舰载直升机助降适配系统研究

论文摘要

随着现代化海战向立体化,多层化发展,各国海军迫切需要掌握海上制空权,制海权,维护海洋权益,保障领土安全。由于舰载直升机可担负侦察、搜救、运输、反潜、两栖突击、空中预警以及电子战、水雷战等多种使命,因此,世界各国在竞相发展航空母舰和其它舰船的同时,都在大力发展性能优良的舰载直升机。而建立一套完善的舰载直升机助降系统是当前迫切需要解决的主要问题。本文针对舰载机助降问题,主要介绍了舰载直升机助降系统的原理、组成,运行过程,舰面设施,飞机机体组成,及各个分系统的功能、组成、工作原理。分析了舰载直升机降落时需考虑的因素,飞机飞行中控制原理。简述了卡尔曼滤波原理,设计出了一套确定飞机定位及飞行姿态的方法,最后进行了模拟仿真。首先,介绍了研究本论题的背景和意义,国内外研究的现状。研究舰载机助降系统的必要性。其次,介绍了舰载直升机助降系统的方案。主要介绍了系统的组成、功能、工作原理,工作流程。各个分系统间的通信原理、关系、作用。舰面的主要设施、降落过程、降落因素等。接着,设计出了基于雷达和GPS下的舰载直升机适配模型。主要论述了飞机着舰时,确定其位置坐标的方法和飞行姿态。简要介绍了飞机飞行中姿态控制原理,详细介绍了各种坐标系间的定义、变换、关系,包括地理坐标系、舰艇坐标系、机体坐标系、速度坐标系等。飞机飞行控制中的偏航控制原理、俯仰控制原理、滚转控制原理及与迎角的关系等。平滑滤波原理,方法,GPS定位方法,确定飞机空中位置坐标和飞行姿态的方法及它在整个系统中作用。最后,介绍了系统软件实现环境。特别地介绍了嵌入式实时操作系统VxWorks的工作原理,运行环境以及对硬件设备的要求。简要介绍了主机和目标机之间的关系。文末对系统模型进行了模拟仿真,对舰艇摇摆角等因素进行了模拟,并对其效果进行了简要的评价。分析了系统的优点和存在的不足,指出研究舰载直升机助降系统的重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要内容
• 第2章 舰载直升机助降系统的方案设计
• 2.1 舰载直升机助降系统功能
• 2.1.1 系统的主要功能
• 2.1.2 系统的结构组成
• 2.1.3 系统基本工作过程
• 2.1.4 指挥关系
• 2.1.5 起飞程序
• 2.1.6 着舰程序
• 2.1.7 着舰条件
• 2.2 舰载直升机舰面设施
• 2.2.1 飞行甲板
• 2.2.2 助降标志及灯光信号
• 2.2.3 机库
• 2.2.4 直升机的组成
• 2.2.5 助降和甲板牵引设备
• 2.3 舰载直升机助降系统方案
• 2.3.1 方案设计
• 2.3.2 方案的可行性
• 2.4 本章小结
• 第3章 舰载直升机飞控系统建模
• 3.1 常用坐标系定义及转换关系
• 3.1.1 地理坐标系定义
• 3.1.2 坐标系间的转换关系
• 3.2 舰载直升机受力分析与建模
• 3.2.1 作用在机体上的力
• 3.2.2 作用在机体上的力矩
• 3.2.3 机体的运动
• 3.3 舰载直升机动力学建模
• 3.3.1 机体的绕质心旋转的运动学方程
• 3.3.2 飞机俯仰运动控制模型
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于雷达和GPS下的舰载直升机适配模型
• 4.1 雷达数据处理
• 4.1.1 坐标变换理论
• 4.1.2 卡尔曼滤波理论
• 4.2 GPS定位算法
• 4.3 基于雷达和GPS下的舰载直升机定位
• 4.3.1 符号说明
• 4.3.2 模型解算
• 4.4 引导规律求解方法
• 4.5 本章小结
• 第5章 系统仿真与分析
• 5.1 仿真环境
• 5.1.1 嵌入式操作系统VxWorks简介
• 5.1.2 硬件环境
• 5.2 引导规律的仿真
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录