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    1. 基于粒子群优化LSTM的股票预测模型
    宋刚, 张云峰, 包芳勋, 秦超
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (12): 2533-2542.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0388
    摘要337)   HTML    PDF (6923KB)(254)   
    为了提高股票时间序列预测精度,增强预测模型结构参数可解释性,提出一种基于自适应粒子群优化(PSO)的长短期记忆(LSTM)股票价格预测模型(PSO-LSTM),该模型在LSTM模型的基础上进行改进和优化,因此擅长处理具有长期依赖关系的、复杂的非线性问题。通过自适应学习策略的PSO算法对LSTM模型的关键参数进行寻优,使股票数据特征与网络拓扑结构相匹配,提高股票价格预测精度。实验分别以沪市、深市、港股股票数据构建了PSO-LSTM模型,并对该模型的预测结果与其他预测模型进行比较分析。结果表明,基于自适应PSO的LSTM股票价格预测模型不但提高了预测准确度,而且具有普遍适用性。
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    2. 基于视频的三维人体姿态估计
    杨彬, 李和平, 曾慧
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (12): 2463-2469.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0384
    摘要178)   HTML    PDF (1738KB)(194)   
    已有的三维人体姿态估计方法侧重于通过单帧图像来估计人体的三维姿态,忽略了视频中前后帧之间的相关性,因此,通过挖掘视频在时间维度上的信息可以进一步提高三维人体姿态估计的准确率。基于此,设计了一种可以充分提取视频时序信息的卷积神经网络结构,在获得高精度的同时也具有消耗计算资源小的优点,仅仅使用二维关节点的坐标为输入即可恢复完整的三维人体姿态。然后提出了一种新的损失函数利用相邻帧间人体姿态的连续性,来改进视频序列中三维姿态估计的平滑性,同时也解决了因缺少帧间信息而导致准确率下降的问题。通过在公开数据集Human3.6M上进行测试,实验结果表明本文方法相比目前的基准三维姿态估计算法的平均测试误差降低了1.2 mm,对于视频序列的三维人体姿态估计有着较高的准确率。
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    3. 基于半监督迁移学习的轴承故障诊断方法
    张振良, 刘君强, 黄亮, 张曦
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (11): 2291-2300.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0082
    摘要177)   HTML    PDF (4983KB)(245)   
    针对航空发动机轴承故障诊断过程中预测精度不足以及过拟合的问题,提出基于迁移学习的半监督集成学习器(SSIT)用以发动机轴承故障预测。首先,训练改进的基于迁移学习的极限学习机(TELM)以及基于迁移学习的支持向量机(TSVM),分别迁移不同目标空间的高相似度样本加入到源样本空间进行训练。然后,与对应的基学习器集成同簇学习器来识别未标记样本,构成半监督学习器不断调整初始基学习器权重,并继续集成半监督基学习器的识别结果到SSIT中。通过此学习机识别提取特征后的,用以故障识别。实验结果清楚地表明:此种方法可以有效降低迁移学习中的负迁移效果,提升迁移精度10%左右,降低机器学习中的过拟合效果,提高半监督学习稳定性,与现有的预测方法相比可以提高精度9%以上。
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    4. 基于生成对抗网络的零样本图像分类
    魏宏喜, 张越
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (12): 2345-2350.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0363
    摘要162)   HTML    PDF (2222KB)(173)   
    在图像分类任务中,零样本图像分类问题已成为一个研究热点。为了解决零样本图像分类问题,采用一种基于生成对抗网络(GAN)的方法,通过生成未知类的图像特征使得零样本分类任务转换为传统的图像分类任务。同时对生成对抗网络中的判别网络做出改进,使其判别过程更加准确,从而进一步提高生成图像特征的质量。实验结果表明:所提方法在AWA、CUB和SUN数据集上的分类准确率分别提高了0.4%、0.4%和0.5%。因此,所提方法通过改进生成对抗网络,能够生成质量更好的图像特征,从而有效解决零样本图像分类问题。
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    5. 2020年第46卷第5期电子期刊
    北京航空航天大学学报    2020, 46 (5): 0-0.  
    摘要159)      PDF (23958KB)(113)   
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    6. 2020年第46卷第4期电子期刊
    北京航空航天大学学报    2020, 46 (4): 0-0.  
    摘要144)      PDF (75851KB)(285)   
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    7. 无人驾驶矿用运输车辆感知及控制方法
    李宏刚, 王云鹏, 廖亚萍, 周彬, 余贵珍
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (11): 2335-2344.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0521
    摘要144)   HTML    PDF (4619KB)(297)   
    针对当前矿区生产作业效率低下、安全事故频发等问题,提出了一种矿用运输车辆无人驾驶感知及控制方法。感知部分,设计出基于激光雷达和毫米波雷达融合的多目标识别架构,在数据关联的基础上,应用基于卡尔曼滤波的联合概率数据关联(JPDA)算法实现矿区环境下多目标识别;控制部分,采用路径预瞄-跟踪的方式,将横向控制与纵向控制进行解耦,并通过反馈机制实时进行偏差修正,实现无人驾驶矿用运输车辆精准的横向与纵向控制。此外,搭建了矿车无人驾驶系统平台,在矿区不同场景下对上述感知及控制方法进行了测试。实验结果表明,感知算法能够实现道路可行驶区域的精确检测,并可识别出多种障碍物类型,控制算法在上下坡等场景下可实现无人驾驶矿用运输车辆纵向速度和横向位置的精准控制,满足实际应用需求。
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    8. 基于图像纹理的自适应水印算法
    黄樱, 牛保宁, 关虎, 张树武
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (12): 2403-2414.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0369
    摘要137)   HTML    PDF (5194KB)(333)   
    图像水印技术是一种在图像中嵌入被称为水印的版权标记,以证明图像版权归属的技术。利用图像纹理粗糙区域易于隐藏水印的优势,提出了一种基于图像纹理的自适应水印算法。首先,设计了一种能够真实反映图像纹理丰富程度的纹理度量方法,引入全局纹理值和局部纹理值的概念来综合分析图像纹理的分布情况;其次,利用滑动窗口和窗口内区域的局部纹理值,精确地获取图像的纹理粗糙区域,将水印嵌入在纹理粗糙区域中,保证嵌入水印图像的视觉质量;然后,通过多元回归分析,得到水印嵌入参数与纹理粗糙区域的全局纹理值和局部纹理值的函数关系,根据区域的纹理值自适应地调整水印的嵌入参数,最大限度地保证水印的不可见性,增强水印的鲁棒性;最后,通过在多个不重叠的纹理粗糙区域中嵌入相同的水印,进一步提高水印提取的准确率。在100幅自然场景图像上进行模拟实验,从不可见性、自适应性和鲁棒性三个方面证实了所提算法相比已有自适应水印算法的优越性。
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    9. 基于铱星机会信号的定位技术
    秦红磊, 谭滋中, 丛丽, 赵超
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (9): 1691-1699.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0717
    摘要121)   HTML    PDF (4308KB)(260)   
    全球导航卫星系统(GNSS)到达地球表面的信号弱,易受干扰,并且需要投入大量的基础设施,而机会信号可有效弥补这方面的不足。针对目前陆基机会信号(广播、数字电视和移动基站等)存在的覆盖性、可用性限制,提出了利用铱星系统实现天基机会信号定位。通过对铱星信号的通信体制进行深入研究,建立了瞬时多普勒定位数学模型,提出了利用铱星信号的单音信号获取多普勒频率信息,并结合轨道预测模型计算的卫星轨道信息实现铱星定位的方法。实测数据验证结果表明,利用实际铱星信号能够实现精度优于200 m的定位。研究成果对基于机会信号的定位技术的理论研究及应用具有参考意义。
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    10. 自研激光雷达三维点云配准技术
    呼延嘉玥, 徐立军, 李小路
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (10): 2099-2107.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0014
    摘要119)   HTML    PDF (5504KB)(204)   
    为了实现激光雷达点云与图像重建点云的三维空间配准,基于自研三维扫描激光雷达系统,提出了新型的快速多尺度因子(FMSR)点云配准算法,研究了空间点云配准技术。该算法主要包括初始配准和精确配准2个步骤:初始配准使用基于尺度自适应关键点质量(ASKQ)的点云特征提取算法,提取关键点的特征匹配对,求解点云配准初始参数;精确配准利用K-邻近(KNN)算法全局搜索,提升计算效率,多次迭代得到2组点云之间的最优旋转矩阵、最优平移向量和最优尺度因子。仿真和实验结果表明,所提出的算法对空间目标(尺寸为20.30 m×7.85 m×26.56 m)实现空间点云配准,配准精度达到0.194 m,运行时间为16.207 s;与多尺度迭代最近点(S-ICP)算法相比,配准精度提高了0.131 m,运行时间提高了30%。所提出的空间点云配准技术可为场景重建和纹理匹配提供算法基础。
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    11. 基于飞行数据的无人机平飞动作质量评价模型
    滕怀亮, 李本威, 高永, 杨栋, 张赟
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (10): 2108-2114.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0029
    摘要116)   HTML    PDF (2498KB)(284)   
    针对无人机(UAV)操纵质量高低多依赖专家主观评判、不同飞行动作缺乏针对性评判标准的问题,建立了根据飞行数据客观评价无人机平飞动作质量的模型。首先通过建立平飞判别规则识别无人机飞行数据中的平飞动作数据段,然后根据布林通道理论计算各平飞数据段内多个飞行参数的得分值,最后通过"熵权法"确定各参数的权重,进而得到反映不同无人机操控手平飞动作质量的指标数据。将一次四边平飞训练任务中4组不同无人机操控手操纵和1组无人机自主控制的飞行数据输入该模型,计算结果表明,模型可以较好地识别平飞动作并区分不同操控手平飞动作质量的高低,可以为无人机操控手的训练提供参考。
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    12. 基于编解码双路卷积神经网络的视觉自定位方法
    贾瑞明, 刘圣杰, 李锦涛, 王赟豪, 潘海侠
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (10): 1965-1972.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0046
    摘要114)   HTML    PDF (2711KB)(190)   
    为了从单张RGB图像估计出相机的位姿信息,提出了一种深度编解码双路卷积神经网络(CNN),提升了视觉自定位的精度。首先,使用编码器从输入图像中提取高维特征;然后,使用解码器提升特征的空间分辨率;最后,通过多尺度位姿预测器输出位姿参数。由于位置和姿态的特性不同,网络从解码器开始采用双路结构,对位置和姿态分别进行处理,并且在编解码之间增加跳跃连接以保持空间信息。实验结果表明:所提网络的精度与目前同类型算法相比有明显提升,其中相机姿态角度精度有较大提升。
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    13. 基于自适应遗传算法的MEMS加速度计快速标定方法
    高爽, 张若愚
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (10): 1982-1989.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0040
    摘要112)   HTML    PDF (2333KB)(227)   
    微惯性测量单元(MIMU)的标定技术是低精度惯性导航领域中的重要研究方向,传统标定方法操作复杂,标定精度严重依赖转台精度。为解决大批量MIMU快速标定的问题,提出了一种基于自适应遗传算法(GA)的微机电系统(MEMS)加速度计快速标定方法,将加速度计标定问题转化为参数优化问题。首先,利用模观测原理构造目标优化函数;然后,分析系统可观测度确定最优标定编排方案;最后,采用全局搜索的自适应遗传算法优化标定参数。实验结果表明:与牛顿迭代法相比,标定精度提升1~3个数量级,运算速度提高61%。标定后解算的水平姿态角误差小于0.1°,可实现与传统标定方法相同量级的姿态精度,验证了所提方法的优越性和实用性。
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    14. 车用锂离子电池直冷热管理系统用冷媒研究进展
    杨世春, 周思达, 张玉龙, 华旸
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (11): 2123-2132.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0115
    摘要112)   HTML    PDF (1413KB)(169)   
    电动汽车用直冷系统是未来电动汽车热管理系统的可行解决方案之一,在整车减重、改善温度一致性等方面具备较大潜力。冷媒是直冷热管理系统的重要组成,影响直冷系统制冷能力、效率、安全性等因素。选择高效、匹配的冷媒对直冷热管理系统设计格外重要。梳理了近年来电动汽车直冷热管理系统用冷媒的研究进展。首先,基于电动汽车工况阐述了锂离子电池的热特性需求与直冷热管理系统特性;其次,系统分析了常用冷媒特性的定义与表征;然后,详细介绍了单质冷媒与混合冷媒的研究进展;最后,总结了冷媒亟待解决的问题与未来展望,并为新一代直冷热管理系统用冷媒的发展提出了可行的研究方向。
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    15. 基于非等维状态的IMM混合估计方法
    欧能杰, 汪圣利, 张直
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (10): 2115-2122.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0038
    摘要104)   HTML    PDF (2686KB)(169)   
    在目标跟踪领域,交互多模型(IMM)估计器具有良好的性能和较低的复杂度。IMM的成功归因于模式混合,其中各模型输出用于模型条件重初始化。针对IMM算法中存在的非等维状态混合估计问题进行了研究,在总结现有算法的基础上提出了一种最优的IMM混合估计方法。该方法通过将"切换"态的概念引入目标状态,根据当前滤波时刻的模型概率和新息,动态地调整混合策略以实现最优估计。最后,通过仿真实验验证了所提算法在不同模型混合场景中的表现要优于现有的算法。
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    16. 一种考虑GPS信号中断的导航滤波算法
    何康辉, 董朝阳, 王青
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (9): 1874-1881.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0786
    摘要104)   HTML    PDF (2601KB)(165)   
    针对无人机惯性(INS)/GPS组合导航系统,考虑导航过程中存在的GPS数据中断的问题,设计了一种改进的滤波算法。首先建立了无人机导航运动学模型,再将传统的扩展卡尔曼滤波(EKF)技术和强跟踪滤波结合,利用模糊理论中的隶属度函数设计了一种模糊强跟踪扩展卡尔曼滤波(STEKF)算法。仿真结果表明,所设计的改进算法能够快速适应GPS信号突变,即当GPS信号从故障状态恢复到正常状态时,改进算法相较普通EKF算法能更快速地收敛到稳定状态,重新完成对飞行状态的估计。同时相较普通EKF和强跟踪扩展卡尔曼滤波算法,改进算法具有更高的滤波精度。
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    17. 基于出行链的电动汽车充电行为影响因素分析
    于海洋, 张路, 任毅龙
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (9): 1732-1740.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0566
    摘要100)   HTML    PDF (3119KB)(204)   
    随着电动汽车的快速发展,大规模电动汽车充电将给电力系统规划和运行带来不可忽视的影响,研究电动汽车的充电行为及其影响因素,并实时预测潜在的充电行为越发迫切。基于北京市私家电动汽车的历史车联网数据,引入出行链的概念,综合电动汽车充电过程和放电过程的数据,从实际出发考虑影响电动汽车充电行为的多种潜在因素,并通过logistic回归模型分析确定了显著影响充电行为的因素。分别基于单一和多个显著影响因素建立电动汽车充电行为的预测模型,预测结果表明,基于多个显著影响因素的模型准确率更高,且对晴天的预测效果更好。研究成果将有助于优化电动汽车的充电行为,进而提高电动汽车的充电效率。
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    18. 基于快速模拟退火的组合聚类算法
    李红, 张志宾
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (8): 1646-1652.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0647
    摘要99)   HTML    PDF (2605KB)(160)   
    应用模拟退火算法解决组合聚类问题有两方面,一是有效利用基础聚类作为先验信息,以获得尽可能好的组合聚类结果;二是降低模拟退火过程的随机性,提高算法收敛速度。针对这2个问题,提出了基于投票的快速模拟退火(BV-RSA)模型。该模型利用基础聚类对样本划分的完全或部分一致性作为启发信息,构建超点集合和超点投票箱,由超点取代其代表的样本子集参与退火过程,超点运动方向在投票箱范围内随机选择,降低了超点运动随机性,加速了组合聚类过程。数据集实验表明,BV-RSA模型在聚类精度和鲁棒性方面表现良好。
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    19. 含函数型自变量回归模型中的变量选择
    刘科生, 王思洋
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (10): 1990-1994.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0157
    摘要98)   HTML    PDF (1015KB)(169)   
    针对含有函数型和多元向量数据的回归模型中变量选择和参数估计问题进行研究,扩展了函数型数据分析和变量选择方法的应用范围。首先,函数型自变量基于函数型主成分基函数空间进行投影;然后,对投影后的函数型自变量(按组)及多元向量自变量采用惩罚变量选择方法,同时估计相应的系数。惩罚项调节参数采用自适应调节参数,损失函数采用中位绝对损失函数,以此为例,通过引入松弛变量将估计算法转化为求解线性规划问题,算法复杂度低。数值模拟结果表明,所提方法对于含函数型自变量回归模型的变量选择和参数估计均具有良好效果。
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    20. 基于DCNN和全连接CRF的舌图像分割算法
    张新峰, 郭宇桐, 蔡轶珩, 孙萌
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (12): 2364-2374.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0370
    摘要97)   HTML    PDF (5641KB)(353)   
    针对中医舌诊中舌体分割不准确、分割速度较慢且需要人工标定候选区域等问题,提出了一种端到端的舌图像分割算法。与传统舌图像分割算法相比,所提算法可以得到更为准确的分割结果,并且不需要人工操作。首先,使用孔卷积算法,可以在不增加参数的条件下扩大网络的特征图谱。其次,使用孔卷积空间金字塔池化(ASPP)模块,令网络通过不同的感受野学习舌图像的多尺度特征。最后,将深度卷积神经网络(DCNN)和全连接的条件随机场(CRF)相结合,细化分割后的舌体边缘。实验结果表明:所提算法优于传统舌图像分割算法和主流的深度卷积神经网络,具有较高的分割精度,平均交并比达到了95.41%。
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    21. 时空域上下文学习的视频多帧质量增强方法
    佟骏超, 吴熙林, 丁丹丹
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (12): 2506-2513.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0374
    摘要97)   HTML    PDF (3226KB)(115)   
    卷积神经网络(CNN)在视频增强方向取得了巨大的成功。现有的视频增强方法主要在空域探索图像内像素的相关性,忽略了连续帧之间的时域相似性。针对上述问题,提出一种基于时空域上下文学习的多帧质量增强方法(STMVE),即利用当前帧以及相邻多帧图像共同增强当前帧的质量。首先根据时域多帧图像直接预测得到当前帧的预测帧,然后利用预测帧对当前帧进行增强。其中,预测帧通过自适应可分离的卷积神经网络(ASCNN)得到;在后续增强中,设计了一种多帧卷积神经网络(MFCNN),利用早期融合架构来挖掘当前帧及其预测帧的时空域相关性,最终得到增强的当前帧。实验结果表明,所提出的STMVE方法在量化参数值37、32、27、22上,相对于H.265/HEVC,分别获得0.47、0.43、0.38、0.28 dB的性能增益;与多帧质量增强(MFQE)方法相比,平均获得0.17 dB的增益。
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    22. 发动机短舱泄压过程瞬态仿真
    王晨臣, 冯诗愚, 彭孝天, 邓阳, 陈俊
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (11): 2284-2290.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0081
    摘要96)   HTML    PDF (3137KB)(138)   
    发动机短舱泄压门的设计会影响到短舱的安全性,泄压是一个动态变化过程,与舱内外压力、外界气流马赫数及泄压门结构有关。基于Modelica语言建立了短舱泄压过程零维瞬态仿真数学模型,并通过计算流体力学(CFD)方法得到不同开启角度下所需泄压门排放质量流量和力矩系数,并将这些系数代入零维瞬态仿真数学模型,得到了短舱泄压过程中舱内压力、泄压门开启角度等关键参数随时间的变化关系,分析了泄压门开启舱内压力阈值及最大开启角度对泄压过程的影响。研究结果显示,降低泄压门开启舱内压力阈值会使泄压过程到达平衡阶段时间减小,但是对平衡阶段舱内压力和往复摆动角度/幅度无影响。适当降低最大开启角度可有效降低泄压平衡阶段往复摆动角度/幅度,而对初始阶段的泄压速率和平衡阶段的短舱内部压力基本无影响,但是随着最大开启角度进一步降低,则会导致泄压速率下降,并使平衡阶段短舱内部压力升高。
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    23. 基于水下机器人的海产品智能检测与自主抓取系统
    徐凤强, 董鹏, 王辉兵, 付先平
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (12): 2393-2402.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0377
    摘要95)   HTML    PDF (8777KB)(243)   
    针对水下机器人实现自主抓取过程中缺乏引导系统的问题,提出了一种依托水下机器人的海产品智能检测与自主抓取系统,用来解决水下目标的智能检测问题,并引导水下机器人进行海产品的自主抓取。将卷积神经网络检测算法应用到水下场景,利用水下图像数据集训练特定的网络模型DSOD检测海产品。建立短基线定位系统定位水下作业的机器人。通过分析相机成像坐标系与定位系统坐标系之间的关系,提出了一种计算海产品实际位置的坐标转换方法,计算海产品的实际位置。设计了一种基于反馈机制的多信号分析方法,引导机器人在水下移动并抓捕海产品。为了验证所提系统的有效性,搭建了一款水下抓捕机器人,并成功将所提算法应用到机器人,在真实海洋环境中进行海产品的自主抓取实验。
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    24. 大端接圆柱杆的复合圆锥形变幅杆设计及应用
    靳涛, 胡小平, 于保华
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (8): 1630-1638.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0699
    摘要94)   HTML    PDF (5305KB)(140)   
    针对目前国产超声变幅杆耐用性较差的问题,设计一种新型复合变幅杆,满足振幅的条件下,使变幅杆具有较小的工作应力。通过波动方程建立新型复合变幅杆参数方程,着重计算了放大倍数、形状因数及应力极大点等参数。首先,采用有限元分析软件对变幅杆进行动力学分析,得到的结果与理论结果进行比较,验证了理论公式的正确性。然后,在此基础上与圆锥形变幅杆、指数形变幅杆及小端接圆柱杆的复合圆锥形变幅杆进行比较,结果表明新型复合变幅杆具有更好的综合性能和更小的最大应力。最后,基于ANSYS Workbench优化设计功能对变幅杆进行优化修整,对优化后的变幅杆进行阻抗分析和振动性能测试,测试结果表明新型复合变幅杆理论性能参数与实验测试结果基本一致,变幅杆的谐振频率为20 013 Hz,当换能器输出振幅峰峰值为13 μm时,变幅杆的输出端振幅峰峰值可达40 μm,变幅杆振幅实际放大倍数为3.08,满足切削实验振幅的要求。
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    25. 基于深度学习的无人机数据链信噪比估计算法
    孙宇航, 曾国奇, 刘春辉, 张多纳
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (9): 1855-1863.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0724
    摘要93)   HTML    PDF (3600KB)(360)   
    无人机数据链通信受到各种自然与人为的干扰,信噪比(SNR)是信道状态和通信质量的有效评估指标。为解决传统估计算法信噪比估计精度不足的问题,提出了一种卷积神经网络(CNN)与长短时记忆(LSTM)网络结合的估计模型。利用仿真与实测相结合的方式,构建了一个包含不同信噪比、调制方式、衰落信道等信息的无人机通信信号数据集;在网络训练阶段,将样本序列进行分割,对分割后的每一部分序列使用CNN-LSTM网络提取深度特征,多次训练并保存模型参数;在测试阶段,利用构建好的测试集完成对算法的验证与测试,得到信噪比估计值。实验表明,相比于传统信噪比估计算法与单一网络结构的深度学习算法,所提算法的均方误差最低,实现了对信噪比的高精度估计。
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    26. 基于电阻抗层析成像的CFRP结构损伤检测
    范文茹, 王勃, 李靓瑶, 周琛
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (11): 2177-2183.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0149
    摘要93)   HTML    PDF (2503KB)(114)   
    电阻抗层析成像(EIT)是一种新兴的碳纤维增强复合材料(CFRP)结构状态评估方法。通过将EIT技术应用于一种商用各向异性CFRP层合板,初步研究了EIT的结构损伤检测能力。利用COMSOL软件建立CFRP多种损伤模型,有限元分析获取三维场空间电势分布信息。为改进EIT技术对各向异性CFRP结构损伤的图像重构效果,采用嵌入式电极有效采集材料内部电信号;同时,提出一种改进的基于L1稀疏正则化的图像重建算法。另外建立一套基于数字万用表的嵌入式16电极的EIT硬件系统,利用EIT系统检测平台对简单CFRP损伤进行检测,结果显示损伤材料图像重建效果良好,证明EIT方法在CFRP结构损伤检测中的可行性。
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    27. 基于SLM的模拟月壤原位成形技术
    李雯, 徐可宁, 黄勇, 胡文颖, 王道宽, 姚思齐
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (10): 1931-1937.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0690
    摘要92)   HTML    PDF (2024KB)(185)   
    激光选区熔化(SLM)技术与原位资源利用(ISRU)概念结合,有望解决地外大规模基地建设的工程难题。利用模拟月壤考察了SLM成形技术用于月球原位资源增材制造的可行性。采用高能束激光为热源,对粉床内模拟月壤颗粒进行逐层照射,使颗粒熔融固结。以激光体积能量密度为综合评价指标,开展SLM工艺参数研究,实现模拟月壤的低能耗、高效率、高几何精度成形。研究结果表明:模拟月壤在激光工作波长吸收率高,热稳定性好,利用较低激光能量可实现模拟月壤SLM成形,成形件几何精度高;激光体积能量密度决定了成形件质量,增加激光体积能量密度可以提高成形件力学性能,但过高的激光体积能量密度使成形件发生严重变形;模拟月壤颗粒形态复杂、粒度分布广、流动性差,通过优化颗粒粒径分布范围,可以有效提高粉体的流动性,从而形成致密且均匀的粉床,避免成形件缺陷的产生。
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    28. 几何不确定性区间分析及鲁棒气动优化设计
    宋鑫, 郑冠男, 杨国伟, 姜倩
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (11): 2217-2227.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0077
    摘要91)   HTML    PDF (6183KB)(357)   
    不确定性因素会导致飞行器偏离预先设计的气动性能,造成气动性能下降甚至产生严重的后果。针对工程中无法给出准确的几何不确定性概率分布以及跨声速条件下非线性气动问题,对几何不确定性的非概率参数化建模进行了研究,并结合Kriging模型及最优化方法建立了快速非线性区间分析方法。采用该方法对对称翼型进行不确定性分析,获得了气动性能参数的定量变化区间。在区间不确定性分析基础上建立了鲁棒优化设计流程。基于区间序关系及区间可能度转换模型将单目标区间不确定性优化问题转化为多目标确定性优化问题,并采用基于Pareto熵的自适应多目标粒子群算法对优化问题进行寻优。考虑几何不确定性以及升力、力矩、面积约束,以阻力性能为目标对超临界翼型进行了鲁棒优化设计。与确定性优化设计结果对比表明,确定性优化设计在不确定性因素的影响下易失效,而鲁棒设计可得到更安全可靠的结果。
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    29. 基于深度视觉语义嵌入的视频缩略图推荐
    张梦琴, 孟权令, 张维刚
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (12): 2479-2486.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0415
    摘要91)   HTML    PDF (2810KB)(127)   
    视频缩略图作为视频内容最直观的表现形式,在视频共享网站中发挥很重要的作用,是吸引用户是否会点击观看该视频的关键要素之一。一句与视频内容相关的描述性语句,再搭配一幅与语句内容相关的视频缩略图,往往对用户更有吸引力,因此提出一种深度视觉语义嵌入模型来构建完整的视频缩略图推荐框架。该模型首先使用卷积神经网络(CNN)来提取视频关键帧的视觉特征,并使用循环神经网络(RNN)来提取描述语句的语义特征,再将视觉特征与语义特征嵌入到维度相同的视觉语义潜在空间;然后通过比较视觉特征与语义特征之间的相关性来推荐与特定的描述语句内容密切相关的视频关键帧作为视频缩略图推荐结果。在不同类型的网络视频数据上的实验表明,所提方法能够有效地从网络视频中推荐出与给定描述性语句内容较相关的视频缩略图序列,提升视频的用户浏览体验。
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    30. 非结构重叠网格显式装配算法
    宣传伟, 韩景龙
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (10): 2026-2034.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0020
    摘要90)   HTML    PDF (9147KB)(159)   
    针对重叠网格中洞映射法占用过多物理内存的问题,发展了一种改进型洞映射法;基于相邻单元搜索法,发展了一种基于相邻阵面的贡献单元搜索法;通过将割补法与隐式切割技术相结合提出了一种非结构重叠网格显式装配算法。该算法首先生成一套包围物面的笛卡儿网格,其次存储所有与物面边界相交的笛卡儿网格信息,最后根据所存储笛卡儿网格与所需判断的网格单元的相对位置来判断其是否为洞内单元。在成功判断出所有洞内单元后,以当前洞边界为初始阵面推进,同时以各个网格单元的物面距离为判别标准对重叠区域进行优化,生成最终插值边界。所提算法优化了传统非结构重叠网格装配过程,具有物理内存占用低,贡献单元搜索次数少以及计算效率高等特点。通过2个典型复杂流动算例验证了所提算法的准确性与适用性。
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