斜角的影响 |
2.6 本章小结 |
3 水下激光测距回波信号及测距精度仿真 |
3.1 基于Simulink电路仿真方法 |
3.2 激光回波信号的数学模型 |
3.2.1 海水对激光回波信号的调制 |
3.2.2 目标倾斜角对激光回波信号的调制 |
3.2.3 激光接收电路对激光回波信号的调制 |
3.3 水下激光测距回波信号仿真模型 |
3.3.1 接收电路系统噪声 |
3.3.2 基于恒比定时法的仿真模型 |
3.3.3 基于高通容阻法的仿真模型 |
3.4 水下激光测距回波信号仿真 |
3.4.1 仿真参数设置 |
3.4.2 回波信号仿真结果 |
3.4.3 目标距离的影响分析 |
3.4.4 发射脉宽的影响分析 |
3.5 本章小结 |
4 水下脉冲激光测距系统误差分析及补偿 |
4.1 时刻鉴别抖动误差分析 |
4.2 饱和漂移误差分析及误差补偿方法 |
4.2.1 饱和漂移误差分析 |
4.2.2 基于信号峰值的误差补偿法 |
4.2.3 基于复合时刻鉴别的误差补偿法 |
4.3 饱和漂移误差补偿实验 |
4.3.1 漂移误差补偿模型验证 |
4.3.2 系统测距精度 |
4.4 本章小结 |
5 水下脉冲激光测距电路设计及系统测试实验 |
5.1 系统总体设计 |
5.2 测距电路功能模块设计 |
5.2.1 时刻鉴别模块设计 |
5.2.2 测时模块设计 |
5.3 系统标校实验 |
5.3.1 时刻鉴别电路参数标校 |
5.3.2 预鉴别器阈值设置 |
5.3.3 处理电路延时测量 |
5.4 系统测距实验 |
5.5 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(6)串并联式稳定平台姿态测量和控制技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外稳定平台研究情况 |
1.2.1 国外发展现状 |
1.2.2 国内发展现状 |
1.3 稳定平台系统中关键技术的研究现状 |
1.3.1 稳定平台控制方法 |
1.3.2 陀螺仪输出信号处理 |
1.3.3 载体姿态扰动预测方法 |
1.4 论文的组织结构 |
2 串并联式稳定平台总体系统和误差源分析 |
2.1 系统总体结构和工作原理 |
2.2 稳定平台机械结构及组成 |
2.2.1 总体机械结构 |
2.2.2 一级并联稳定平台结构及功能 |
2.2.3 二级串联跟踪平台结构及功能 |
2.3 稳定平台控制系统和主要硬件组成 |
2.3.1 控制系统结构分析 |
2.3.2 主要硬件组成 |
2.4 误差源分析 |
2.4.1 机械谐振 |
2.4.2 非线性摩擦干扰 |
2.4.3 陀螺仪误差影响 |
2.4.4 载体姿态扰动 |
2.5 本章小结 |
3 串并联式稳定平台系统动力学和控制模型分析 |
3.1 串并联式稳定平台系统动力学分析 |
3.1.1 坐标系建立 |
3.1.2 坐标系变换 |
3.1.3 稳定平台并联机构实现稳定的运动学原理 |
3.2 稳定平台运动学分析 |
3.2.1 运动学逆解 |
3.2.2 并联平台雅可比矩阵 |
3.3 稳定平台控制系统建模分析 |
3.3.1 稳定平台伺服系统控制结构 |
3.3.2 电机数学模型 |
3.3.3 逆变器传递函数 |
3.3.4 电流环数学模型及控制参数整定 |
3.3.5 速度环数学模型及控制参数整定 |
3.3.6 位置环控制模型及控制参数整定 |
3.4 本章小结 |
4 串并联式稳定平台姿态测量传感器信号处理方法 |
4.1 倾角仪的使用安装和误差成因分析 |
4.2 倾角仪误差补偿方法 |
4.2.1 最小二乘法补偿 |
4.2.2 RBF神经网络补偿 |
4.2.3 倾角仪标定实验 |
4.3 陀螺仪信号建模分析及滤波方法研究 |
4.3.1 常规卡尔曼滤波 |
4.3.2 机动目标跟踪Singer模型建模 |
4.3.3 基于Modified Singer模型的陀螺输出建模 |
4.3.4 基于MS-IMMIKF的MEMS陀螺输出信号消噪处理 |
4.4 陀螺仪滤波数值仿真及试验分析 |
4.4.1 静态验证 |
4.4.2 动态验证 |
4.4.3 静态稳定试验 |
4.4.4 动态稳定试验 |
4.5 本章小结 |
5 稳定平台速度环干扰抑制补偿策略 |
5.1 串并联式稳定平台中稳定回路传统控制方法分析 |
5.2 传统干扰观测器设计分析 |
5.3 分数阶改进型干扰观测器设计 |
5.3.1 分数阶改进型干扰观测器结构 |
5.3.2 分数阶Q滤波器设计 |
5.4 速度环稳定回路灰色预测控制方法 |
5.4.1 灰色预测理论 |
5.4.2 灰色预测控制器设计 |
5.4.3 参数自适应调节模块的设计 |
5.4.4 基于自适应灰色预测的分数阶改进干扰观测器 |
5.5 数值仿真及实验 |
5.5.1 阶跃信号跟踪 |
5.5.2 连续信号跟踪 |
5.5.3 稳定平台试验 |
5.6 本章小结 |
6 基于灰色-混沌预测姿态扰动的稳定平台复合控制方法 |
6.1 稳定回路时滞分析 |
6.2 稳定平台跟踪回路自适应灰色预测控制 |
6.2.1 自适应灰色预测控制结构 |
6.2.2 灰色GM(1.1)模型 |
6.2.3 自适应调节模块 |
6.3 前馈控制器设计 |
6.4 稳定平台载体扰动姿态预测方法 |
6.4.1 混沌时间序列判定 |
6.4.2 重构相空间 |
6.4.3 嵌入维数m和时间延迟τ的选取 |
6.4.4 灰色GM(1.1)的改进优化 |
6.4.5 扰动预测实验研究及分析 |
6.5 基于姿态扰动预测的稳定平台复合控制策略 |
6.6 仿真及实验研究 |
6.6.1 系统阶跃响应 |
6.6.2 系统输入正弦信号 |
6.6.3 系统输入复杂信号 |
6.7 本章小结 |
7 串并联式稳定平台动静态稳定实验及分析 |
7.1 串并联式稳定平台原理样机及实验系统组成 |
7.1.1 串并联式稳定平台整体原理样机及指标 |
7.1.2 室内实验控制系统硬件组成 |
7.2 控制系统软件设计 |
7.2.1 软件编译环境概述 |
7.2.2 软件流程框图 |
7.3 串并联式稳定平台实验准备 |
7.3.1 原理样机机械结构自检测试 |
7.3.2 一级并联稳定平台位置误差补偿实验 |
7.4 一级并联稳定平台室内稳定实验 |
7.4.1 静态稳定实验 |
7.4.2 动态稳定实验 |
7.5 本章小结 |
8 总结及展望 |
8.1 论文总结 |
8.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(7)无人机对地目标定位及航线设计方法(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 无人机应用背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国内研究现状 |
1.2.2 国外研究现状 |
1.3 论文主要工作 |
第二章 基于单点-多点观测的无人机对地目标定位方法 |
2.1 无人机无源单点定位方法 |
2.1.1 坐标系定义 |
2.1.2 齐次坐标变换 |
2.1.3 无人机单点定位方法及误差分析 |
2.2 基于最小二乘法的无人机多点定位方法 |
2.2.1 无人机多点定位方法 |
2.2.2 无人机多点定位误差分析 |
2.3 本章小结 |
第三章 基于视运动分析的定位误差修正方法 |
3.1 目标-飞行器系统模型 |
3.1.1 目标-飞行器系统建模 |
3.1.2 视坐标解析解 |
3.2 目标周视运动轨迹仿真分析 |
3.2.1 目标周视运动仿真分析 |
3.2.2 基于目标周视运动特性的误差修正方法 |
3.3 目标周视运动轨迹补偿方法 |
3.3.1 基于滚转角的轨迹修正 |
3.3.2 基于飞机位置的轨迹修正 |
3.4 目标视轨迹误差分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 无人机对地目标定位航线设计方法 |
4.1 基于单点定位误差分析的航线指标设计 |
4.1.1 视轴俯仰角误差分析 |
4.1.2 视轴方位角误差分析 |
4.1.3 视轴角误差分析 |
4.2 圆航线与四边形航线视运动轨迹对比 |
4.2.1 高度偏差时的视运动对比分析 |
4.2.2 一般情况下的视运动对比分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 飞行实验设计 |
5.1 目标定位软件方案设计 |
5.1.1 软件功能设计 |
5.1.2 软件界面设计 |
5.2 飞行实验任务设计 |
5.3 本章小结 |
结束语 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
(8)辅腔泵浦高功率铒镱共掺光纤放大器研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 激光的诞生 |
1.2 光纤通信与激光放大技术 |
1.3 光纤放大器 |
1.3.1 掺铒光纤放大器 |
1.3.2 铒镱共掺光纤放大器 |
1.3.3 光纤放大器的性能参数指标 |
1.4 双包层光纤技术 |
1.4.1 双包层光纤结构 |
1.4.2 双包层光纤泵浦耦合技术 |
1.5 高功率铒镱共掺光纤放大器的应用 |
1.6 高功率铒镱共掺光纤放大器的发展 |
1.6.1 早期高功率EYDFA的研究情况 |
1.6.2 镱波段放大的自发辐射问题及其抑制方法 |
1.6.3 光纤光栅反馈法与辅腔泵浦法 |
1.7 选题意义、研究内容及主要创新点 |
第2章 辅腔泵浦高功率铒镱共掺光纤放大器的理论基础 |
2.1 铒镱共掺系统的能级结构 |
2.2 辅腔泵浦铒镱共掺光纤放大器的理论模型 |
2.2.1 速率方程 |
2.2.2 功率传输方程与边界条件 |
2.3 辅腔泵浦高功率铒镱共掺光纤放大器的数值模拟方法 |
2.3.1 理论模型的求解 |
2.3.2 边界修正算法 |
2.4 本章小结 |
第3章 辅腔泵浦高功率铒镱共掺光纤放大器的理论研究 |
3.1 数值仿真中EYDFA结构与参数设置 |
3.2 辅腔泵浦高功率EYDFA的数值仿真 |
3.2.1 辅腔谐振波长对辅腔泵浦高功率EYDFA性能的影响 |
3.2.2 辅腔泵浦高功率EYDFA的功率演化和Yb-ASE光谱 |
3.2.3 泵浦方式对辅腔泵浦高功率EYDFA性能的影响 |
3.2.4 泵浦功率对辅腔泵浦高功率EYDFA性能的影响 |
3.2.5 输入信号波长对辅腔泵浦高功率EYDFA性能的影响 |
3.3 本章小结 |
第4章 辅腔泵浦高功率铒镱共掺光纤放大器的实验研究 |
4.1 信号源的特性参数 |
4.2 预放大级的结构及特性参数 |
4.3 光纤光栅反馈高功率铒镱共掺光纤放大器的实验研究 |
4.3.1 主放大级实验结构 |
4.3.2 实验结果与分析 |
4.4 辅腔泵浦高功率铒镱共掺光纤放大器的实验研究 |
4.4.1 主放大级实验结构 |
4.4.2 实验结果与分析 |
4.4.3 两种铒镱共掺光纤放大器的比较 |
4.5 实验小结 |
第5章 总结与展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(9)单兵武器火控多参数检测系统及关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 概述 |
1.1.2 单兵火控设备 |
1.2 课题来源及目的意义 |
1.3 武器火控检测系统的国内外研究现状 |
1.3.1 武器火控检测系统国外研究现状 |
1.3.2 武器火控检测系统国内研究现状 |
1.4 检测系统技术指标与性能要求 |
1.5 主要研究内容 |
1.6 本章小结 |
第2章 基于半实物模拟技术的检测系统总体设计 |
2.1 半实物模拟技术概述 |
2.2 系统组成及多参数检测原理 |
2.2.1 系统组成 |
2.2.2 弹道装表解算精度检测原理 |
2.2.3 瞄准点移动量检测原理 |
2.3 本章小结 |
第3章 枪目角模拟分系统机械设计与结构分析优化 |
3.1 俯仰回转台机械结构设计 |
3.1.1 整机结构设计 |
3.1.2 电机选取 |
3.1.3 轴的尺寸设计 |
3.2 俯仰回转台支撑框架拓扑优化 |
3.2.1 基于变密度拓扑优化方法的数学模型 |
3.2.2 U型框架的拓扑优化设计 |
3.2.3 基座的拓扑优化设计 |
3.3 俯仰回转台控制系统设计 |
3.4 基于有限元法的俯仰回转台结构特性分析 |
3.4.1 有限元模型的建立 |
3.4.2 自重变形分析 |
3.4.3 热(冷)变形分析 |
3.4.4 模态分析 |
3.4.5 频率响应分析 |
3.4.6 Z向正弦扫描振动试验 |
3.5 本章小结 |
第4章 激光回波模拟分系统设计与激光大气回波模拟技术 |
4.1 激光回波模拟分系统组成与工作原理 |
4.1.1 激光回波模拟方案对比与选取 |
4.1.2 激光大气回波模拟分系统组成与工作原理 |
4.2 激光回波距离模拟子系统设计 |
4.2.1 激光接收模块设计 |
4.2.2 基于FPGA与斜坡式延时电路的高精延时模块设计 |
4.2.3 激光辐射模块设计 |
4.2.4 激光回波距离模拟误差分析 |
4.3 激光回波能量模拟子系统设计 |
4.3.1 激光回波功率数学模型 |
4.3.2 Modtran大气传输参数数据库 |
4.3.3 回波模拟激光器功率选取 |
4.3.4 激光光束准直物镜设计 |
4.3.5 激光辐射模块光学衰减组件 |
4.3.6 激光回波能量模拟误差分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于机器视觉的瞄准点移动量检测技术与相应光学系统设计 |
5.1 CCD相机变焦镜头光学设计 |
5.1.1 镜头设计参数计算 |
5.1.2 变焦原理与变焦方程 |
5.1.3 各组元基本参数计算 |
5.1.4 各组元内部初始结构选取与光焦度分配 |
5.1.5 基于MARLAB分析程序的变焦镜头设计方法 |
5.1.6 光学设计结果 |
5.1.7 光机结构设计 |
5.1.8 变焦镜头分辨率测试 |
5.2 基于直线特性的镜头畸变数字图像校正方法 |
5.2.1 畸变校正问题的提出 |
5.2.2 镜头畸变模型分析 |
5.2.3 畸变校正原理与流程 |
5.3 瞄具分划箭头靶标的机器视觉识别方法 |
5.4 本章小结 |
第6章 CCD相机镜头热光学分析技术与被动消热结构优化 |
6.1 热光学理论 |
6.1.1 热弹性有限元分析控制方程 |
6.1.2 温度载荷对光机系统的影响 |
6.1.3 光机接口Zernike函数拟合理论 |
6.1.4 硫化胶层(RTV)的热弹性计算 |
6.2 变焦镜头热光学特性分析与被动消热优化设计 |
6.2.1 变焦镜头机械结构 |
6.2.2 有限元模型的建立 |
6.2.3 有限元分析结果 |
6.2.4 挠性压圈轴向可控消热差优化设计 |
6.2.5 热光学特性分析 |
6.3 温度可靠性试验 |
6.4 本章小结 |
第7章 检测系统精度分析与实验验证 |
7.1 弹道解算装表量检测精度分析 |
7.1.1 环境温度测量误差 |
7.1.2 枪目角模拟误差 |
7.1.3 回波距离模拟误差 |
7.2 瞄准点移动精度检测精度分析 |
7.3 弹道解算装表量检测精度实验验证 |
7.3.1 环境温度测量实验验证 |
7.3.2 枪目角模拟精度实验验证 |
7.3.3 激光回波距离模拟精度实验验证 |
7.3.4 作用距离检测精度实验验证 |
7.3.5 弹道装表解算精度实验验证 |
7.4 瞄准点移动精度检测实验验证 |
7.5 本章小结 |
第8章 总结与展望 |
8.1 全文工作总结 |
8.2 创新点 |
8.3 下一步工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士期间的学术成果与科研情况 |
(10)一种水面无人艇运动模式辨识系统的研究(论文提纲范文)
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 选题的理论意义和实用价值 |
1.3 国内外研究现状及发展趋势 |
1.3.1 水面无人艇发展状况 |
1.3.2 水面无人艇运动建模 |
1.3.3 系统辨识 |
1.4 课题研究内容 |
第2章 水面三体无人艇的初步设计与艇模制作 |
2.1 引言 |
2.2 船型设计与模型制作 |
2.2.1 艇型设计 |
2.2.2 初稳性核算 |
2.2.3 自扶正稳性校核 |
2.2.4 模型制作 |
2.3 推进系统设计与安装 |
2.3.1 螺旋桨设计与选型 |
2.3.2 主机选型 |
2.3.3 轴系设计与安装 |
2.4 操纵系统设计与安装 |
2.4.1 舵叶设计 |
2.4.2 船桨后舵的水动力计算 |
2.4.3 舵的数目和安装形式 |
2.5 本章小结 |
第3章 多目标运动模式数学模型与系统辨识 |
3.1 引言 |
3.2 操纵性数学模型 |
3.2.1 操纵性数学模型选择原则 |
3.2.2 操纵性数学模型 |
3.3 摇荡运动数学模型 |
3.3.1 横摇数学模型 |
3.3.2 纵摇数学模型 |
3.4 多目标数学模型 |
3.4.1 多目标决策 |
3.4.2 多目标数学模型 |
3.5 系统辨识 |
3.5.1 系统辨识基本思想 |
3.5.2 三体船无人艇系统辨识数学模型 |
3.5.3 系统辨识步骤 |
3.5.4 系统辨识优化算法 |
3.6 本章小结 |
第4章 无人艇运动数据采集系统的设计 |
4.1 引言 |
4.2 利用Visual Basic平台的MSComm控件的串口通讯 |
4.2.1 RS232串口串行通讯 |
4.2.2 MSComm控件介绍 |
4.2.3 MSComm控件实现RS232串口通讯 |
4.3 数据采集系统传感器构成 |
4.3.1 激光测距仪 |
4.3.2 微惯导系统姿态测量仪MTi |
4.4 数据采集系统的设计 |
4.4.1 数据采集系统结构 |
4.4.2 PC数据处理软件设计 |
4.4.3 数据采集系统可靠性验证 |
4.5 本章小结 |
第5章 无人艇三体船多目标运动系统辨识实验分析 |
5.1 引言 |
5.2 多目标运动实验方案 |
5.2.1 实验内容 |
5.2.2 实验实施过程 |
5.3 静水横摇衰减运动辨识分析 |
5.3.1 静水横摇、纵摇衰减实验数据分析 |
5.3.2 横摇运动辨识计算分析 |
5.3.3 静水横摇辨识误差分析 |
5.3.4 静水纵摇系统辨识分析 |
5.3.5 横摇运动与纵摇运动综合辨识 |
5.4 操纵运动实验数据分析 |
5.4.1 操纵无干扰大航速不同压载辨识结果分析 |
5.4.2 操纵性辨识误差分析 |
5.4.3 操纵无干扰高航速无压载不同权重结果分析 |
5.5 多目标辨识分析 |
5.5.1 不同权重多目标分析 |
5.5.2 不同压载和扰动多目标辨识计算分析 |
5.5.3 有干扰和无干扰多目标 |
5.6 本章小结 |
第6章 小波分析用于无人艇运动辨识去噪 |
6.1 小波介绍 |
6.2 小波变换理论基础 |
6.2.1 小波变换,离散小波变换简介 |
6.2.2 塔式快速算法 |
6.3 小波分析应用 |
6.3.1 小波在信号去噪中的应用 |
6.3.2 小波去噪过程 |
6.4 小波去噪在水面无人艇多目标运动辨识应用 |
6.4.1 基于db4小波的无人艇多目标运动试验数据消噪 |
6.4.2 小波去噪方法有效性验证 |
6.5 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 论文工作总结 |
7.2 论文工作展望 |
参考文献 |
附录 1:不同权重多目标辨识曲线与实验实测曲线图 |
附录 2:不同压载多目标辨识曲线与实验实测曲线图 |
附录 3:不同干扰多目标辨识曲线与实验实测曲线图 |
攻读硕士学位期间所发表的学术论文和取得的科研成果 |
致谢 |
大摘要 |
摘要 |
Abstract |
四、机载激光测距机测距性能的数值仿真(论文参考文献)
- [1]基于Tm:YAP固体激光器自调Q脉冲输出特性研究[D]. 李长俊. 天津工业大学, 2021(01)
- [2]LD端面泵浦1.5μm调Q激光器输出特性的理论与实验研究[D]. 郭嘉民. 南京理工大学, 2020(01)
- [3]光子计数激光测距系统及任意波形产生的研究[D]. 彭海涛. 天津大学, 2019(01)
- [4]基于智能轮胎与微波雷达的桥梁快速测试方法与系统开发[D]. 赵文举. 东南大学, 2020(01)
- [5]水下激光近程探测系统测距精度研究与误差分析[D]. 张乐琪. 南京理工大学, 2018(01)
- [6]串并联式稳定平台姿态测量和控制技术研究[D]. 孟红波. 南京理工大学, 2017(07)
- [7]无人机对地目标定位及航线设计方法[D]. 徐圣. 国防科学技术大学, 2016(01)
- [8]辅腔泵浦高功率铒镱共掺光纤放大器研究[D]. 姚蕴秩. 天津大学, 2017(05)
- [9]单兵武器火控多参数检测系统及关键技术研究[D]. 柳鸣. 长春理工大学, 2016(02)
- [10]一种水面无人艇运动模式辨识系统的研究[D]. 李骏. 江苏科技大学, 2016(02)