2012年9月16日星期日

脑控超声波传音入密


传音入密”,就是在很远的地方,把声音定向的传输到耳朵或者大 脑中,只让被受试者听到,而他周围的人完全不能发觉的一种技术,声音的  传播是没有方向性的,如果几个人坐在一起,在同一个屋子里说话,无论是 谁说话,所有的人都能够同时听到,也就是说声波是无方向性的,是向四面 八方同时 传播的。但是“传音入密”技术就不同了,这种技术有很强的方 向性,如果受试者和另外几个人坐在一起的话,有人在很远的地方使用了传 音入密技术(当然不能太远,几百米之内),那么他就可以选择性的只让那 个受试者听到,而受试者旁边的人完全没有察觉,如果不明白这个技术的原 理,或者以前没有遇到过这个 技术的人,那他很可能以为自己遇鬼了,或 者以为自己出现了“幻听”(幻听是精神疾病的一种,就是听到了旁边人听 不到的声音)。

超声波的“传音入密”技术的应用早已商业化了,不是什么秘密,这种东西 又叫“超声波扬声器”。    1.次声波,次声波没有方向性,也可以说方向性很差,而且无法聚焦 ,人耳听不见,次声波在传播中能量衰减小,能传播很远。    2.超声波,超声波有很强的方向性,而且可以聚焦成束,人耳听不见 ,超声波在传播中能量衰减很大,只能传播比较近的距离(几百米)。    3.总的来说,声波的特点就是,频率越高,方向性越好,越容易聚焦 。

超声波的“传音入密”技术:
1)用电子学上面的办法,先制造一个频率为20KHZ的超声波振荡器, 然后制造一个声波放大器(声波频率为300~3KHZ),使用一个麦克风,把 说话声音放大,然后声波和超声波让这两种波在混频器中混合,这时由于波 的和频和差频的性质,除了原来的两种频率的波 ,可以得到两种新的频率 的波,一种是两者的和频(20KHZ+3KHZ=23KHZ),一种是两者的差频 (20KHZ-3KHZ=17KHZ),这两者,一个在23KHZ左右,一个在17KHZ左右, 23KHZ那个是超声波,17KHZ的还是处在声波范围为;
 2)然后用一个滤波器把原来的3KHZ的声波和20KHZ的超声波以及新产 生的17KHZ的声波过滤掉,只剩下新产生的23KHZ的那个超声波,把这个超 声波进行功率放大,并且用压电陶瓷电声换能器转换聚焦后发射出去(超声 波很好聚焦并且方向性很强),那么由于方向性强,这个超声波事实上是聚 集成一束,像个光束一样被发射出去的;
3)然后在另外一路,用一个20KHZ的超声波振荡器,产生一个20KHZ的 超声波放大,并且用压电陶瓷电声换能器转换聚焦后发射出去,这个超声波 同样是像光束那样一束的,把这两束超声波错开一定角度发射出去之后,就 可以在远方某一点相交,控制这个角度以控制交点的距离和方位,就能达到 “传音入密”的效果了;
4)因为这两束波都是超声波(一个是20KHZ,一个是23KHZ左右),人 耳都听不见,所以即使有人在这两束波的波束范围之内被波照射到身体上也 不会发觉,发射出去之后,在这两束波相交的交点上位置上,由于波的和频 与差频的非线性效应,同样会产生两个新的波,这两个新的波的频率就是: 20KHZ+23KHZ=43KHZ;23KHZ-20KHZ=3KHZ,在这个交点这里现在就有4个波 了,两个是原来的20KHZ的和23KHZ的,还有两个是新产生的43KHZ的和3KHZ 的,这其中有三个波是超声波(20KHZ,23KHZ和43KHZ),这三个波人耳都 听不见,那么只剩下这个3KHZ的处在人的语音频率范围之内的波,人耳才 能听见;
5)也就是说,在发送方通过麦克风输入的3KHZ的音频声音,通过超声 波的变换和传输,又在远处的交点上还原成了原来的声音,这个声音,则只 有刚好在两束超声波的交点上才能听到(因为只有交点上两列超声波相遇才 能产生声波),在交点的旁边,由于都是超声波,人耳是 一点也听不见的 ,这样就达到了“传音入密”的效果。    所以,使用传音入密技术的人,只要把受试者定位,然后调整发射的 两束超声波之间的角度,让两束超声波的交点刚好处在受试者的位置 上, 就能只让受试者一个人听到声音。    其实这个技术原理是很简单的,就是利用和频与差频原理,在发射的 那边是做一次加法,把3KHZ的人说话声音加上20KHZ变成23KHZ的超声波,  然后在受试者的这边是做一次减法,把23KHZ的超声波减去20KHZ重新变成 3KHZ的声波。
6)这种电路并不复杂,有一定的电子基础的人都能设计出这种电路, 这种传音入密技术的作用距离不会太远的,只能在几百米之内应用,因为这  个是直接传输超声波,损耗太大,另外超声波传输太远的话也会发散,就不 能聚焦成束了。

超声波传音入密技术的优点就是实现容易,但是缺点也是很明显的, 就是传输距离很短,最多只能达到几百米。

微波传音入密技术:
1)除了超声波的传音入密技术 ,还有一种比较高级的传音入密技术,就是 微波传音入密技术,这种技术的距离可以更远,可以达到几千米甚至几十千 米(如果结合精确的定位技术和微波相控 阵雷达,甚至还能安装在距离地 面几百公里的卫星上对地面上的人员进行传音入密)。
2)微波传音入密技术的原理是,将声波转换成电信号,然后把这个电信号 调制 在微波上(微波一般使用磁控管产生,调制方式一般采用调幅式或者 PWM方式或者其他的特定编码方式),然后把聚焦的微波束定向辐射受试者 的大脑(当然功率不 能太大,不然人烤熟了),由于微波的作用,就能刺 激神经,使人产生听觉,这样就把声波通过微波的作用远程传输到大脑里了 。
3)受试者而旁边的人,由于微 波束没有辐射他们的大脑,所以他们都听不 到,只有受试者能听到。具体的微波产生听觉的原理,可以参考一本书,叫 “《微波, 高频对健康的影响与生物学效应》”,第191页有这个技术的详 细原理,另外这本 书还讲了微波对人体产生的一些其他的效应。

人工耳蜗技术:
1)上两种传音入密技术都是无需向身体中植入任何物质的,还有一种传音 入密技术,是在人工耳蜗的基础上发展而来,这种技术需要在身体中植入一 个小型信号接收器,连接至听神经,接收器有特定的地址码,只能接收特定 的无线电波信号,可以把无线电波信号转换为声音。
2)人工耳蜗原来是用于聋人听见外界声音的一种装置,用一个麦克风接受 声音,转化为电信号脉冲,然后传输到听神经,让人产生听觉,这种技术早 已商业化,不是什么秘密,是一种早已经成 熟的技术。
3)传音入密技术的用途是十分广泛的,在商场里可用于向特定方向或者特 定顾客进行商业广播,避免扰民,在海事上可用于船只之间的远距离喊话, 在家庭娱乐等日常生活中可以避免声音的相互干扰,用途极其广泛。

传音入密技术的潜在危害性:
1)使用这种高科技的同时,也要看到这种技术的潜在危害性,传音入密技 术的特点就是隐蔽性与迷惑性,可以在远距离秘密的向别人传音,而别人只 能听到自己耳朵中的声音,完全不知道是哪里传来的,而他身边的人则完全 听不到这种声音,所以具有极大的隐蔽性,一旦这种技术被犯罪分子使用, 暗中向不知情的人远程传音,就可以藏在暗处向不知情的人发布命令。
2)如果不知道这技术的人,还以为自己遇到了鬼,如果他向他身边的人问 起或者说起这种声音,由于他身边的人完全听不到,只有他自己能听到,别 人就会以为他出现了幻听,所以这种技术也具有极大的迷惑性。
3)如果隐藏在暗处的犯罪分子向远处不知情的人远程传音,就可以向他发 布命令,让他去做一些违法犯罪的事,例如去抢银行,如果向远处不知情的 人播放催眠师的声音,就可以隐蔽的把人催眠,然后控制他去做任何事,如 果给正在开车的司机催眠,就会人为地造成交通事故或者隐蔽地杀人,看上 去就像正常的交通事故一样。
4)如果给晚上正在休息的人传输噪音,就会干扰他们的休息,让他们无法 入睡或者突然醒来。同时制造分裂人格、精神分裂、傀儡刺客、杀手等一系 列活动。总之,这种技术一旦滥用,其危害性极大,小到影响他人休息,大 到造成交通事故甚至杀人,而且具有极大的隐蔽性,使用这种技术很难被查  出,即使是杀人的罪犯,也可以逍遥法外。
5)另外这种技术还具有极大的迷惑性,由于只有受害人能听到声音,旁人 完全听不到,所以即使他报案或者向旁人讲述遭遇,别人也完全不会相信, 反而会以为他有幻听或者精神病。
6)在现今社会,某些精神控制项目曾经过精心策划,以致如果受害者控诉 ,他们自己的言论将会立即被贴上精神疾病的标签。偷窃和破坏者造成 的 经济损失并不大,以致警察不会调查,甚至建议精神病治疗“帮助”。
       脑控分子或卫星常用这种技术进行各种破坏活动,利用声音合成技术,在人睡觉时进行发送信号,通常是模拟他们熟悉的声音,如熟人,鸟叫,吆喝声,歌曲等进行影响人的潜意识,造成受害者思维混乱,烦燥,甚至是产生杀人动机,通常是在受害者刚睡醒时最有效,这种技术对于文化水平不高的人十分有效,有时能致于人死地。还有一种方法是它们利用这种超声进行策划活动,比如采用一掠而过的形式,发出“该死了”的很小的声音,由于对方只能听到一下,且速度快,小而逼真,对方如不仔细辨别还会以为是自己头脑中想的,因而会遵循这种声音,造成负面影响。这些人还会利用这种声音进行预谋策划整人,按照声音发出的信息进行策划活动,让受害者误以为是头脑中传的声音都是真的,可以实现的,从而让受害者误以是合情合理的行为,愚弄众人,进行事件策划,再如录制白天别人放的歌,放炮声,在晚上采用低沉的声音进行超声波回放,让人听到“叭”声,白天的放炮声,或音乐声,进行大脑骚扰破坏,让人误以为是这些人所作,制造错觉,企图对受害者大脑进行软破坏,培养合格的所谓“猪”服务,搞所谓的“恐怖分子发生器”。
    所有这些,说明害人者是国人所为,并且这种情况极可能是周围人干,甚至是你邻居所为,它们随时注意着受害者一举一动,言行,根据这些进行策划依据。它们往往是在侧重受害者的平时行为,性格,心理,生理方面,生活习惯,活动规律,社会关系都有较全面的认识才能发挥这种作用。人的意识如同一辆行驶的汽车,忽然停止就会产生惯性,人在睡觉时能产生这种惯性的储能较大,害人者正是利用了这点。因而一些受害者是常在睡醒时发生一些不可思异的行为。这些行为如果不被受害者察觉,在正常情况下会造成连贯性,从而造成可能的灾祸。它们胡说称为精神疾病,从而大发不义之财。


2012年8月29日星期三

Build dream machine


造梦机 - 结构功能
Build dream machine - structure function

造梦机由许多电子部件构成的主机和用线路同主机连在一起的传感系统组成。
Dream machine made by many electronic components comprise of main engine and for the line with host together sensing system composition.

传感系统的外形像眼罩,使用时戴在前额,并将传感器的探头对准眼球。
The appearance of the sensor system like patch, when using wear on the forehead, and the sensor probe alignment eyeball.

造梦机以睡眠8小时为前提,根据梦产生的机制发挥作用。
Build dream machine sleep 8 hours as a precondition, and according to the mechanism which causes dreams play a role.

使用者在出现睡意前,首先将自己希望梦见的事和物进行想象和模拟试验,并利用声、光以及音乐和不同的芳香气味的综合作用,创造出能够做美梦的环境。
Users in appear before sleep, first will hope to dream of things and objects for imagination and simulation test, and use of sound, light and music and different aromatic smell of comprehensive effect, create the environment of dreams can do.

宝公司声称,造梦机具有视觉信息输入功能、芳香剂发生功能、梦幻诱发功能、语音录放功能以及催醒功能等。
Treasure company says, dream maker machine has the visual information input function, aromatic happen function, dream induced function, voice recording function and CuiXing function, etc.

造梦机上配备的眼球活动传感器,能准确地捕捉快波睡眠带,在造梦机各项功能的综合作用下,激活在睡眠前见到、或曾思考过的美好情景以及以前留在记忆中的美好信息,把这些储存在大脑中的信息在睡眠中唤醒,使这些希望重现的情景再次出现在脑海中,人们就这样“美梦成真”了。
Build dream machine equipped with eye activities sensor, can accurately capture fast wave sleep belt, in the dream maker machine each function of comprehensive function, activation in before sleep, or CengSiKao see the beautiful scene in memory and before the good information, the information stored in the brain in sleep wake up, make these hope is born again scene again in mind, people like this "dream come true".

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造梦机 - 厂商背景
Build dream machine - manufacturer background

宝公司在日本玩具制造领域向来以出奇制胜、大胆创新闻名。
Treasure company in Japan toy manufacturing have to ace in the hole, is famous for its bold innovation.

轰动一时的狗语、猫语翻译机就是该公司的杰作。
A hit dog, cat language translation machine is the company's masterpiece.

狗语翻译机是通过戴在狗脖子上的无线麦克风,把狗的叫声传输到主人携带的微型翻译主机上。
The dog through translation machine is worn on the dog's neck wireless microphone, the dog sounds transmission to master carry miniature translation host.

翻译机能够根据狗的不同叫声,在显示屏上显示出不同意思的文字。
Translation machine according to the different dog cry, in the screen shows different meaning of the text.

狗主人阅读这些文字后就会了解狗所表达的意思。
Dog owners reading these words will understand the dog's saying.

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造梦机 - 效果
Dream maker machine - effect

这台不起眼的小机器就是神奇的“造梦机”,它高35厘米,宽22厘米,可以放置在枕边,来帮助睡眠的人“制造梦境”。
A small machine is the magic of "dream maker machine", it 35 cm high, wide 22 cm, can be placed in the bedside, to help sleep people "make dreams".

造梦机对夜晚不肯安睡的小孩特别有效,当然家中其他人也可以使用。
Build dream machine to night would not sleep child particularly effective, of course, home others can also use.

把造梦机放在床边,把音量调至适合程度(似乎个人而定),集中精神在它发出的声音即可快速进入睡眠状态。
The dream machine made in the bedside, turn down the volume to fit degree (seems to personal and decide), concentrate on the sound of it can be fast asleep.

参加了造梦机试用的5名使用者也认为,效果挺好,基本上达到了自己的需要,能做一个自己喜欢的梦。
Participated in the dream maker machine trial five users also think, the effect is good, basically reached their own needs, can do you like a dream.

除了做美梦之外,它提高睡眠质量的效果也很好。
Besides do a dream besides, it improve the sleep quality effect is very good also.
在中国国内,脑控分子用这些技术来造梦,进行潜意识的引导,制造凶杀,犯罪,各种恐怖事件,中共国安或航天业可能已经具备这种技术的变形手法。
In China, brain control molecules using the technology to make the dream, the subconscious guidance, manufacturing murder, crime, all kinds of terrorist incident, the Chinese communist party national security or spacecraft may already have this kind of technology deformation technique.

在全球可能制造各种恐怖事件。
In the global may manufacturing various terrorist incident. 

用微波向大脑传送图像,声音,在人睡觉时进行各种这种活动。
Using microwave to brain transfer image, voice, in people sleep all this activity.

比较明显的是眼球受辐射,太阳穴附近发热,头部发热等均是这些微波造梦害人活动的表现。
The eye is obvious by radiation, temple nearby fever, head fever, etc. These microwave dream maker and the harm of the performance of the activities.




2012年6月29日星期五

反坦克导弹


随着坦克装甲防护技术的提高及主动防护装甲的出现,采用空心装药战斗部的反坦克导弹的攻击效能受到了限制。
为了能够有效打击装备有这些装甲的坦克,我国最新一代反坦克导弹应运而生,它就是引人注目的“红箭”-9型反坦克导弹武器系统,其研制成功说明我国已经能够独立自主研发具有国际领先水平的武器系统。
“红箭”-9型反坦克导弹武器系统主要用于攻击100~5000米距离内的敌坦克和其他装甲目标,必要时也可以用来攻击敌钢筋水泥工事和火力点。其作战任务是为军、师级部队提供反坦克作战的骨干火力;与其他反坦克兵器相配合,有效抗击敌装甲目标。
研制背景
到目前为止,反坦克导弹按照制导方式可分为四代产品。
早期的第一代产品以目视瞄准、手控制导、导线传输指令为主要特点,例如苏联的AT-1“甲鱼”和AT-3“萨格尔”、法国的SS-10、中国的“红箭”-73等。

第二代产品以光学跟踪、导线传输指令、半自动指令瞄准线制导为主要特点,例如美国的“陶”、瑞典的“比尔”、中国的“红箭”-8、俄罗斯的AT-4“塞子”等。另外,在第二代反坦克导弹中已经有了轻型和重型之分。轻型导弹的射程约为2000米,主要是单兵和步兵小组使用;重型导弹的射程约为4000米,主要是车载和机载型。
第三代产品以“发射后不管”为主要特点,采用红外成像、激光半主动指令、主动和被动毫米波等制导技术,可以在发射前或发射后锁定目标,例如美国的“标枪”、俄罗斯的“短号”等。
第四代产品的制导技术特征是采用复合制导和多目标打击能力。

我国实行以防御为主的战略,而研制能摧毁各类先进坦克的反坦克武器是防御的重要手段之一。为此,我国决定利用自己的科研力量和先进技术研制具有三代先进水平的激光指令制导的大威力反坦克武器系统。
“红箭”-9型反坦克导弹从20世纪80年代中期开始论证,并进行大量的技术储备,1988年开始立项研制,1999年正式公开露面,从立项到完成全武器系统的研制,历时10多年。在1999年的50周年国庆大阅兵上,“红箭”-9型轮式重型反坦克导弹系统隆重出场。而在近些年举行的一些国际防务展上,“红箭”-9也频频亮相,成为展会上一颗耀眼的新星,备受世人瞩目。
与“红箭”-8的比较
“红箭”-8是我国自行研制的二代反坦克制导武器系统。该型导弹于1987年开始装备部队,采用单兵三角架发射装置和四联装车载发射系统。早期的“红箭”-8导弹的最大射程为3000米,而最新型的射程为3500米和4000米。其中一个型号的导弹采用了串联式反坦克战斗部。

相比“红箭”-8,“红箭”-9进行了多项技术改进。首先是“断尾”。“红箭”-8为旋转弹,弹尾有矢量控制舵,每旋转一周就要控制一下,其弊端是无法加装导引头,因为导弹旋转时导引头图像处理器处理图像相当困难;而“红箭”-9则采用了激光指令制导,为倾斜稳定的不旋转弹,可为它加装导引头,从而去掉了长期困扰“红箭”-8的指令传输线(导线严重影响了导弹的飞行速度)。
其次是弹径加大,弹体加长,并配备了两台发动机(一个起飞发动机和一个续航发动机),从而使得射程由“红箭”-8的 3000~4000米提高到了5000米以上,静破甲厚度达到1100毫米以上。
第三是制导方式上的改进,即由“红箭”-8的有线传输指令制导改为激光指令制导。此外,“红箭”-9的测角仪由“红箭”-8的红外测角仪改为电视测角仪,加装了夜瞄装置和自动装填设备等。

系统构成
“红箭”-9的武器系统由筒装导弹、武器站、底盘车、检测维修设备和模拟训练器等组成。车载反坦克导弹系统可伴随机械化部队一起行动,随时打击出现的坦克等装甲目标。
筒装导弹 筒装导弹的功能足攻击敌方坦克和装甲车辆,由引信、战斗部、弹上计算机、解码器、激光接收机、陀螺、舵机、发射和续航发动机、弹翼机构、发射筒机电保险器等组成。为便于运输和使用,将导弹发射筒设计成具有发射和包装两项功能。导弹装在发射筒内,并装有密封、机电保险和防护机构,构成筒装导弹。
该导弹采用光学瞄准、筒式发射、电视测角、激光指令传输、三点法导引。导弹发射后,射手操纵跟踪装置将光学或红外热成像瞄准镜的十字线对准目标,制导设备可自动测量导弹相对瞄准线偏差角,形成激光修正指令,传输到导弹上,控制导弹沿瞄准线飞行并命中目标。导弹前部是两级串联空心装药破甲战斗部,其前级用于破坏装甲目标上的爆炸反应装甲,后级用于击毁坦克目标。

武器站 武器站由车载观瞄控制设备(包括:潜望式光学瞄准镜、热像瞄准具、电视测角装置、制导电子箱、激光发射机、车长观察镜)和车载发射设备(包括:跟踪装置、随动装置、发控装置、升降装填装置、发射装置、液压装置)组成。其主要功能是搜索、瞄准、跟踪目标,装填发射导弹,控制导弹飞行。
底盘车 该车底盘与WZ550型轮式装甲车相同,为4×4全轮驱动。其战斗全重大约为13吨,车长约6米,车宽约3米,武器火线高约3.5米。发射车动力装置的最大功率为235千瓦,最大公路速度可达95公里/小时,最大行程为600~800公里;并具有水上行驶能力,浮渡速度为4.5公里/小时。

车长和驾驶员均在车体的前部。发射制导装置为升降式,位于发射车的顶部。发射时,由车内升起到发射位置,行军时下降到舱内。发射装置左、右两侧各挂一具定向架,每具定向架装2发筒装导弹,共有4发待发导弹。车内两侧装填装置上各装两具定向架,共存8发备用筒装导弹。射击后,可实施自动抛筒和再装填。
该发射车装有大功率风冷、增压中冷柴油发动机,采用带同步器的多档机械变速箱、双管路气压制动系统、双横臂独立悬挂、非承载式驱动桥、轮间及轴间均装有可强制锁止的差速锁、整体式液压助力转向器、轮胎中央充放气系统和防弹轮胎等,可根据路面情况调节防弹轮胎气压,轮胎被枪弹击中后,尚能安全行驶100公里以上的距离。因此,该车具有较好的机动性和防护性能,不仅可以适应公路、山地、戈壁、高原等各种复杂路面的越野机动,而且具有涉水和浮渡性能,在松软、泥泞路面也可正常行驶,乘坐舒适、密封可靠。

车内配套设备包括:微光驾驶仪、车长显示器、通讯设备、三防装置、自动灭火装置、烟幕弹发射装置和辅助武器等。
检测维修设备 检测维修设备集装在方舱中,以便于在战场环境使用和运输。其功能为快速检测和维修武器站。采用先进的计算机硬件及智能化软件平台,多层窗口形式的人机界面,可将设备故障定位于可更换电路板和备件水平,并可完成更换和维修。
模拟训练器 模拟训练器装备到导弹连,配属于导弹班,用于射手练习瞄准、发射、跟踪目标等射击操作训练。模拟训练器应用计算机成像技术以及多媒体技术,声像逼真地模拟目标和背景。

性能特点
“红箭”-9是世界上较先进、功能完备的车载反坦克导弹武器系统之一,从目标搜索到导弹发射、跟踪、自动装填等多方面都高度自动化,属于世界一流的反坦克导弹武器系统。“红箭”-9型反坦克武器系统凝聚了众多领域的高新技术,可在轻型车、履带车、舰船、直升机等多种平台上使用,通用性强。其技术与性能特点如下:
射程远  “红箭”-9有效射程为100~5000米,据设计和试验表明,导弹的实际射程已超过5000米,在直瞄射击对抗时可先敌开火。
威力大  “红箭”-9采用了新型的战斗部和引信。导弹战斗部,按作战使用需要设计成串联战斗部,既能对付未装反应装甲的坦克,也能对付装有反应装甲的坦克。静破甲垂直穿透厚度可达1200毫米,而美国“陶”-2A重型反坦克导弹的静破甲垂直穿透厚度仅为1040毫米。“红箭”-9动态条件下击穿带或不带PBFY-1标准反应装甲的320毫米/68°均质装甲钢靶,这一穿甲能力可以摧毁世界上任何现役主战坦克,可谓“一击必杀”,其威力达到国内领先、国际先进水平。

抗干扰能力较强  “红箭”-9配有完全国产化的昼夜观瞄系统,可以在昼夜和各种烟、光、雾及常见自然背景、各种气象条件下打击运动或静止的装甲目标,具有很强的全天候作战能力,还具有对付敌主动干扰的能力。
精度高  “红箭”-9采用了电视测角、先进可靠的激光指令传输制导、数字化控制等先进技术,导弹命中精度高。发射导弹后,射手只需将瞄准线始终对准目标即可,制导装置会自动发出激光指令,控制导弹飞向目标。导弹在中远距离上对目标的命中率大于90%,近距离对目标的命中率大于70%。此外,“红箭”-9采用的先进跟踪、随动系统能根据操控的要求,在车辆倾斜、运动等状态下完成对目标的搜索、跟踪,同时,可对运动速度变化极慢的目标实施跟踪、瞄准,其水平国际领先。

良好的夜战能力  “红箭”-9配有较为先进的热像瞄准具,且载车配有夜间微光驾驶仪,可保证武器系统在夜暗条件下能够机动作战,更好的发挥我军夜间作战特长。
突出的机动性 “红箭”-9以4×4高机动轮式装甲车为发射车,越野性能良好,对软地面具有良好的通过性能,并具有浮渡性能,适用于多种地形并便于快速机动作战。可以配属给战斗部队,也可以独立组成战斗单元完成作战任务,作战配属机动、灵活。

操作简便,火力密度大,生存力强 “红箭”-9使用先进的导弹自动装填装置,能在行军和静止状态完成导弹的自动装填、自动抛弹等复杂动作,使发射车快速进入战斗状态,提高了使用操作的简便性;采用四联装发射装置,提高了火力密度;采用装甲发射平台,装甲外表涂有吸波材料及迷彩漆,可有效对抗雷达、红外探测;装有三防、灭火、烟幕等装置,提高了生存能力。
综上所述,“红箭”-9是一种射程远、威力大、精度高、抗干扰能力强、昼夜使用、便于快速机动作战的轮式装甲车载反坦克武器装备,同时还配备了模拟训练和维修检测设备,保证武器系统的训练和维修,能很好地满足部队作战使用的需要,增强了我军反坦克作战的能力。

衍变:挑战新高
由于“红箭”-9起点高,为未来的发展打下了良好的基础,可在多种平台上使用,如轻型车、履带车、舰船、飞机等。制导方式也可以改进到毫米波、激光驾束等。
“红箭”-9A是在“红箭”-9的基础上研制出的改进型车载反坦克导弹系统。“红箭”-9A采用了毫米波制导方式,提高了抗干扰能力,发射装置将毫米波作为传输指令的载波或基波,把导弹偏离目标的信息以及如何进行修正的指令发送给正在向目标飞行的导弹,导弹即可不断地修正飞行轨道,直到命中目标。毫米波在穿透雾、霾、尘埃和战场烟幕方面优于光学和红外模式,且具有结构小、带宽大、波束窄和大气损耗低的优点,在使用、制造和价格方面优于光纤制导。

美军最近推出的“海尔法”反坦克导弹的改进型也采用了毫米波雷达制导方式。“红箭”-9A的高精度、大威力、高效能、高效费比等特点,将在现代战争中发挥重要作用。

2012年6月25日星期一

一个动作就将美战力退到60年


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美媒表示,“神九”将有利于中国在未来的太空大战中“监视对手”,甚至成为“射瞎或摧毁敌对卫星”的太空作战平台。更令人吃惊的是,有媒体甚至表示,此次“神九”与“天宫一号”的手动交会对接是要演练中国在太空“俘虏其他国家的卫星”。有香港媒体指出,“若美国卫星体系遭中国重创,美国的战力将退到上世纪60年代”。
  
  “中国龙的爪子不仅伸向太空,也伸向深海”,德国《世界报》的话将人们的目光引向中国的“深海野心”。在“蛟龙”号下水的瞬间,外媒已经描绘出了中国在未来的深海大战中“称霸海底”的前景。有分析指出,中国最具有威慑力的核潜艇的下潜深度只有300米左右,这让其很难避开美国的反潜机,而“蛟龙”的突破将使中国核潜艇“脱胎换骨”。此外,为核潜艇勾画“海底地图”、切断敌人“海底光缆”、试验更先进的潜艇指挥通讯系统等猜测也充斥着媒体的报道。
  
  新的太空计划将有助于中国“以此为平台监视潜在对手,或者研制能射瞎和摧毁其他卫星的激光武器。
  
  在外媒眼中,一个证明中国“太空军事野心”的最明显“证据”莫过于,所有航天发展都有“中国军方的身影”。日本富士电视台说,在中国,航天事业属于军方分管,这让世界不能相信中国会和平利用太空。中国举国家经济实力致力于太空发展,“其实是为了实现扩张”。CNN也表示,中国太空项目主要是由国有企业或军事附属团队负责实施的,很多飞行员和工程师都是现役或复员军官。
  
  美国依旧对中国的太空行动忧心忡忡。“超过95%的太空技术都有双重用途,也就是说它既有民事用途,又有军事用途”,美国战争学院学者琼·约翰逊·弗里兹说。“尽管美国在技术上远远领先于中国,但中国确实有一些美国缺乏的关键性东西。”
  
  其中,美国最“关切”的是中国“射瞎和摧毁卫星”的能力。据俄罗斯《共青团真理报》报道,早在2011年,美国国防部发布“十年国家太空安全战略”报告时,美国太空防务政策副秘书长格里戈里·舒尔特就猜测称,中国正在开发“太空战”武器,用于摧毁卫星或阻拦卫星信号。据美联社报道,2007年,中国曾使用一枚中程弹道导弹击毁一枚本国废弃的气象卫星,这让美国“印象深刻”,也促使后者更加“关切中国足以击毁航天器的太空战能力”。
  
  美国军事专家说,激光和“动能拦截导弹”等尖端技术,是中国研究在大气层外和太空部署导弹拦截系统的两大杀手锏。美国国防部《2011年中国军力报告》指出,2007年后,中国还研制在太空利用激光、籽子束或高功率微波等拦截导弹的武器。美国国防部说,中国通过载人航天飞行和探月工程大幅提高了太空战争所需的追踪及识别飞行器技术。
  
  美国媒体认为,在“天宫一号”分别与“神八”、“神九”飞船对接后,这项技术对未来的“太空战”意义非凡。中国已拥有截击低轨道巡航导弹和短程弹道导弹等技术,主要用于导弹末端拦截,其实力可以PK美国的“标准ⅡA”最新型号拦截弹。
  
  此外,美国国防部还指出,中国还在研制在高度80公里以下的外气圈,利用高速运行的物体动能破坏导弹的“动能拦截导弹”,和在大气层最外圈对导弹或航天飞船进行拦截的技术。2010年,中国成功进行了“陆基中段导弹防御系统(GMD)”试验,在距地200公里空中对发射轨道中段的弹道导弹进行了拦截。这在2007年“打卫星”后再次震惊美国军界。
  
  香港《南华早报》曾透露,对于中国相关试验的消息,美国往往能“第一时间获知,并通报盟国”。不过,一直风闻的“中国激光、粒子束或高功率波等导弹拦截技术”,至今没有任何报道。
  
  多数揣测将目光盯在“神舟”系列飞船上,有报道称,“神舟六号”和“神舟七号”已秘密进行这类实验,它们据称被安装在这些飞船的留空轨道舱内,在飞船降落后,还能进行为期近半年的试验任务。“神舟八号”和“神舟九号”也被认为不排除更高端的武器试验。此外,MSN此前有消息称,中国一直在拉近两颗轨道卫星的距离,进行卫星机动飞行演习。报道称,中国“有可能意在发展某些专业技能,以便‘潜伏’在其他卫星附近,一旦危机爆发,便于窃听甚至瘫痪敌方卫星”。

2012年6月23日星期六

核电站类型介绍

核电站类型介绍
.1. 压水堆核电站
       以压水堆为热源的核电站。它主要由核岛和常规岛组成。压水堆核电站核
岛中的四大部件是蒸汽发生器、稳压器、主泵和堆芯。在核岛中的系统设备主要
有压水堆本体,一回路系统,以及为支持一回路系统正常运行和保证反应堆安全
而设置的辅助系统。常规岛主要包括汽轮机组及二回等系统,其形式与常规火电
厂类似。
2. 沸水堆核电站
       以沸水堆为热源的核电站。沸水堆是以沸腾轻水>为慢化剂和冷却剂并在
反应堆压力容器内直接产生饱和蒸汽的动力堆。沸水堆与压水堆同属轻水堆,都
具有结构紧凑、安全可靠、建造费用低和负荷跟随能力强等优点。它们都需使用
低富集铀作燃料。
     沸水堆核电站系统有:主系统(包括反应堆);蒸汽->给水系统;反应堆辅
助系统等。
3. 重水堆核电站
        以重水堆为热源的核电站。重水堆是以重水作慢化剂的反应堆,可以直
接利用天然铀作为核燃料。重水堆可用轻水或重水作冷却剂,重水堆分压力容器
式和压力管式两类。
        重水堆核电站是发展较早的核电站,有各种类别,但已实现工业规模推
广的只有加拿大发展起来的坎杜型压力管式重水堆核电站。
4. 快堆核电站
        由快中子引起链式裂变反应所释放出>来的热能转换为电能的核电站。快
堆在运行中既消耗裂变材料,又生产新裂变材料,而且所产可多于所耗,能实现
核裂变材料的增殖。
     目前,世界上已商业运行的核电站堆型,如压水堆、沸水堆、重水堆、石墨
气冷堆等都是非增殖堆型,主要利用核裂变燃料,即使再利用转换出来的钚-239>
等易裂变材料,它对铀资源的利用率也只有1>%—2>%,但在快堆中,铀-238>原
则上都能转换成钚-239>而得以使用,但考虑到各种损耗,快堆可将铀资源的利用
率提高到60>%—70>%。
5.高温气冷堆核电站
       一种用高富集度铀的包敷颗粒作核燃料、石墨作中子慢化剂、高温氦气作
为冷却剂的先进热中子转化堆核电站。
     将高温气冷堆的核燃料二氧化铀或碳化铀经复杂的工艺加工制成直径达60毫
米的球形燃料元件。球形元件重叠时,彼此间有空隙可供高温氦气流过。在氦循
环风机的驱动下,氦气不断通过堆芯将裂变热带出,进行闭式循环。
     这种闭式循环又有两种:第一种是用蒸汽进行间接循环。这种闭式循环的高
温氦气经过蒸汽发生器管内时,使蒸汽发生器管外流动着的二回路的水变为高温
蒸汽,向压水堆那样去推动汽轮发电机组。
     第二种是直接循环。这种堆产生的高温氦气,不经过蒸汽发生器这一中间环
节,直接去推动氦汽轮机。氦汽轮机排出的余热又可以供氨蒸汽循环使用。

2012年6月20日星期三

定向能武器

一、定向能武器的基本原理及现状

    随着激光、新材料、微电子、声光、电光等高技术的发展,衍生出一门利用各种束能产
生的强大杀伤威力的“束能武器”,即人们通常所说的定向能武器。它是利用激光束、粒子
束、微波束、等离子束、声波束的能量,产生高温、电离、辐射、声波等综合效应,采取束
的形式,而不是面的形式向一定方向发射,用以摧毁或损伤目标的武器系统。
    定向能武器,依其被发射能量的载体不同,可以分为激光武器、粒子束武器、微波武
器。无论能量载体性质有什么不同,作为武器系统其共同的特点是:首先,束能传播速度可
接近光束,这种武器系统,一旦发射即可命中,无需等待时间;其次,能量集中而且高,如
高能激光束的输出功率可达到几百至几千千瓦,击中目标后使其破坏、烧毁或熔化。
    另外,由于发射的是激光束或粒子束,它们被聚集得非常细,来得又很突然,所以对方
难以发现射束来自何处,对方来不及进行机动、回避或对抗。

    1。战术激光武器(TLW)

    战术激光武器主要由高能激光器,精密瞄准跟踪系统和光速控制发射系统等组成。
    (1)高能激光器是激光武器的核心,是产生杀伤破坏作用的关键部分。在选择和研制激
光武器时,应考虑的主要因素有:①尽可能高的发射功率;②有高的能量转换效率;③激光
波长应位于大气窗口(指大气对该波长的能量吸收极少);④光束发散小;⑤质量轻、体积
小。迄今研制的高能激光器主要有固体激光器、CO2激光器、化学激光器。
    (2)瞄准跟踪系统。对于任何武器系统来说,目标探测、捕获和跟踪都是首要任务。激
光武器对瞄准跟踪系统的要求则更高。由于激光武器是用激光束直接击中目标造成破坏的,
所以激光束不仅应直接命中目标,而且还要在目标上停留一段时间,以便积累足够的能量,
使目标破坏。为了使激光束精确命中目标和稳定地跟踪目标,瞄准精度要求达到2×
10u7(°),跟踪精度要求高于1mrad。激光武器所要求的这种跟瞄精度是当前微波雷达无法
达到的。必须发展红外跟踪、电视跟踪和激光雷达等光学精密跟踪。目前,激光雷达是国外
重点发展的跟踪系统。
    (3)光束控制发射系统。光束控制发射系统,亦称发射望远镜。由激光器发出的光束经
光束控制发射系统而射向目标。发射望远镜的主要部件是一块大型反射镜,它起着将光束聚
集到目标上的作用。反射镜的直径越大,射出的光束发散角越小,即聚焦得越好。但反射镜
的直径愈大,不仅加工工艺复杂,而且造价高昂。
    激光武器可分为反卫星、反天基激光武器及反战略导弹等的战略激光武器和用于毁伤光
电传感器(包括人眼)、飞机及战术导弹等的战术激光武器。供陆军野战部队使用的主要是战
术激光武器。战术激光武器的工作原理,以反导弹的防空激光武器系统为例,说明其工作原
理,首先由远程预警雷达捕获目标,并将目标信息传送给指挥控制系统,指挥控制系统通过
目标分配与坐标变换,引导精密瞄准跟踪系统捕获并锁定目标,精密瞄准跟踪系统再引导光
束发射系统使发射望远镜对准目标。当目标处于适当位置时,指挥控制系统发出攻击命令,
启动激光器,由激光器发出的光束,经控制发射系统射向目标,并对其进行破坏。
    目前,激光致盲武器已经在90年代战场上投入使用,如美国陆军研制的“缸鱼”式激
光致盲器,在海湾战争中投入使用。大功率的战术激光武器目前仍处于实验研究阶段。如美
国在海湾战争之后开展了一项称之为“沙漠闪光”的研究计划,对用激光武器对付“飞毛
腿”导弹进行评估和研究。待选的激光器有3种:氟化氚/氟化氢激光器、化学氧碘激光器
和自由电子激光器。至于机载武器的研究,美国战略防御计划局目前正在开展一项有关激光
束水平射向“飞毛腿”导弹类目标时大气湍流对传输的影响的研究。另一项研究由劳伦
兹·利弗莫尔负责进行,将从高空无人驾驶飞机上直接发射激光光束,以避免大气湍流对激
光传输的影响。据悉,这两项研究有可能导致90年代末进行全面的机载激光器方案的论
证。由于大气对激光会产生吸收、散射和湍流效应。大气中的分子和气溶胶(尘埃、烟雾、
水滴等质点)使激光束的能量发生衰减,大气湍流会使激光束发生扩展、漂移、抖动和闭烁
效应,使激光能量损耗,偏离目标,对于强激光,由于大气吸收了激光束的能量,导致光路
加热,从而改变了大气的折射率分布。这种大气体的激光的“热晕”效应,会使激光束发生
漂移、扩展、畸变或弯曲。大气传输的另一种效应是大气击穿,也就是使大气发生电离。当
大气被击穿而产生等离子体时,会严重吸收或阻碍激光束的传输,影响其杀伤破坏威力。预
计,战术激光武器用于对付地面装甲目标,用于防空击毁低空飞机、拦截或击毁战术导弹在
近期内尚不可能,真正进入实战应用,估计要到21世纪30年代。

    2.粒子束武器

    粒子束武器是用高能强流加速器将粒子源产生的电子、质子和离子加速到接近光束,并
用磁场把它聚集成密集的束流,直接或去掉电荷后射向目标,靠束流的动能或其它效应使目
标失效。除了粒子加速器外,粒子束武器还包括能源、目标识别与跟踪、粒子束瞄准定位和
指挥与控制等系统。其中粒子加速器是粒子束武器系统的核心,用于产生高能粒子束。
    为了对付加固目标,要把被加速粒子的能量提高到100MeV,甚至要提高到200MeV,并
要求能源在600S内连续提供100MW的功率,最大流强10KA,脉冲宽高70ns。平均每秒产生
5个脉冲。粒子束武器对目标的破坏能力比激光武器更强。其主要特点是:穿透力强、能量
集中,脉冲发射率高,能快速改变发射方向。根据其使用特点,粒子束武器分为两大类:一
类是在大气中使用的带电粒子束武器,它可以实施直接击穿目标的“硬”杀伤,也可以实施
局部失效的装备发展“软”杀伤;另一类是在外层空间使用的中性粒子束武器,主要用于拦
截助推段导弹,也可以拦截中段或再入段目标。目前对前一类粒子束武器的研究只局限于作
为点防御的近程武器系统范围内,进入实战应用,预计要到21世纪二、三十年代。
    粒子束武器的主要缺点是:其一是带电粒子在大气层内传输能量损失较大;其二是由于
束流扩散,使得在空气中使用的粒子束,只能打击近距离目标;其三是地磁场影响而使束流
弯曲。因此,这种武器距离实战应用还需相当长时间。目前发达国家主要进行基础研究,并
且立足于空间防御系统,可否作为战术武器应用,目前还难以预测。

    3.微波武器

    微波武器是一种采用强微波发射机、高增益天线以及其它配套设备,使发射出来的强大
的微波束会聚在窄波束内,以强大的能量杀伤、破坏目标的定向能武器,其辐射的微波波束
能量,要比雷达大几个数量级。
    微波武器可用于杀伤人员,就其杀伤机理而言,有“非热效应”与“热效应”两种”。
“非热效应”是利用3~13毫瓦/厘米2的弱波能量照射人体,以引起人员烦躁、头痛、神
经紊乱、记忆力衰退等。这种效应如果用到战场上时,可使各种武器系统的操作人员产生上
述心理变态,导致武器系统的操作失灵。而“热效应”则是利用强微波幅射照射人体,能量
密度为20瓦/厘米2,照射时间为1~2秒,通过瞬时产生的高温高热,造成人员的死亡。
微波束另一个特点是,它可以穿过缝隙、玻璃或纤维进入坦克装甲车辆内部,烧伤车辆内的
乘员。
    微波武器还可以使现代化武器系统中的电子设备及元器件失效或损坏。例如,用0
01~1微瓦/厘米2的弱微波能量,就可以干扰相应频段的雷达和通信设备的正常工作。
10~100瓦/厘米2的强微波辐射形成的瞬变电磁场,可使金属目标表面产生的感应电流与
电荷,通过天线、导线和各种开口或缝隙,进入坦克装甲车辆、导弹、飞机、卫星等武器内
部,破坏各种敏感元件如传感器、电子元器件等,使武器系统失去其效能。微波武器的能量
达到1000~10000瓦/厘米2的超强微波能量,可在很短时间内使目标因受高热而导致破
坏,甚至能够引爆武器中的炸药等,使武器被毁坏。微波武器与激光束、粒子束武器相比作
用距离更远,受天气影响更小,从而使对方相应对抗措施更加复杂化。
    目前战术微波武器,例如车载战术性的微波武器的研究进展较快,可望在下世纪初装备
部队。此外,目前美国已研制能在微波波段产生千兆瓦脉冲功率的实验型微波发射管,并希
望最终脉冲功率达到100千兆瓦。
    微波武器目前存在的问题:一是对有核防护设施的目标无效。许多国家的军用电子系统
装有防原子破坏设备,并开始制定了有关军用电子设计标准。这些设备对微波武器也有同样
的防范作用,其原因是金属板可保护电子设备不受微波热效应的影响;二是使用中对友邻部
队可能构成威胁。为了发挥微波武器的作用,其功率必须很大,这样就可能对在一定范围内
的友邻部队的电子系统构成巨大威胁。为防止这一点,就必须采用高度定向的天线或利用地
面屏蔽物;三是微波武器可能遭受反辐射导弹(ARM)的攻击。ARM是一种寻的无线电和雷达
信号的导弹。不言而喻,由于微波武器能发射出功率很大的电磁波,因此,ARM被看作是微
波武器的天敌,但目前对这一问题,国际上有学者持不同看法。其理由是,一是认为微波武
器功率很高,因此可能事先引爆来犯导弹;二是微波武器可能会影响ARM制导系统中的微电
子线路,从而破坏ARM对其的跟踪而偏离航向。

    二、定向能武器未来的研究和发展趋势

    包括激光武器、粒子束武器、微波武器在内的定向能武器。目前分别处于预研、研制以
及基本技术和原理方案的探讨阶段,估计将在下个世纪初叶陆续投入战场,并对未来战场的
局势产生深远的影响。定向能武器未来的发展趋势是:

    1.激光武器的未来研究和发展趋势

    (1)发展新型的精密瞄准跟踪系统。激光武器对目标的瞄准、跟踪精度非常高,否则不
能够精确击中目标,目前研制的微波雷达是无法满足要求的。国际上目前正在开展红外跟
踪、电视跟踪和激光雷达等装备发展光学跟踪技术的研究,重点放在激光雷达跟踪系统的研
究。(2)开展制造大型反射镜的新型材料和新型加工工艺的研究。激光武器反射镜越大,发
出的光束的发散角越小,聚焦性能好。而反射镜的直径超过1m,不仅加工复杂,造价极
高,而且体积、重量增大后,主镜的定向器的转动惯量加大,不能满足对目标的跟踪速度和
对付多目标的能力。为此,美国等西方国家下一步开展制造反射镜材料及新型加工工艺的研
究。如美国拟采用石墨纤维复合材料作基底的反射镜,镜面镀硅并抛光,其热膨胀系数接近
于零。反射镜拟采用多块镜面拼装而成,放宽了加工要求。这一工艺的突破,将有可能使反
射镜的造价降低,轻便性和热稳定性能都会有所改进。
    (3)积极开展强激光在大气中传输所出现的大气湍流和“热晕”的研究。目前对于激光
在大气中传输,对于湍流和“热晕”的效应所造成的有害影响,正在探索和研究之中,对于
大气击穿的“热晕”效应,有人提出先用低强度高重复频率的先行光束来驱除光路上的气溶
胶粒子,然后发射强激光,还有人拟采用自适应光学来抵消湍流和“热晕”效应。这些方法
都是正在和将要研究的课题。

    2.粒子束武器的未来研究和发展趋势

    (1)加强基础研究。对于粒子束武器的基础研究,首先在研究产生粒子的加速器。目
前,产生粒子束的主要方法是利用线性感应加速器(LIA)。但是,由于这种加速器太笨重,
因此无法投入战场使用。目前正在加紧研制体积小的LIA,其方法是以一个线性LIA为中
心,然后象卷饼一样向上盘绕,以便让粒子束可以在现有的小型LIA中环流。美国陆军弹道
研究试验室称,目前尚需进一步证实小型环流LIA的原理。其工作原理是:通过同一加速
器,连续再循环脉动的粒子束,以便把能量逐渐加到每次通过的粒子束上。这种小型加速器
能否投入陆军战场使用,尺寸和重量是关键因素。
    (2)重视高能转换技术的研究。重视能量转换技术的研究,以便形成高速粒子脉冲。目
前,美国空军研究机构称,传统的可控硅开关和火花放电开关的研究已经完成,下一步将开
展磁性开关研究。这种开关是基于饱和的电磁感应原理,具有很高的重复率。

    3.微波武器未来的研究和发展趋势

    微波武器未来的基本理论和基本技术方面的研究与发展范围很宽。其未来的研究与发展
的重点是:
    (1)重视中功率微波武器的研究。所谓中功率微波武器是其功率低于大功率微波武器,
而高于现行干扰机。专家预测,对中功率微波,只要有合适的高脉冲重复率、频带宽度和脉
冲形状,就会得到比现有干扰机高得多的损伤效应。电子干扰机只起到迷惑、欺骗无线电和
雷达的操作手使其无法正常工作的作用,而中功率微波武器的作用是影响电子设备本身,从
而使操作人员无法工作。在21世纪初叶,这种中功率微波武器将可能研制成功,以取代现
使用的电子干扰机。
    (2)重视解决微波武器的使用对友邻系统的影响的研究。美国空军目前正在研究一种性
能优良的防护微波武器的装置,以克服在未来战场上使用微波武器时,不致影响对友邻部队
设备的使用。
    (3)海军用舰载微波武器有可能首先投入使用。由于各军种对微波武器都有特殊的要
求。美国陆军提出的战术微波武器应能够安装到大型履带上,不仅其体积要小,而且要把定
向性极高的天线装在直立的桅杆上,以利于最佳瞄准。空军则要求这种武器体积要小,功率
低并采用专用天线。海军用舰载微波武器则具有功率高、天线大和作用距离远等特点。
    据分析,在三军中,由于海军对微波武器在重量、空间和功率方面提出的限制条件较
少。

2012年6月19日星期二

组合导航系统

随着组合导航系统应用领域的日趋扩大,组合导航数据处理算法的研究得到了更广泛、更深入的发展。就GPS/INS组合导航数据处理理论的研究进展而言,组合导航数据处理理论的发展也主要依赖于最小二乘估计理论、滤波理论以及非线性数据处理理论等最优估计算法的发展。
1.3.1  Kalman滤波的发展及应用概况
Kalman滤波算法作为一种递推形式的线性最小方差估计,在很多工程领域都取得了极大成功。但由于导航系统往往含有不同程度的非线性、噪声统计特性的不确定性和异常扰动信息的不可避免性,这些因素都可能致使滤波结果次优,甚至发散。因此,针对实际应用中存在的问题,Kalman滤波理论也是在不断的发展和完善。
1.3.1.1  Kalman滤波的发展概况
滤波理论就是在对系统可观测信号进行测量的基础上,根据一定的滤波准则,采用某种最优统计方法,对系统状态参数进行估计的理论和方法(秦永元等 1994)。
二十世纪40年代,Kolmogorov和Weiner相继独立地提出了维纳滤波理论(Kolmogorov 1941;Wiener 1942)。维纳滤波充分利用了输入信号和量测信号的统计特性,是一种线性最小方差滤波方法。但维纳滤波方法是一种频域方法,而且滤波器是非递推的,不便于实时应用。1960年卡尔曼提出的Kalman滤波理论,标志着现代滤波理论的建立(Kalman 1960)。Kalman滤波方法是一种时域方法,对于具有高斯分布噪声的线性系统,可以得到系统状态参数的递推最小均方差估计。
Kalman滤波理论一经提出,就受到了工程界的重视。伴随着计算机的快速发展,Kalman滤波理论在航空、航天等诸多领域得到广泛应用(Harold 1985;高钟毓 1989;陆恺 1990;秦永元等 1998;邓自立 2000;史忠科 2001)。而工程应用中遇到的实际问题又使Kalman滤波的研究更深入更完善。为了解决由于计算机舍入误差导致的计算发散,Schmidt,Carlson及Bierman等人提出了平方根滤波算法和UD分解滤波算法(Schmidt 1970;Carlson 1973;Bierman 1974),保证了滤波协方差矩阵的正定性。
对于Kalman滤波算法要求系统模型和噪声统计特性准确已知的特点,抗差滤波算法提供了一种新的思路。H∞滤波方法是抗差滤波方法中发展较快的一种,该方法以牺牲滤波器估计精度为代价,抑制系统模型以及外部干扰对滤波结果的影响,具有较强的抗差性能(Shaked 1990)。随后,H∞/H2滤波理论的提出又进一步平衡了滤波算法的抗差性和估计精度之间的关系(Hector 1996),在确保滤波抗差性的同时,进一步提高了滤波器估计精度。
针对Kalman滤波存在的问题,统计学界和工程应用领域也构造了多种自适应Kalman滤波算法,如基于开窗逼近法估计观测信息和状态误差协方差阵的Sage-Husa滤波(Sage and Husa 1969)、动态偏差去耦估计(Friedland 1969)、模型方差自适应补偿法(Jazwinski 1970)、虚拟噪声补偿法(Yoshimura 1978),这些方法在一定程度上提高了Kalman滤波对噪声的抗差性。为了抑止模型误差对滤波导航解的影响,有限记忆滤波方法(Jazwinski 1969)、衰减记忆滤波方法(Sorenson 1971,1985)、快速自适应滤波算法(Alexander 1986)、基于遗忘因子进行前一历元状态参数估值向量协方差矩阵膨胀的渐消滤波法(夏启军 1990)、基于抗差估计原理和自适应估计原理构造的抗差自适应Kalman滤波法(Yang et al 2001a,2001b,2002;Yang and Gao 2005;Yang and Xu 2002,2003)、对动力学模型信息各分量进行自适应调解的Kalman滤波法(欧吉坤等 2004)等被相继提出并使用。这些方法从不同角度对Kalman滤波算法进行了改进,并成功应用到多个领域。此外,人工智能技术与滤波理论的结合,产生了一种新的自适应扩展Kalman滤波方法(史忠科1996;吴美平 2000),这种方法通过人工神经网络的在线训练,有效抑止了系统未建模动态特性的影响,使得滤波器也具有一定的抗差性。同时,一些利用滤波过程中的新息序列的自适应滤波方法也发展起来(Fagin 1964;张金槐等 1995),这些自适应滤波方法根据新息序列的统计特性,对滤波器进行在线的评估、修正和改进,以降低滤波误差并增强滤波器适应变化的能力,从而使滤波器具有一定的抗差和自适应性。
由于Kalman滤波算法的最优估计建立在线性系统的基础上,针对Kalman滤波在非线性系统中存在的问题,非线性滤波算法的研究也逐渐成为人们关注的热点。Sunahara和Bucy等人提出并研究了扩展Kalman滤波(EKF)算法(Sunahara 1969;Bucy and Renne 1971),将Kalman滤波理论进一步应用到非线性领域。针对EKF算法存在的线性化截断误差,多种二阶广义Kalman滤波算法的提出及应用进一步提高了Kalman滤波对非线性系统的估计性能(张金槐1995;史忠科 2001),二阶滤波方法考虑了泰勒级数展开的二次项,因此减少了由于线性化所引起的估计误差,提高了对非线性系统的滤波精度,但大大增加了运算量,因此在实际应用中反而没有EKF应用广泛。
由于近似非线性函数的概率密度分布比近似非线性函数更容易, 使用采样方法近似非线性分布来解决非线性问题的途径最近得到了人们的广泛关注。基于这种思想,粒子滤波算法逐渐成为研究非线性、非高斯动态系统最优估计问题的一个热点和有效方法(Arnaud et al 2001)。该方法采用蒙特卡罗仿真来完成一个递推贝叶斯滤波,其核心是使用参考分布,随机产生大量粒子,然后将这些粒子通过非线性函数变换得到的值采取一定的策略统计组合,获得系统参数的估值(Handschin 1970;Akashi and Kumamoto 1977;Gordon et al 1993;Rudolph et al 2000;Francois et al 2001;Sanjeev et al. 2002)。该方法解决了EKF 存在的问题,但要得到高精度的估值,需要大量数目的粒子,即使在二维、三维情况下,也要达到数以千计(Thrun et al 2001),计算量非常大,很难满足导航系统实时性的需求。为此,Julier和Uhlmann提出了Unscented Kalman滤波算法(UKF)(Julier and Uhlmann 1995,2000)。该算法是一种用采样策略逼近非线性分布的方法(Julier and Uhlmann 1995, 1997, 1998, 2000, 2002)。它以UT变换为基础,以线性Kalman滤波为框架,采用确定性采样,而非PKF的随机采样。并将确定性采样的样本点代入非线性函数处理后,重构出状态参数新的统计特性(均值和方差)。对于线性系统,UKF和EKF具有同样的估计性能,但对于非线性系统,UKF方法则可以得到更好的估计(Julier and Uhlmann 1997, 2000)。在UKF算法的基础上,Norgaard等又提出了中心差分滤波算法(CDUKF)(Norgaard et al. 2000),Wan和Merwe提出了UKF均方根滤波算法(SDUKF)(Wan and Merwe 2000;Merwe and Wan 2001;Merwe and Nando 2000),这两种算法不仅可以确保滤波计算过程稳定,而且可以大大减少计算量。且Julier和Simon在车辆导航定位数据处理(Julier et al. 1995),Merwe和wan在神经网络学习训练(Merwe and Wan 2001),Stenger和Mendon在基于模型的手跟踪(Stenger et al 2001)数据处理以及Li等人在视觉跟踪定位(Li and Zhang 2002)中的应用,均取得了比EKF较好的结果。
近年来,模糊理论、神经网络与Kalman滤波等经典滤波技术的结合为非线性滤波技术的研究开辟了一个新的研究方向,它们的结合能够有效地减小模型误差对滤波精度的影响。Chin针对多目标跟踪问题,提出了用神经网络辅助标准Kalman滤波器的混合目标跟踪算法(Chin 1994)。随后,Wong、Vaidehi等人分别研究了利用神经网络和Kalman滤波结合进行复杂系统目标跟踪和多传感器的数据融合(Wong and Sundareshan 1998;Vaidehi 1999),Doyle等提出用模糊神经网络进行直升机导航系统的信息融合算法(Doyle and Harris 1996),Swanson提出利用模糊估计器补偿传感器偏差变化对GPS/INS组合导航系统精度的影响(Swanson 1998),Nneme等人基于滤波器构造的神经网络估值器(Nneme et al 2002)等等,均取得了明显的效果。
1.3.1.2  Kalman滤波在导航系统数据处理中的应用概况
从Kalman滤波理论建立到现在,如何将滤波理论的最新成果应用于导航系统一直是研究的热点和推动滤波理论发展的动力。
由MIT研制,用于阿波罗计划的组合导航系统是第一个应用Kalman滤波技术解决的大型工程问题,并由此提出了EKF的思想(秦永元等 1998)。1997年Carvalho将粒子滤波方法引入到GPS/INS组合导航系统的非线性滤波问题研究中,解决了当GPS可见卫星数目突变时滤波的稳定性问题(Carvalho et al 1997)。此后,粒子滤波应用到组合导航系统中的大量研究成果接踵而至。Carvalho将粒子滤波方法应用于伪距组合的SINS/GPS组合导航系统(Carvalho and Moral 1997;Nordlund and Gustafsson 2001),使用非线性的伪距观测方程来代替传统的线性化观测方程,仿真比较了非线性的伪距组合与速度、位置组合对定位精度的影响。Bergman等将粒子滤波应用于组合导航系统中地形匹配(Bergman et al 1999;Hall 2001)。Gustafsson,Hall等研究了粒子滤波在车辆定位中的应用,给出了车辆定位中地图匹配的粒子滤波算法(Gustafsson et al 2001;Hall 2001)。
为解决地形辅助导航系统SITAN算法中EKF容易发散的问题,很多学者研究了基于地形线性化技术的并行扩展Kalman滤波算法(Hostetler and Andreas 1983;Hollowell 1990)。Bergman提出了基于PMF和粒子滤波的地形匹配算法,避免了滤波过程对地形函数的线性化(Bergman 1997,1998)。2000年Setpanov针对导航系统中三类非线性问题(大方位失准角下的惯导系统对准问题、地形辅助导航系统和车载机载导航系统航线的匹配问题),比较研究了基于网格和基于后验概率密度函数分段高斯近似的两种非线性滤波方法(Stepanov 2000)。Carlson提出的联邦滤波理论(Carlson 1988),其最初的目的也是为容错组合导航系统提供设计理论。
随着各种非线性滤波技术及自适应滤波技术的发展,这些新的成果也被广泛应用于组合导航系统中(申功勋 1996;顾启泰 1997;袁建平等 2000)。Sueo和Yukihiro 等将H∞滤波应用于GPS的载波相位定位及模糊度求解(Sueo et al. 1999;Yukihiro et al 2001)。段智勇(段智勇等 2000)、岳晓奎(岳晓奎 2001)等研究了将H∞滤波应用于组合导航系统,指出在一定程度上H∞滤波具有较好的抗差性。杨元喜等提出并将自适应滤波理论应用到GPS和组合导航系统数据处理中,取得了明显效果(Yang et al 2001a,2001b,2002,2004;杨元喜和徐天河2003;杨元喜和高为广 2004a,2004b)。Upadhyay、Carvaliio、房建成和Numajima等很多学者将自适应滤波应用于GPS/INS组合导航系统,并取得了较好的效果(Upadhyay 1993;Carvaliio and Moral 1997;房建成 1998;Numajima et al 2002;Mohamed and Schwarz 1999;Eun 2001 2004;Christopher 2003)。
随着智能控制理论的发展,神经网络、模糊理论等非线性数据处理理论,逐渐被应用到导航系统上。很多学者基于模糊理论、神经网络和滤波器的结合对GPS/INS组合导航系统进行了大量研究(覃祖旭1995;Vaidehi et al 1999;刘源 1999;Jose and Elecia 2001;Chiang 2004;帅平等 2003;白宇骏等2003;Wang 2004; Naser et al 2004;柴霖等2005)。这些研究在理论上取得了一定的成功,但实际应用时还存在很多需要解决的问题。
1.3.2  神经网络的发展及应用概况
1.3.2.1  神经网络算法的国内外研究现状
神经网络的基本思想是从仿生学的角度出发,在结构上和功能上对人脑的神经系统进行模拟,反映出人脑学习、联想、记忆、模式分类等若干基本特征。它从网络连接形式进行并行计算,通过学习自动修改网络结构及连接强度,以适应知识的推广和分类。
神经网络的研究可以追溯到20世纪40 年代。1943年Mcculloch和Pitts提出了神经元模型理论,开创了神经科学理论及神经网络的研究时代(Mcculloch and Pitts 1943)。1949年,Hebb提出了更新神经元连接的学习机制,即Hebb学习规则(Rumelhart 1986)。1958年,Rosenblatt 提出了依靠权值调整对一些模式集进行分类的感知器(Rumelhart 1986)。但60年代末,Minsky 和Papert 证明了感知器不能实现复杂逻辑的判断功能,此后神经网络的研究进入了长达15年的沉寂期(焦李成 1990)。在此间期间,许多科学家仍致力于此研究,并提出了许多非线性多层网络及学习算法,使神经网络的研究很快走出沉寂期。1982年Hopfiled提出了Hopfiled网络,又掀起了神经网络研究的热潮(Hopfiled 1982)。80年代中期,Rumelhart等提出了BP算法和前向神经网络,较好地解决了多层网络的学习问题(Rumelhart 1986)。这两种网络是目前应用最为广泛的神经网络。在此期间,Grossberg等人对于自适应谐振理论的研究(Carpenter and Grossberg 1987;Grossberg 1998)、Kohonen对自组织特征映射的研究(Kohonen 1988)、Hinton对随机网络的研究(Hinton 1986)和Fukushima对新认知机的研究(Fukushima 1988)等都取得了令人满意的成果。90年代提出的基于知识的神经网络和进化神经网络等进一步扩大了神经网络的应用领域(焦李成 1990)。
1988年,我国在北京召开了神经网络的国际研究工作会议,并出版了论文集,从而开创了我国神经网络研究的新纪元。1989年10月在北京又召开了神经网络及其应用讨论会。1990年12月在在北京召开了我国首届神经网络学术大会,并决定以后每年召开一次神经网络学术年会。1991年冬在南京召开的第二届中国神经网络学术大会上,宣布成立中国神经网络学会。这些年,我国神经网络的研究取得了很多成果,尤其是1995年中科院半导体研究所研发的我国第一台采用数模结合型多元逻辑电路的神经计算机,为我国的神经计算机研究做出了开创性的工作。此后,国家攀登计划、国家863高技术计划和国家自然科学基金等项目计划中,都给予神经网络技术的研究以巨大支持。目前,这一研究领域正处于蓬勃发展阶段。
1.3.2.2  神经网络基本特性
神经网络是由大量简单的神经元按一定的结构互连而成的非线性动力系统,是对人体大脑信息处理机制的某种简化、抽象和模拟。全部神经元构成拓扑上极其复杂的网络群体,这一网络群体使其具有较强的学习、抗差、自适应、复杂映射等智能处理能力。
(1)并行分布的数据处理能力
大量神经元同时协同作用完成信息的处理过程,即使神经元响应速度较慢、处理功能有限,却能在较短时间内对一个复杂过程作出判断和决策。
(2)自学习、自组织及自适应性
神经网络根据环境的变化对层间连接权值进行学习调整,使网络行为适应于规定的任务,能够很好地协调多种输入信息关系,适用于处理复杂非线性和不确定性的对象。
(3)层次性与系统性
由数量有限,结构、功能较简单的神经元组成的神经网络,通过系统的组合功能效应,可以完成各种复杂的信息处理任务。
(4)抗差性和容错性
神经网络的信息分布存储于整个网络各个权值变换中,单一神经元的故障不会影响网络的整体信息处理能力。神经网络具有较强的容错性,即在只有部分输入条件,甚至包含了错误输入条件的情况下,网络也能给出正确解。
其次,神经网络还具有非线性运算、规模效应、弹性结构、处理模糊和随机信息的优点。
1.3.2.3  神经网络在组合导航系统中的应用概况
鉴于神经网络具有较强的学习、自适应、复杂映射等智能处理能力,使得它在各个领域都有较广泛的应用。随着航空、航天以及导航与指导技术的发展,组合导航系统面临着系统组成越来越复杂、对精度和可靠性的要求越来越高,且标准Kalman滤波算法在处理组合导航数据时存在的诸多非线性和不确定性因素等,致使组合导航系统的研究面临着很多急待解决的问题。又由于神经网络本身存在较强的非线性,它能求解非常复杂的、高度非线性的模式分类和模式识别等问题。因此,神经网络用于组合导航系统具有及其广泛的重要意义。
在各类神经网络模型中,应用较为广泛的是前馈神经网络模型,较常用的算法是1986年,Rumelhart提出的误差反传算法,简称BP网络算法,它是一种对非线性可微函数进行权值训练的单向传播多层前向网络,是应用较为广泛的函数逼近模型(Rumelhart 1986)。国外很多学者基于神经网络算法做了大量关于组合导航数据处理模式以及神经网络与Kalman滤波相互辅助进行组合导航数据处理的研究,这些研究工作多集中在组合导航、数据融合以及多目标跟踪等方面。1994年Elanayar和Shin将神经网络技术应用到非线性动态系统的函数逼近(Elanayar and Shin 1994)。Chin将神经网络应用到多传感器数据融合系统(Chin 1994)。Doyle等提出用模糊神经网络进行直升机导航、制导系统信息融合的方法(Doyle and Harris 1996)。Swanson于1998年提出了利用模糊估计器补偿传感器偏差变化对GPS/INS组合导航系统精度的影响(Swanson 1998)。1999年Vaidehi等人将神经网络与Kalman滤波有效结合完成了导航系统的多目标跟踪问题(Vaidehi et al 1999)。2001年Jose和Elecia利用神经网络对Kalman滤波进行改进并成功地应用到GPS/IMU组合导航系统(Jose and Elecia 2001)中。2002年Chiang和Naser在车载GPS/INS组合导航系统中采用神经网络对滤波误差进行补偿(Chiang and Naser 2002;Chiang 2004)。随后,Chiang在自己的博士论文中,针对神经网络应用于车载GPS/INS组合导航系统进行了详细研究(Chiang 2004)。Naser等人于2004年将模糊神经网络应用于车载GPS/INS组合导航系统,利用模糊理论进一步强化神经网络应用在GPS/INS组合导航系统中的性能(Naser et al 2004)等等。可以说国外学者对神经网络应用于GPS/INS组合导航系统进行了大量而丰富的研究。
当然,国内很多研究人员对神经网络在GPS/INS组合导航系统中的应用也进行了大量研究(覃祖旭 1995;刘源 1999;楼顺天 2001;帅平等 2003;白宇骏等 2003;柴霖等 2005等等),为神经网络在组合导航系统中的应用研究积累了丰富的理论经验。分析这些研究成果,可知大量的实验验证都是基于模拟数据在理想情况下对神经网络进行的学习训练。但在实际应用中,如何将神经网络应用在GPS/INS组合导航系统还需进行实测数据的验证和研究。