临近空间飞行器的种类及军事应用

维普资讯 https://www.360docs.net/doc/ff15138958.html,

信息化战争条件下军事需求分析信息化战争相关概念与特点_图文_(精)

需求工程 Emall:gfkj@https://www.360docs.net/doc/ff15138958.html, REQUIREMENT ENGINEERING 摘要:本文从信息化战争相关概念入手, 明确辨析了信息化战争相关概念, 研究信息化战争的内涵及其主要特点。关键词:信息化战争信息战指挥控制战当人类社会开始步入信息时代,信息正逐步成为维持社会一切活动的重要资源,信息技术的发展导致了信息作用的提升。信息、信息技术,同样在军事领域引起了一场深刻的变革—— —“新军事革命” , 开辟了军事斗争的新的领域。正如江泽民主席所指出的:“人类战争的形态正在发生深刻变化,信息化可能逐步成为未来战争的基本特征。” 人类社会的军事斗争已经跨进了信息化战争的门槛。信息化是一个内涵深刻、外延广泛的概念,是指信息技术广泛运用于一定的社会领域所形成的结果,它既是衡量信息社会发展程度的静态指标,又是与社会的发展互为促进的动态概念。信息化作用于军事, 就是军事信息化。军事信息化以军事信息技术为基础,以信息化部队和装备为主体,以军事电子信息系统为核心,必将对人类的军事活动产生极其重要的影响。可以预见,未来高技术战争将是核威慑条件下的信息化战争, 必将围绕着控制信息权这个当代军事制高点展开。信息化战争条件下军事需求的根本就在于建立军事优势和战场优势,在于建立军事信息优

势和全频谱控制能力,在于能以比敌人更快的速度和更高的质量对战争空间所发生的一切更全面地了解、更快地掌握、更快地决策在于有效而又恰当地管理所获得的一切军事信息,在于将有效而又适当的信息以适合于每个使用者所需要的形式实时或近实时地分发给适当的使用者。而所有这些目的的实现必须主要依靠各类军事电子信息系统来完成, 因此, 有必要对各类典型军事系统的军事需求进行分析,明晰其对信息化战争的军事需求。本文以及后续的一系列文章将对信息化战争条件下的各类军事系统的军事需求展开探讨, 在此之前, 我们觉得有必要首先将作为前提和基础的信息化战争的相关概念、特点和主要作战样式等问题进行必要

临近空间用途及发展优势与潜力

一、临近空间的概念临近空间是指介于普通航空飞行器最高飞行高度和天基卫星最低轨道高度之间的空域。天基卫星的最低轨道约为200km，航空飞机的最大飞行高度约为20km，但从应用上讲，由于100km以下为临近空间飞行器的主要活动区域，故在国内一般定义临近空间为离地球表面约20-120km的空域，美军定义为20-100km的空域。过去所称的“近空间”、“亚轨道”、“空天过渡区”、“亚太空”、“超高空”或“高高空”等区域，都是指临近空间。图表临近空间区域划分资料来源：产研智库二、临近空间飞行器综述所谓临近空间飞行器，顾名思义是指能够飞行在临近空间执行特定任务的一种飞行器，既能比卫星提供更多更精确的信息（相对于某一特定区域），并节省使用卫星的费用，又能比通常的航空器减少遭地面敌人攻击的机会。临近空间飞行器能快速飞行在敌方战区上空而不易被敌方防空监视系统发现，从而为作战指挥官提供不间断的监视情报，以增强其对战场情况的了解能力。部署这种高空飞行器，成本低、时间快，适合现代战争的需求。图表临近空间飞行器的设计思想、特点与关键技术资料来源：产研智库

三、临近空间飞行器发展优势民用领域以通信监测领域为例，与卫星相比，临近空间飞行器造价明显低于卫星，载荷能力超过卫星的2倍，延迟时间、衰减更小，且可以多次回收、重复利用。图表临近空间飞行器与通信卫星的比较优势资料来源：产研智库除此之外，临近空间飞行器还具有一下优势：（一）持续工作时间长。传统飞机的留空时间以小时为单位，临近空间飞行器的留空时间则以天为单位，目前正在研制的临近空间平台预定留空时间长达6个月，规划中的后续平台预定留空时间可达1年以上，易于长期、不间断地获得情报和数据，可对紧急事件迅速做出响应，而且人员保障少、后勤负担轻。（二）覆盖范围广。临近空间飞行器的飞行高度在传统飞机之上，其侦察覆盖范围比传统飞机要广得多。（三）生存能力强。气球或软式飞艇的囊体采用非金属材料而且低速运行，雷达和热反射截面很小，传统的跟踪和瞄准办法不易发现。与传统飞机相比，气球或软式飞艇的缺点是：充灌氦气的时间较长，在充气时需要保持稳固，有时还需要占用机库；在放飞、通过平流层上升、下降、回收和放气的过程中，由于其庞大的体积，容易受到风和湍流的影响。四、临近空间飞行器军事用途

军事需求问题方案形成和评价方法研究_张梅

电脑与信息技术2014年8月收稿日期：２０１４－０３－１０；修回日期：２０１４－０４－０９作者简介：张梅（１９７３－），女，江苏东海人，讲师，硕士研究生，主要研究方向：军事运筹；王延烽（１９７０－），男，江苏连云港，副教授，硕士研究生，主要研究方向：作战模拟。军事需求问题方案形成和评价方法研究张梅，王延烽，夏孝勇（工程兵学院江苏徐州 221004）摘要：达成军事需求目的就是要形成可行方案，文章深入研究了军事需求问题方案形成的方法，对方案要素进行了详细阐述，给出了方案评价指标体系的构建和量化的方法。对从事军事需求研究的科研人员、教师和学员有一定的指导意义。关键词：军事需求；方案；形成；评价中图分类号：TP39;E917 文献标识码：A ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＰｒｏｐｏｓａｌｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＭｉｌｉｔａｒｙＮｅｅｄｓＡｎａｌｙｓｉｓ Z H A N G M e i ,W A N G Y a n -fe n g,X I A Xi a o -y on g （Engineering Corps College,Xuzhou 221004,China ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：The pu r p o se o f m i l i ta r y n ee d s a n alys i s i s t o f or m a v i able p ro p o sal.Th i s a r t i cle stu di es the meth od f or the f or mat ion o f m i l i ta r y n ee d s in the p ro g r am,a nd exp o u nd s p ro p o sal eleme n ts in d eta i l,g i ves way t o bu i l d a nd q ua n t i tat i ve evaluat ion ind ex system.Th i s ca n g i ve s o me id eas f or the pe o ple wh o e n gage d in m i l i ta r y n ee d s o f a n alys i s,such as r esea r che r teache r s a nd stu d e n ts. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：m i l i ta r y n ee d s a n alys i s;p ro p o sal;f or mat ion ;evaluat ion 文章编号：1005－1228（2014）04－0064－03 Vol．22No．4Aug ．2014 第22卷第4期２014年8月息技术Computer and Information Technology 军事需求分析的目的，是寻求解决需求问题的可行方案。形成方案是指在研究清楚了军事需求问题并明确了分析目的后，经过需求分析，进行寻求解决军事需求问题与达到分析目的的备选方案的过程。这个过程实际上是一个系统生成过程，系统分析、系统综合与平衡、信息反馈贯穿于过程的各个环节。１方案形成的方法方案要素是指形成的解决军事需求问题方案包含的组成部分、结构和内容。军事需求的领域、性质、层次不同，解决军事需求问题的方案必然存在差异，方案中包含的要素和方案内容也可能有所不同。方案要素和内容，应该根据军事需求的领域、性质和层次，以及分析研究对象的具体情况来确定。一般而言，一个解决军事需求问题的备选方案应该包括定义对象系统、系统概念分析、系统现状风险、系统目标分析、系统环境空间分析、系统功能分析、系统结构分析、系统质量分析、系统数量分析、系统成效分析、系统优化分析、提出解决具体军事需求问题的构想等。１．１定义对象系统定义对象系统是指对分析研究对象进行内涵、概念、边界的具体界定和基本属性描述。研究对象是形成解决军事需求问题方案首先要定义的问题。由于军事需求的领域、性质、层次不同，只有定义清楚具体研究对象的概念和边界，才能把握分析对象的本质，对军事需求的实现起到根本导向作用。定义研究对象就是对军事需求所处的领域、性质、层次进行明确界定，对具体军事需求的内涵、概念、边界、要求以及达到的目标作出清晰而确切的定性描述，使抽象概念具象化，形成可以识别和把握的具体对象表示。１．２分析各种要素分析各种要素是形成方案的核心内容，也是军事需求分析的重点和难点工作。要素分析要遵循系统分析理论和系统工程基本思想，按照军事需求分析的一般过程，以军事需求分析方法论为指导，运用具体军事需求分析方法，围绕论点，寻求依据，对各种条件、因素进行客观而公正的可行性分析、风险分析、综合分析和权衡优化，形成结论性意见。

临近空间低速飞行器螺旋桨技术

临近空间低速飞行器螺旋桨技术杜绵银，陈培，李广佳，周波 (中国航天空气动力技术研究院，北京 100074) 摘要：临近空间飞行器因其显著特点和潜在的军、民两用价值而成为当前各国研究的热点。螺旋桨推进是低速临近空间飞行器的主要推进动力方式。本文介绍了临近空间发展、螺旋桨的发展及其在低速临近空间飞行器特别是高空飞艇及高空太阳能无人机上的应用，分析了低速临近空间飞行器螺旋桨设计、试验、制造的技术特点及技术难点。关键词：临近空间；螺旋桨；平流层飞艇；高空长航时无人机引言未来战争是空天地海电磁五位一体的体系对抗，空天是重要的战略制高点，图1显示了各个高度范围人类研制和构想的各种空天飞行器。距地面20km以下的范围是传统航空器主要活动区域，100km以上的太空则是航天器的运行空间。而介于两者之间即20~100km的临近空间，该空域大气稀薄、气象活动较弱包括了大气层中对流层顶、平流层、中间层和热层下边界，由于技术和认识上的原因，长期以来是一个相对独立的“和平地带”，各国均未给予太多关注。目前，随着航空航天技术的统一和融合，临近空间作为一个新兴的技术领域，其重要的战略价值日益受到世界各国的高度重视。美国、俄罗斯、欧洲、韩国、英国、日本、以色列等国家纷纷投入大量的经费，积极开展临近空间飞行器的技术与应用研究。但从发展总体水平上看，国外临近空间飞行器技术仍处于关键技术攻关与演示验证阶段，要获得较高的军用价值仍需实现关键技术上的突破[1]。图1 空间飞行器概念示意图临近空间飞行器特指能在近空间作持续飞行并完成一定使命的飞行器，具有突防能力强生存力高和应用范围广的特点，能执行快速远程投放、侦察、监视、预警、通信中继、导航和信息干扰等诸多任务[2-3]。按飞行速度，临近空间飞行器可分为高速飞行器和低速飞行器两类。临近空间高速飞行器又可分为超声速和高超声速飞行器，飞行高度涵盖20~100km，一般以火箭或吸气式发动机为动力，主要包括超声速飞机和巡航导弹，高超声速巡航导弹、高超声速滑翔导弹和可重复使用的空天飞行器等，如美国的X-43A（图2）。临近空间低速飞行器主要包括高空气球、平流层飞艇（图3）和高空长航时无人机（图4）等，飞行高度约20~30km，飞行速度为低速和亚声速。图 2 X-43A 图3 洛马公司的高空飞艇想象图图4探路者高空长航时无人机高空气球由于没有动力装置，易受风力影响，无法实现定点和机动，其应用价值有限。平流层飞艇和高空长航时无人机大多以太阳能电池和燃料电池提供能源，驱动螺旋桨产生推力来克服空气阻力。与传统飞机相比，留空时间长，覆盖范围广，制造和运行维护费用低；与卫星相比, 由于临近空间飞行器运行高度低,容易实现高分辨

临近空间飞行器特点及用途应用

专业经济研究智库权威行业研究报告一．临近空间飞行器基本概述及发展特点（一）、临近空间的概念临近空间是指介于普通航空飞行器最高飞行高度和天基卫星最低轨道高度之间的空域。天基卫星的最低轨道约为200km ，航空飞机的最大飞行高度约为20km ，但从应用上讲，由于100km 以下为临近空间飞行器的主要活动区域，故在国内一般定义临近空间为离地球表面约20-120km 的空域，美军定义为20-100km 的空域。过去所称的“近空间”、“亚轨道”、“空天过渡区”、“亚太空”、“超高空”或“高高空”等区域，都是指临近空间。图表临近空间区域划分资料来源：产研智库（二）、临近空间飞行器综述所谓临近空间飞行器，顾名思义是指能够飞行在临近空间执行特定任务的一种飞行器，既能比卫星提供更多更精确的信息（相对于某一特定区域），并节省使用卫星的费用，又能比通常的航空器减少遭地面敌人攻击的机会。临近空间飞行器能快速飞行在敌方战区上空而不易被敌方防空监视系统发现，从而为作战指挥官提供不间断的监视情报，以增强其对战场情况的了解能力。部署这种高空飞行器，成本低、时间快，适合现代战争的需求。图表临近空间飞行器的设计思想、特点与关键技术

资料来源：产研智库（三）、临近空间飞行器发展优势民用领域以通信监测领域为例，与卫星相比，临近空间飞行器造价明显低于卫星，载荷能力超过卫星的2倍，延迟时间、衰减更小，且可以多次回收、重复利用。图表临近空间飞行器与通信卫星的比较优势资料来源：产研智库除此之外，临近空间飞行器还具有一下优势：（一）持续工作时间长。传统飞机的留空时间以小时为单位，临近空间飞行器的留空时间则以天为单位，目前正在研制的临近空间平台预定留空时间长达6个月，规划中的后续平台预定留空时间可达1年以上，易于长期、不间断地获得情报和数据，可对紧急事件迅速做出响应，而且人员保障少、后勤负担轻。（二）覆盖范围广。临近空间飞行器的飞行高度在传统飞机之上，其侦察覆盖范围比传统飞机要广得多。（三）生存能力强。气球或软式飞艇的囊体采用非金属材料而且低速运行，雷达和热反射截面很小，传统的跟踪和瞄准办法不易发现。与传统飞机相比，气球或软式飞艇的缺点是：充灌氦气的时间较长，在充气时需要保持稳固，有时还需要占用机库；在放飞、通过平流层上升、下降、回收和放气的过程中，由于其庞大的体积，容易受到风和湍流的影响。二、临近空间的用途应用

武警作战系统需求分析

武警作战指挥系统需求分析报告

目录 1、引言 (3) 2、系统概述 (3) 3、需求分析 (4) 3.1功能需求 (4) 3.1.1大屏幕显示系统 (4) 3.1.2 GIS系统 (5) 3.1.3 视频会议 (5) 3.1.4 人员管理 (6) 3.1.5 多媒体中央控制系统 (6) 3.2性能需求 (7) 3.3依赖需求 (8) 3.3.1硬件设备 (8) 3.3.2软件设备 (8) 3.3.3各类人员 (8) 4、总结 (8)

1.引言随着信息科技的发展，什么都数字化、智能化，就连军事上的作战指挥也开始采现代的设备，足不出户就可以实现现场演练的效果。随着科技的进步，仅仅是先进的音响设备电子设备远远不能满足需求。各种设备在不断地增加，控制方式与管理也相应的越来越复杂而使用全自动智能化设备再加上标准的作战指挥系统可以将复杂的控制环境简单化、智能化。该软件具体的将作战指挥中的所需的各个环节融入其中，实现一个完整的作战指挥系统。我们将该系统中的细化的各个小系统明确化，再逐一分析其功能需求，通过软件实现这些功能。然而该系统实现的不仅取决于软件本身，更多的是依赖于现代化先进的音响设备、电子设备、软件的开发环境以及相应的开发工具等。 2.系统概述只需要根据相应的界面就能对几乎所有的电气设备进行控制，包括投影机、屏幕升降、影音设备、信号切换、灯光照明、音量调节、DVD，录像机等等的各种功能控制。大大提高了工作效率，也简化复杂的操作系统，带来一个拥有优美音质、清晰图象以及具备GIS系统、大屏幕系统等功能的大型作战指挥中心。根据此次工程的需求以及我们的实际工程经验，我将整个工程细化成以下几个子系统。（1）大屏幕显示系统（2）GIS系统（3）视频会议系统（4）人员管理系统（5）多媒体中央控制系统设计武警指挥作战系统中的这些细化的系统不仅要考虑到设计系统本身。还要结合武警指挥作战系统的其它模块，一同完成整个指挥作战流程。以下是整个武警作战指挥系统的系统模块图：

四轴飞行器作品说明书

四轴飞行器在各个领域应用广泛。相比其他类型的飞行器，四轴飞行器硬件结构简单紧凑，而软件复杂。本文介绍四轴飞行器的一个实现方案，软件算法，包括加速度计校正、姿态计算和姿态控制三部分。校正加速度计采用最小二乘法。计算姿态采用姿态插值法、需要对比这三种方法然后选出一种来应用。控制姿态采用欧拉角控制或四元数控制。关键词：四轴飞行器；姿态；控制

1.引言 (1) 2.飞行器的构成 (1) 2.1.硬件构成 (1) 2.1.1.机械构成 (1) 2.1.2.电气构成 (3) 2.2.软件构成 (3) 2.2.1.上位机 (3) 2.2.2.下位机........... . (4) 3.飞行原理........... ................................ (4) 3.1. 坐标系统 (4) 3.2.姿态的表示 (5) 3.3.动力学原理 (5) 4.姿态测量........... ................................ (6) 4.1.传感器校正 (6) 4.1.1.加速度计和电子罗盘 (6) 5.姿态控制 (6) 5.1.欧拉角控制 (6) 5.2.四元数控制 (7) 6.姿态计算 (7) 7.总结 (8) 参考文献 (9)

1.引言四轴飞行器最开始是由军方研发的一种新式飞行器。随着MEMS传感器、单片机、电机和电池技术的发展和普及，四轴飞行器成为航模界的新锐力量。到今天，四轴飞行器已经应用到各个领域，如军事打击、公安追捕、灾害搜救、农林业调查、输电线巡查、广告宣传航拍、航模玩具等。目前应用广泛的飞行器有：固定翼飞行器和单轴的直升机。与固定翼飞行器相比，四轴飞行器机动性好，动作灵活，可以垂直起飞降落和悬停，缺点是续航时间短得多、飞行速度不快；而与单轴直升机比，四轴飞行器的机械简单，无需尾桨抵消反力矩，成本低。本文就小型电动四轴飞行器，介绍四轴飞行器的一种实现方案，讲解四轴飞行器的原理和用到的算法，并对几种姿态算法进行比较。 2.飞行器的构成四轴飞行器的实现可以分为硬件和软件两部分。比起其他类型的飞行器，四轴飞行器的硬件比较简单，而把系统的复杂性转移到软件上，所以本文的主要内容是软件的实现。 2.1.硬件构成飞行器由机架、电机、螺旋桨和控制电路构成。 2.1.1.机械构成机架呈十字状，是固定其他部件的平台，本项目采用的是碳纤维材料的机架。电机采用无刷直流电机，固定在机架的四个端点上，而螺旋桨固定在电机转子上，迎风面垂直向下。螺旋桨按旋转方向分正桨和反桨，从迎风面看逆时针转的为正桨，四个桨的中心连成的正方形，正桨反桨交错安装。 CA D设计机架如图：

临近空间飞行器

临近空间飞行器一、临近空间飞行器的基本概念临近空间(Near space) 通常是指距地表20～100千米处的空域，其下面的空域我们通常称为“天空”，是传统航空器的主要活动空间；其上面的空域就是我们平常说的“太空”，是航天器的运行空间。临近空间区域包括大气平流层（高度12-50千米）的大部分区域，中间大气层区域（高度50-80千米）和部分电离层区域（高度60-100千米）。临近空间的显著特点包括：空气相对稀薄；环境压力低；环境温度变化复杂；臭氧和太阳辐射强；20-40千米区域平均风速最小。目前“临近空间”这个词只是一个学术概念，还没有公认的“官方定义”，对其的称呼也有很多种，如“近空间”、“亚轨道”或“空天过渡区”，美国也有人称之为“横断区”，而我国学术界过去则有“亚太空”、“超高空”、“高高空”等称呼。临近空间飞行器是指高于普通飞行器飞行空间，而低于轨道飞行器运行空间区域的飞行器，主要包括能在近空间作长期、持续飞行的低动态飞行器，和具有高动态（马赫数大于1.0）的亚轨道飞行器或在临近空间飞行的高超声速巡航飞行器。临近空间飞行器具有航空、航天飞行器所不具有的作用，特别是在通信保障、情报收集、电子压制、预警等方面极具发展潜力。二、临近空间飞行器的特点临近空间飞行器的应用前景十分广阔。在民用上可以进行高空大气研究、天气预报、环境及灾害监测、交通管制监测、电信和电视服务。在军事上可用于国界巡逻、侦察、通信中继、电子对抗等，在空间攻防和信息对抗中能发挥重要作用，进一步促进空天一体化的发展，

特殊的战略位置将为未来战争开辟了一个新的战场。其发展和应用将可能对未来整个作战体系和作战思维产生重大而深远的影响。临近空间飞行器在应用上不同于一般的飞机和卫星，具有一些显著的特点，主要表现在以下几个方面：（1）与传统飞机相比，临近空间飞行器持续工作时间长。传统飞机的留空时间以小时为单位，临近空间飞行器的留空时间则以天为单位，目前正在研制的临近空间平台预定留空时间长达6个月，规划中的后续平台预定留空时间可达1年以上，易于长期、不间断地获得情报和数据，可对紧急事件迅速做出响应，而且人员保障少、后勤负担轻。（2）覆盖范围广。临近空间飞行器的飞行高度在传统飞机之上，其侦察覆盖范围比传统飞机要广得多。（3）生存能力强。气球或软式飞艇的囊体采用非金属材料而且低速运行，雷达和热反射截面很小，传统的跟踪和瞄准办法不易发现。与传统飞机相比，气球或软式飞艇的缺点是：充灌氦气的时间较长，在充气时需要保持稳固，有时还需要占用机库；在放飞、通过平流层上升、下降、回收和放气的过程中，由于其庞大的体积，容易受到风和湍流的影响。（4）飞行高度适中。临近空间飞行器由于飞行高度介于飞机和卫星之间，因此在对地观察分辨率、电子对抗效果等方面优于卫星，而在通信服务覆盖范围、侦察视场范围等方面优于飞机。（5）部署速度快、机动能力强。卫星的发射准备周期长，约40天，机动变轨次数有限。而临近空间飞行器结构简单，可大量部署，准备时间往往不超过一天，实时性好，威胁作用大。（6）低速临近空间飞行器大量采用全复合材料，没有大尺寸高温部件，具有低可探测性，而且飞行速度较高，目前世界上尚缺乏有效对抗临近空间飞行器的武器。（7）低速临近空间飞行器飞行高度高，视场大；高速临近空间飞行器不仅飞行高度高，而且速度快，突防能力强。因而临近空间飞行器在战场信息控制和快速精确打击等方面具有很强的威慑作用。可实现局部快速响应和持久部署。一些低速临近空间飞行器处于区域气流稳定，平均风速小，可实现红外凝视的监视侦察，在局部区域的时间分辨率方面，是飞机和卫星不可比拟的。（8）载荷能力强，效费比高。临近空间飞行器可作为卫星廉价的替代品。用于中继通信和侦察。临近空间飞行器的制作和使用费用远低于现有的无人驾驶飞机和卫星。飞行平台的载荷能力大，飞行器可返回，可重复使用，载荷可维修，可更换。与卫星相比，临近空间飞行器具有效费比高、机动性好、有效载荷技术难度小、易于更新和维护。此种飞行器距目标的距离一般只是低轨卫星的1／10～1／20，可收到卫星不能监听到的低功率传输信号，容易实现

军事需求分析

军事需求是构想式的、虚实结合的、滚动发展的。开发“好”的军事需求需要解决一系列问题,面临诸多困难。军事需求涉及多个维度:从时间上看包括中远景设想、长远发展规划、中期实施计划以及年度计划中的需求;从层次上看包括战略级、战役级、战术级、作战平台与单兵级以及工程技术级的需求;从军兵种看包括陆军、海军、空军、战略导弹部队以及各个兵种的需求;从业务看包括情报侦察、通信保障、电子对抗、兵力投送、火力打击、物资运输等需求。军事需求不可能是孤立的、一成不变的,必然是构想式的、虚实结合的、滚动发展的。开发"好"的军事需求需要解决一系列问题,面临诸多困难,目前没有完全成熟的解决办法。本文仅仅对军事需求工程解决的主要问题、面临的主要困难以及典型对策作初步的探讨。一、军事需求工程需要解决的问题军事需求工程解决的关键问题是:“军事需求是什么”(what)和“军事需求为什么”(why)。每个军事需求都应当用陈述句说明“是什么”,如果“是什么”的内涵不够清晰, 则应补充说明“不是什么”。如果“是什么”和“不是什么”并不是“理所当然”的,那么应当解释“为什么”是军事需求。追究军事需求“是什么”和“为什么”的目的是获得正确、清楚的军事需求。常见的问题有: 1、军事需求无二义性问题 “无二义性”是指每一个军事需求只有唯一含义。如果不同的人对一个军事需求可能有不同的理解,那么就有二义性。如果需求存在二义性,将会导致误解需求而开发出偏离需求的军事系统。为了使需求无二义性,在写军事需求规格说明书时措词应当准确,切勿模棱两可。 2、军事需求一致性问题军事需求“一致”(Consistent),是指军事需规格说明书中各个军事需求之间不会发生矛盾。矛盾的军事需求常常潜伏在军事需求规格说明书的上下文中。 3、军事需求完备性问题军事需求的完备性是指军事需求规格说明书中没有遗漏一些必要的需求。人们往往倾向于关注军事系统的特色功能,而忽视了其它一些不起眼的却是必需的功能。不完备的

临近空间飞行器表面波等离子体推进新原理

临近空间飞行器表面波等离子体推进新原理荆志波，江滨浩哈尔滨工业大学电气工程系，哈尔滨（150001） E-mail: jingzhiboqust@https://www.360docs.net/doc/ff15138958.html, 摘要：针对临近空间大气容易实现放电形成等离子体的天然环境条件，根据流体力学伯努利原理、等离子体中的粒子和波之间共振效应和表面波与定向运动等离子体流之间存在着自恰的耦合关系，本文提出临近空间飞行器表面波等离子体推进的新原理。该原理具有响应速度快、推力可调、机动性强等特点。关键词：临近空间；伯努利原理；表面波等离子体；波－粒子共振效应中图分类号：O53 1引言近年来，临近空间特殊的战略价值受到了许多国家的重视。飞艇类浮空器具有驻空时间长、载重量大、生存能力强、预警功能强、侦察视野广、效费比高等优点，各航天大国纷纷开展以飞艇为主的浮空器平台的研究和应用[1]。飞艇所处的平流层环境比较特殊和复杂，一方面大气稀薄，另一方面风速、风向变化频繁[2]。面向我国未来临近空间信息作战平台的需求，为了使飞艇以较高精度实现定点悬停或低速飞行，从而完成较长时间（半年以上）的预警侦察任务，要求推进装置能克服大气阻力，并能根据周围气流变化情况实现推力的连续可调；升浮控制装置能以较快的响应速度使飞艇升降及时避开强气流区；姿控装置能以较高的精度调整飞艇的姿态，以精确调节飞艇的航向及太阳能电池帆板的接收角度。目前，美国、日本和以色列在平流层飞艇的推进技术等关键技术研究方面处于世界领先地位[3]。所设计的飞艇几乎都采用电动螺旋桨作为主推进器来抵消风力，实现位置修正、姿态调整和巡航飞行；飞艇升浮控制则都是通过调节气囊中主、副舱之间氦气和空气的体积比来实现。如美国洛克希德·马丁公司的高空飞艇采用了四台电动马达驱动的推力矢量大型双螺旋桨作为推进器[4]；日本与美国合作于2005年升空的高空通信平台上的充氦飞艇则采用了由尾部和两舷的螺旋桨提供的驱动力来做位置保持[5]；以色列飞机工业公司(IAI)研制的巨型侦察飞艇也已经在21km高度试飞成功，通过艇身后部的电动机带动螺旋桨进行巡航飞行[6]。最近，NASA从未来发展的角度发表了论证报告[7]，提出在“临近空间”的相对较低高度采用螺旋桨推进比较合适，但是当进一步提高工作高度时使用等离子推进器就相对比较合适，图1表明等离子体推进的适用空域要高于电动螺旋桨的高度，其根本原因在于，当海拔越来越高时，大气变得越来越稀薄，容易实现电离，采用空气动力学的方式推进不如等离子体推进有效。驻空类临近空间飞行器的主要特点有以下三个：（1）翼展大、表面积大，因而其表面覆盖的太阳能电池帆板供给的电能相对充足，如美国MDA公司设计的试验型高空飞艇表面积约23550m2，提供的最大电功率为75kW，因此其产生的电能供飞艇内部的有效载荷使用后还有较多的剩余[4]。（2）周围的空气介质非常稀薄，如在30km高空，气压约1200Pa；在40km高空，气压则降到约280Pa[8]；低气压条件下容易放电形成等离子体。（3）相比大气层内飞行器，其工作时间很长，通常达半年以上，平台自重很大。

第六届华中地区大学生数学建模邀请赛问题1.飞行器空间坐标修正

第六届华中地区大学生数学建模邀请赛题目：飞行器空间坐标修正【摘要】飞行器的导航问题越来越受到人们的重视，它对精度的要求非常之高，我国通过激光引导和北斗导航系统来提高导弹等的定位导航精度然而由于噪声干扰和仪器精度问题使得飞行器的坐标观测值存在一定误差，随着时间的推移，误差逐渐积累会变得越来越大，这会严重影响飞行器的导航精度，因此修正坐标误差非常必要。本文在分析了各物理量的关系的基础上，经过严密地推导，得出各个轴方向上的位移与其对应速度的修正之后的函数关系，据此建立了相关的数学模型并通过评价说明了模型的合理性和科学性。对于问题一：噪声信号的干扰对飞行器空间坐标的观测值造成误差，通常采用联邦卡尔曼滤波的方法或者通过坐标变换用雅各比行列式来修正噪声干扰带来的误差。对于问题二：另外观测数据的仪器误差可以均值法或者迭代均值法来消减。关键词：联邦卡尔曼，坐标变换，雅各比行列式，迭代均值

目录一问题重述 (3) 1.1问题背景 (3) 1.2问题提出 (3) 二模型假设 (4) 三符号说明与名词解释 (4) 四问题分析 (4) 4.1问题一分析 (4) 4.2问题二分析 (6) 五模型建立与求解 (7) 5.1问题一模型 (7) 5.2问题二模型 (11) 六模型评价 (13) 七模型的改进 (13) 参考文献 (14)

一问题重述 1.1问题背景飞行器的导航精度问题一直是航空航天领域研究的重要课题，惯性导航系统是一种不依赖于任何外部信息的自主式导航系统，在航空航天领域起着越来越重要的作用。由于其系统结构误差、惯性测量部件误差、标度系数误差等因素的影响，惯性导航系统的积累误差随着时间的推移而逐渐增大，这一问题严重影响到航空航天技术的发展。目前关于定位精度的研究成果主要是从物理技术(例如红外测距)方面来提高定位的精度，近年来，围绕定位坐标精度问题的相关研究也渐渐展开。因此进一步研究飞行器空间坐标修正方法有重要的理论意义和应用价值。本题的目标是利用数学的方法对飞行器的误差进行修正，并利用结果进行飞行器的仿真。 1.2问题提出某一观测站测得飞行器空间位置(假设观测站为坐标原点)X(x、y、z)，飞行器的飞行速度V(x轴、y轴、z轴),飞行器与观测站之间的偏向角α，俯仰角θ以及观测数据的时间间隔t。所给的各项数据均含有一定的误差，其中观测站的坐标 (0,0,0)不含误差，飞行器的坐标（观测值）可能含有较大误差。请根据所给数据进行如下工作：问题一：飞行器坐标的数据为观测值，由于电子仪器的精度和噪声干扰等，含有一定的误差波动，建立数学模型对飞行器坐标观测值的随机波动误差进行修正。问题二：由于观测数据的仪器误差，飞行器坐标在长时间的飞行中，坐标数据的观测值由于误差的累积发生漂移，建立数学模型，对飞行器的坐标的这种误差进行修正。(提示：在短时间内，可以视为飞行器坐标含有一定的常量误差，或者飞行器的这种误差是线性变化的)。问题三：结合具体的飞行器给出误差修正方案。

航空器和航天器分类

航空器是怎样分类的，各类航空器又是如何细分的？航天器是怎样分类的？各类航天器又是如何细分的？答：一、航空器根据产生向上力的基本原理的不同，航空器可划分为两大类：轻于空气的航空器和重于空气的航空器，前者靠空气静浮力升空，又称浮空器；后者靠空气动力克服自身重力升空。根据构造特点还可进一步分为下列几种类型：（1）轻于空气的航空器。分为气球和飞艇。轻于空气的航空器的主体是一个气囊，其中充以密度较空气小得多的气体（氢或氦），利用大气的浮力使航空器升空。①气球②飞艇（2）重于空气的航空器。重于空气的航空器。重于空气航空器的升力是由其自身与空气相对运动产生的，分为固定翼航空器、旋翼航空器、扑翼机以及倾转旋翼机.①固定翼航空器。固定翼航空器又分为飞机和滑翔机。飞机是最主要的、应用范围最广的航空器。它的特点是装有提供拉力或推力的动力装置，产生升力的固定，控制飞行姿态的操纵面；滑翔机与飞机的根本区别是，它升高以后不用动力而靠自身重力在飞行方向的分力向前滑翔，虽然有些滑翔机装有小型发动机（称为动力滑翔机），但主要是在滑翔飞行前用来获得初始高度。②旋翼航空器主要由旋转的产生升力，分为直升机和旋翼机。直升机的旋翼是由发动机驱动的，升力和水平运动所需的拉力都由旋翼产生。而旋翼机是一种利用前飞行时的相对气流吹动旋翼自转以产生升力的旋翼航空器。③扑翼机。扑翼机又名振翼机。它是人类早期试图模仿鸟类飞行而制造的一种航空器。它用像飞鸟翅膀那样扑动的翼面产生升力和拉力。④倾转旋翼机，倾转旋翼机是一种同时具有旋翼和固定翼，并在机翼两侧翼梢处各装有一套可在水平与垂直位置之间转动的旋翼倾转系统组件的飞机。二、航天器是指在地球大气层以外的宇宙空间，基本按照天体力学的规律运动的各类飞行器，又称空间飞行器。航天器分为无人航天器和载人航天器。按照各自的用途和结构形式，航天器还可以进一步细分。（1）无人航天器。无人航天器包括人造地球卫星和空间探测器。①人造地球卫星。人造地球卫星是数量最多的航天器。按照卫星的用途，又可分为科学卫星、应用卫星和技术试验卫星。②空间探测器。空间探测器是指对月球和月球以外的天体和空间进行探测的无人探测器，也称深空探测器。分为月球探测器以及行星和行星际探测器。（2）载人航天器。载人航天器分为载人飞机、空间站、航天飞机、空天飞机。①载人飞机。载人飞机是载乘航天员的航天器，又称宇宙飞船。按照运行方式的不同，分为卫星式载人飞船和登月载人飞船两类。②空间站。空间站是航天员在太空轨道上生活和工作的基地，又称轨道站和航天站③航天飞机。航天飞机是是世界上第一种也是唯一一种可重复使用的航天运载器，还是一种多用途的载人航天器④空天飞机。 1

四旋翼飞行器的姿态解算小知识点

1、惯性测量单元IMU(InertialMeasurement Unit) 姿态航向参考系统AHRS(Attitude and Heading Reference System) 地磁角速度重力MARG(Magnetic, Angular Rate, and Gravity) 微机电系统MEMS(Micro Electrical Mechanical Systems) 自由度维数DOF(Dimension Of Freedom) 无人驾驶飞行器UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 扩展卡尔曼滤波EKF(Extended Kalman Filter) 无损卡尔曼滤波UKF(Unscented Kalman Filter) 惯性导航系统INS(Inertial Navigation System) 全球导航卫星系统GNSS(Global Navigation Satellite System) 天文导航系统CNS(Celestial Navigation System) 可垂直起降VTOL(Vertical Take-off and Landing) 2、常见的导航系统：惯性导航、天文导航、卫星导航、路标导航、无线电导航、推算导航、组合导航。 3、有两个基本坐标系：“地理”坐标系和“载体”坐标系。”地理”坐标系指的就是地球上的“东北天（ENU）”坐标系，而“载体”坐标系值的就是四轴自己的坐标系。 4、在“地理”坐标系中，重力的值始终是（0，0，1g），地磁的值始终是（0，1，x）。这些值就是由放置在四轴上的传感器测量出来的。 5、“地理”坐标系和“载体”坐标系是两个不同的坐标系，需要转化。转化的方法就是坐标系的转换，目前有三种方式：四元数（q0123）、欧拉角（yaw（Z轴）/ pitch（Y轴）/roll（X 轴）属于其中一种旋转顺序Z-Y-Xà航空次序欧拉角）、方向余弦矩阵（9个系数）。 6、所谓的姿态，就是公式+系数。比如：欧拉角公式和欧拉角的系数（翻滚、倾仰、偏航） 7、姿态的数据来源有5个：重力、地磁、陀螺仪、加速度计、电子罗盘。其中前两个来自“地理”坐标系，后三个来自“载体”坐标系。 8、导航的基本原则就是保证两个基本坐标系的正确转化，没有误差。只有实现了这个原则，载体才可以在自己的坐标系中完成一系列动作而被转换到地理坐标系中看起来是正确的。为了达到这个目标，需要对两个坐标系进行实时的标定和修正。因为坐标系有三个轴，偏航yaw修正由电子罗盘（基于载体）、地磁（基于地理）对比修正误差补偿得到。倾仰pitch 和翻滚roll上的修正由加速度计（基于载体）、重力（基于地理）对比修正误差得到。在完成了基本原则的基础之后，即保证两个坐标系的正确转化后，利用基于载体上的陀螺仪进行积分运算，得到基于载体坐标系的姿态数据，经过一系列PID控制，给出控制量，完成基于载体坐标系上的稳定控制后，反应到地理坐标系上的稳定控制，从而达到我们观察到的定高、偏航、翻滚、倾仰等动作。对于上述论述可以看出，导航姿态从理论上讲只用陀螺仪是可以完成任务的。但是由于陀螺仪在积分过程中会产生误差累计，外加上白噪声、温度偏差等会造成导航姿态的解算随着时

飞行器坐标

飞行器空间坐标修正摘要随着科技的快速发展，人们追求着精益求精。毋庸置疑，精确度问题成了热点问题。特别，高精度要求的航空航天领域对精度的研究更是有很重要的理论意义和应用价值。本题的目的是利用数学的方法对飞行器的测量数据进行坐标修正，使得飞行器的空间坐标位置更加精确。针对问题一，主要产生误差的原因是电子仪器的精度和噪声干扰等。由于仪器精读造成的误差无法消除，在这里我们只考虑噪声的干扰，可以采用迭代均值法，卡尔曼滤波器模型对坐标数据进行了误差修正。针对问题二，飞行器坐标在长时间的飞行中，坐标数据的观测值由于误差的累积发生漂移。通过问题一的修正后的数据，采用vx,vy的坐标变换法，对（vx，vy，vh）进行变换并将它与所测数据进行比较，并进行数据融合对数据进行第二次修正。针对问题三，我们选择的具体飞行器为无人机。由飞行器运动方程，推导出斜距与飞行状态之间的关系。在根据所测数据，利用kalman滤波方法可得斜距估计。根据实际值、最优估计值和GPS推算值进行数据融合，对空间坐标修正。在将结果进行无人机仿真表明，使用此模型可以是无人机的空间坐标位置得到很好的修正，位置更精确。关键词：迭代均值法 kalman滤波坐标变换法飞行器运动方程数据融合一．问题的重述随着科学技术的高速发展，飞行器得到越来越广泛的运用，而飞行器的导航精度问题一直是航空航天领域研究的重要课题，惯性导航系统是一种不依赖于任何外部信息的自主式导航系统，在航空航天领域起着越来越重要的作用。由于其系统结构误差、惯性测量部件误差、标度系数误差等因素的影响，惯性导航系统的积累误差随着时间的推移而逐渐增大，这一问题严重影响到航空航天技术的发展。目前关于定位精度的研究成果主要是从物理技术(例如红外测距)方面来提高定位的精度，近年来，围绕定位坐标精度问题的相关研究也渐渐展开。因此进一步研究飞行器空间坐标修正方法有重要的理论意义和应用价值。本题的目标是利用数学的方法对飞行器的误差进行修正，并利用结果进行飞行器的仿真。附录表一中给出的数据是飞行器的空间位置坐标以及其在空间的速度，还有飞行器与观测站之间的偏向角和俯仰角。其中除了观测站的位置坐标（0,0,0）是准确，其余的数据均有一定的误差，请对给出的数据进行以下三项工作： 1.飞行器坐标的数据为观测值，由于电子仪器的精度和噪声干扰等，含有一定的误差波动，建立数学模型对飞行器坐标观测值的随机波动误差进行修正。 2.由于观测数据的仪器误差，飞行器坐标在长时间的飞行中，坐标数据的观测值由于误差的累积发生漂移，建立数学模型，对飞行器的坐标的这种误差进行修正。(提示：在短时间内，可以视为飞行器坐标含有一定的常量误差，或者飞行器的这种误差是线性变化的)。 3.结合具体的飞行器给出误差修正方案。