北京航空航天大学学报

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康宏琳, 阎超, 李亭鹤, 郭迪龙

2006, 32(12): 1395-1398.

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摘要:
基于跟踪流线的轴对称比拟法,采用纯工程算法、Euler数值计算与边界层内工程算法相结合的方法,对高超声速再入钝头体的表面热流进行了计算,并将计算结果与风洞实验数据进行了对比,两者吻合较好,验证了两种工程算法在计算高超声速飞行器热环境方面的正确性.将两种工程算法与数值求解N-S方程进行对比,表明工程算法在迎风面的热流计算方面有较高的精度,节约了计算时间,很好地满足高超声速飞行器概念研究和设计的需要.

某无人机气动估算与风洞试验

马东立, 马铁林, 刘薇薇

2006, 32(12): 1399-1402.

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摘要:
基于气动估算和风洞试验相结合的方法,研究某型无人机的气动特性.通过不同V形尾翼纵向力矩对比试验,发现尾翼上反角对纵向力矩特性影响较大,并分析了纵向力矩曲线上翘的原因.进行飞机部件及全机气动性能对比试验,给出V形尾翼无人机气动估算方法,找出计算与试验结果产生差别的原因,通过调整尾翼安装角,优化了无人机的气动特性.同时风洞试验也证明所采用的气动估算方法是可信的,可用于此类布局无人机的气动计算.

大展弦比柔性复合材料机翼的气动弹性剪裁

刘湘宁, 向锦武

2006, 32(12): 1403-1407.

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摘要:
在考虑结构几何非线性、气动非线性影响的基础上,由气动弹性问题的最普遍方程,获得大展弦比柔性复合材料机翼颤振问题的非线性稳定性分析方程.使用解析方式推导得到机翼的临界颤振速度、颤振频率对于设计变量的灵敏度表达式.展示了复合材料机翼的铺设构型和铺层角对气动弹性特性的影响,指出产生负弯扭耦合效果的机翼截面构型有利于机翼的气动弹性性能.以机翼颤振速度作为目标函数,复合材料铺层角为设计变量进行了气动剪裁优化设计,在得到最优化的铺层构型和铺层角的同时,也比较了本文解析敏度和数值差分敏度得到的优化结果.

前体非对称涡Re效应初探及其风洞模拟技术

柏楠, 邓学蓥, 王延奎

2006, 32(12): 1408-1412.

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摘要:
对不同长细比(11和6.15)的细长旋成体模型在低速风洞中完成了亚临界和临界雷诺数(Re)的测压实验研究.结果表明,只要后体尾部截断至离二涡区足够远,就不会影响由前体二涡主控的多涡系结构,并且头部扰动与非对称涡响应之间的相关关系也保持不变,这为在常规低速风洞中通过增大旋成体直径、减小长细比来扩大Re实验范围提供了实验依据.基于此技术,临界Re下低速实验结果表明细长旋成体在层流和转捩分离区的截面压力分布有明显的区别,导致在临界Re内的侧向力较亚临界显著减小,而且头部扰动对背涡流动的主控作用明显减弱,单孔位微吹气扰动主动控制技术不再适用.

运动目标RCS特性分析

苏东林, 曾国奇, 刘焱, 王国玉

2006, 32(12): 1413-1417.

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摘要:
运动目标相对雷达姿态角的获得是动目标雷达散射截面(RCS,Radar Cross Section)研究中的重要内容.详细阐述了动目标姿态角的定义和计算方法,以及与静止目标姿态角的区别和联系.飞行器飞行中受气流的影响,会产生各种随机抖动,将影响动目标的RCS.利用准静态的方法分析运动物体的散射,在高频条件下,RCS主要来自面元散射、边缘散射和角反射器散射等.利用一种抖动模型,详细分析了抖动对动目标RCS的影响.仿真结果表明:随着频率的增加,抖动对RCS的偏离度增加;在不同姿态下抖动对目标的RCS的影响程度不同, 在某些姿态角下影响非常大.

高精度星载SAR多普勒参数估算方法

文竹, 周荫清, 陈杰

2006, 32(12): 1418-1421.

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摘要:
提出了一种基于空间坐标转换,利用卫星位置、速度参数精确估算星载SAR(Synthetic Aperture Radar)全观测带多普勒参数的方法.利用卫星速度、位置,通过星载SAR空间几何模型和坐标转换关系,建立SAR图像中斜距同卫星下视角之间的四次方程,解出下视角并进一步计算出该斜距处的多普勒参数值.仿真结果表明,该方法在无卫星位置、速度误差情况下估算精度达到0.02Hz(多普勒中心频率)和2×10^-4Hz/s(多普勒调频率);存在卫星位置测量误差(300m)以及速度测量误差(0.3m/s)的情况下,估算精度达到0.8Hz(多普勒中心频率)和0.07Hz/s(多普勒调频率).该方法适用于单星SAR以及分布式SAR高精度多普勒参数的估算.

一种适于LEO卫星网络的动态源路由算法

宋学贵, 刘凯, 张军, 程连贞

2006, 32(12): 1422-1426.

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针对低轨(LEO)卫星网络拓扑变化有规律、可预知的特点,提出了一种适于LEO卫星网络的动态源路由算法,即自适应路由选择(ARS)算法.它引入逻辑位置的思想屏蔽了卫星移动性对路由选择的影响,使得源卫星只需自身和目的卫星的逻辑位置信息便可以进行路由计算获得最小传播时延路径,避免了收集路由信息所带来的交换开销;同时,根据最小传播时延路径的分布特点提出了一种高效的路径表示方法,用于在IP数据报头中存储所获得的最小传播时延路径,中转卫星可以根据该路径信息转发数据报直至目的卫星,和其他各类源路由算法相比大大降低了路由开销;另外,该算法还针对可能发生的链路拥塞和卫星失效情况提供了保证数据报正常传输的处理方法.最后,将所提出的算法与最小传播时延数据报路由算法(DRA)和Bellman最短路径(SP)算法进行了仿真比较.仿真结果表明,ARS算法在降低路由计算开销和交换开销的同时,保证了数据报的端到端传输时延要求.

缝隙宽度对频率选择表面透波特性的影响

王焕青, 吕明云, 蒙志君, 武哲

2006, 32(12): 1427-1430.

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摘要:
从物理本质上分析了频率选择表面FSS(Frequency Selective Surfaces)单元的缝隙宽度对FSS平板透波特性的影响.FSS平板单元的缝隙越宽,则单元的谐振波长缩短就越多,谐振频率也随之升高.利用Floquet定理,计算分析了缝隙宽度对FSS平板透波特性的影响;采用蚀刻技术加工FSS平板小矩形缝隙单元.实验测试的结果表明,缝隙宽度变大时,谐振频率升高,同时,FSS平板的透波率和谐振带宽变大.实验数据与计算结果在误差允许的范围内基本一致.

射频仿真暗室的静区分析

马永光, 陈海波, 何国瑜

2006, 32(12): 1431-1434.

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摘要:
影响射频仿真暗室性能的因素是多方面的,从微波暗室布局、吸波材料性能、天线辐射方向特性3个方面, 利用几何光学法分析了射频仿真暗室静区电平的分布规律,给出了暗室静区主极化电平计算模型.根据某研究所提供的4个频率(0.8GHz,2GHz, 6GHz和18GHz)下吸波材料反射率及天线方向图数据,对该研究所射频仿真暗室的静区电平分布进行了仿真计算,给出了水平极化与垂直极化条件下静区中心面的电平分布.仿真结果表明,采用此方法能快速并准确的适用于射频仿真暗室静区的性能分析.

基于小波的航空发动机叶片孔探损伤检测

丁鹏, 李长有, 马齐爽, 姚红宇

2006, 32(12): 1435-1438.

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摘要:
发动机孔探技术是航空发动机内部故障检测的重要技术,而叶片损伤则是发动机内部的一种常见损伤.针对发动机叶片损伤的特点,通过对损伤模型的分析,应用SUSAN(Smallest Univalue Segment Assimilating Nucleus)边缘检测算法对叶片损伤进行定位,应用小波变换对孔探图像进行分解,得到不同位置处的不同频率分量.并根据损伤模型的分析通过已定位的损伤位置来确定损伤法线方向的频谱分量,计算出损伤处除直流分量之外的其它频率分量的频谱能量,从而依据损伤频谱能量检测并估计发动机叶片的损伤.实验结果表明,应用此方法可以定量检测并估计航空发动机叶片表面损伤情况,为检测并估计发动机叶片损伤提供了理论和实践依据.

光源光谱对干涉式光纤陀螺零漂的影响

李彦, 欧攀, 张春熹, 徐宏杰

2006, 32(12): 1439-1442.

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摘要:
以采用Y波导集成光学调制器的保偏型干涉式光纤陀螺(IFOG,Interference Fiber Optic Gyroscopes)为研究对象,根据各光学元器件的参数,建立了各器件的琼斯矩阵以及光路传输模型,在此基础上进行了光路偏振误差的理论分析.通过推导,得到了保偏型干涉式光纤陀螺的偏振误差表达式.首次借助光源偏振度的改变,分析了不同形状的光源光谱对偏振模式耦合误差引起的陀螺零漂的影响.通过计算得出,当光源的偏振度在0~3%之间呈线性变化以及光路中其它参数不变时,谱宽较窄的光谱引起的零漂较大,谱宽较宽的光谱引起的零漂较小.仿真结果给光纤陀螺光源光谱的选择提供了理论依据.

机载图像无损/近无损压缩方案及其FPGA实现

刘波, 姜宏旭, 练有品, 逯进元

2006, 32(12): 1443-1446.

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摘要:
根据机载图像压缩和传输的特点,在改进JPEG-LS算法基础上,设计了一种有效的图像无损/近无损压缩方案.该方案由去相关处理、熵编码及压缩位率控制三部分组成.去相关处理部分解决了JPEG-LS预测模型本身的误码扩散问题,熵编码部分使用快速有效的Golomb熵编码器完成对预测误差的编码,同时解决了机载应用中数据传输率恒定条件下压缩码率的控制问题.对压缩算法现场可编程门阵列(FPGA)设计中的一些关键问题也给出了有效的解决途径,从而形成了一套完整、可行的机载图像压缩解决方案.最后通过FPGA实现和验证了压缩方案及逻辑设计的正确性和可行性.

椭球状态定界的鲁棒算法

柴伟, 孙先仿

2006, 32(12): 1447-1450.

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摘要:
提出了一种计算鲁棒的线性离散时间系统的椭球状态定界算法.算法假设系统的过程和量测噪声以及初始状态由已知椭球来定界,然后利用椭球集合来描述系统真实状态的可行集.算法的时间更新和量测更新过程分别产生两个椭球的向量和与交.算法对椭球形状矩阵进行Cholesky分解,使得当存在舍入误差时椭球形状矩阵保持正定.为了不受病态矩阵求逆的影响,算法的量测更新过程采用了求次最小容积椭球的方法.采用在数字计算机上进行蒙特卡洛仿真来检验算法的性能.结果表明算法的精度与最优算法十分接近,并且具有很好的计算鲁棒性.算法同时具有易于在并行计算机上运行的优点.

导弹敌我识别系统中密码器设计及实现

房慧敏, 李东光, 石庚辰

2006, 32(12): 1451-1454.

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摘要:
导弹敌我识别系统的核心技术之一是询问信号与应答信号的加密传输.针对其要求密码容量大、随机性强的特点,引入了M序列,分析了其特点.利用剪接筛法和单片机设计了一个可产生并存储全部5 级M序列的密码器.给出了电路原理图,分析了其工作过程.给出了各层相交线对的产生流程图,分析了5级M序列单元电路的工作过程.完成了密码器软件和硬件的调试.密码器的容量为2048,密码长度为32.给出了密码器的序列波形及相应存储器中存储的内容,并对它们的特征进行了分析.实验结果表明所设计密码器是正确有效的.

用于可重构地面移动机器人的主动球铰

邓志诚, 王巍, 宗光华

2006, 32(12): 1455-1458.

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摘要:
针对目前可重构移动机器人的姿态调整结构在工作空间和输出力矩等方面的不足,提出了一种三自由度主动球铰,它综合了并联机构和串联机构的优点,在满足可重构地面移动机器人结构尺寸要求的前提下能提供较大的输出力矩和较大的工作空间(并联结构部分可提供17.3N·m的力矩及±40°的俯仰/偏航角度,串联结构部分可提供4.5N·m的翻转力矩和360°的翻转角度).该结构可以丰富机器人的结构形式,增强机器人对环境的适应能力.首先讨论了这种球铰的运动学特性、工作空间,然后在可重构移动机器人——JL-I上测试了驱动力矩,验证了结构的性能.

蓝牙技术在工业控制系统中的集成和开发

马方魁, 郇极

2006, 32(12): 1459-1462.

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针对现代工业控制系统对无线通讯技术的需求,分析了蓝牙协议栈,介绍了蓝牙无线通讯技术在工业设备控制领域中的集成和开发技术,包括通过通用异步接收/发送器UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)使用蓝牙主机控制器接口HCI(Host Controller Interface)的指令分组、事件分组和数据分组实现设备控制器对蓝牙芯片的操作.说明了建立蓝牙网络所必须的两个步骤:主站发现从站的存在和主站与从站建立连接.介绍一个开发实例:数控机床无线手持操作器,采用蓝牙技术代替电缆连接,系统包括自动连接、模式选择、超时报警等功能;设计了通过无线传输的有效数据包格式,并对电子手轮脉冲的编码与译码进行了分析.

一种机器人球腕的模型优化方法

邵志宇, 孙汉旭, 贾庆轩, 叶平

2006, 32(12): 1463-1467.

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摘要:
许多机器人的共同特点是在操作臂末端安装了球腕.球腕是机器人上一个重要的独立结构,它的静态误差必然影响操作臂末端执行器的位姿精度.以机器人末端的球腕作为独立的研究对象,在静态误差分析的基础上,提出了一个评价球腕精度的综合指标.根据这一指标建立优化模型,对存在静态误差的球腕模型进行优化,从而建立新的球腕运动学模型.应用新模型进行运动学及动力学解算,可以减小机器人球腕的位姿误差,特别是减小具有较大静态误差的机器人球腕的位姿误差.通过对机器人球腕进行的局部优化,整个机器人末端执行器的运动精度将在一定程度上有所提高.

各向异性随机泡沫模型的弹性性能分析

卢子兴, 张家雷, 王嵩

2006, 32(12): 1468-1471.

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摘要:
为了利用随机模型来分析泡沫材料微结构的各向异性对其力学性能的影响,在各向同性的Voronoi随机泡沫模型基础上,通过引入胞体生长速度的差异,得到各向异性的开孔和闭孔随机泡沫模型.利用有限元方法对模型的弹性性能进行了数值分析,得到相对杨氏模量和泊松比同各向异性尺寸比的关系,并和理论预测结果进行了对比分析.结果表明,建立的开孔和闭孔随机泡沫模型能较好地反映泡沫材料的各向异性力学性质;且开孔和闭孔泡沫的各向异性力学性能均与泡沫材料的相对密度有关.

低强度超声波改善微生物燃料电池产电效能

姚璐, 李正龙, 刘红

2006, 32(12): 1472-1476.

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摘要:
微生物燃料电池(MFCs,Microbial Fuel Cells)可在处理有机废水的同时获得电能,但生物体系缓慢的电子传递速率是其发展的瓶颈.为了寻求提高MFCs工作效率的途径,建立了2个有效容积为1.5L,电极面积160cm²的单室MFCs,设置为超声波强化反应器和对照反应器,进行对比试验.结果表明,采用强度为0.2W/cm²、频率33kHz、超声间隔为83h的超声波对反应器辐照10min,在反应后期(运行2880h后)MFCs与对照反应器相比最大功率密度提高了6%,一个运行周期产生的总电量增加了46.5%;设置超声的反应器库仑效率(CE,Coulombic Efficiency)比对照反应器提高了25.7%.超声波强化反应器中水的pH值最小值比对照pH值最小值低0.2,超声波辐照的反应器氧化还原电位(ORP,Oxidation Reduction Potential) 最小值低于对照反应器ORP最小值34.8mV. 2个反应器3000min对化学需氧量(COD,Chemical Oxygen Demand)的净化效率都达到72.9%,超声波对COD去除贡献不明显,并从低强度超声波对微生物作用的过程方面分析了上述现象.

大尺寸构件工业CT成像方法

魏东波, 傅健, 龚磊, 姜明

2006, 32(12): 1477-1480.

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摘要:
为解决大尺寸构件快速ICT(Industrial Computed Tomography)成像问题,提出了一种通过检台2次偏置扩大扫描视场的ICT成像方法,并基于三代ICT投影数据存在的冗余特征,推导了它的投影数据重排预处理方法和滤波反投影(FBP,Filter Back-Projection)重建算法.该重排预处理方法建立了扇束投影数据与平行束投影数据间的函数映射关系,可将探测器在2个扫描位置采集的2组不完整扇形射束投影数据重排成一组完整的平行射束投影,从而使后续重建得以进行.计算机仿真结果表明,该方法在重构大尺寸构件图像时,获得了满意的质量.分析表明,在增加一次360°回转扫描情况下,其有效扫描视野达到标准三代ICT方法的2.8倍左右.该方法仅需CT扫描台具备平移和旋转自由度,易于与现有三代ICT兼容,工程实现方便.

供应链中的不确定性信息失真及其弱化策略

王晶, 孙海燕, 李伊岚

2006, 32(12): 1481-1484.

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摘要:
为提高供应链的稳定性,基于信息论、系统理论以及控制工程理论研究了供应链中的不确定性信息失真问题.首先,给出信息失真的广泛定义并从信息传递和处理的角度分析供应链中存在的不确定性信息失真问题;其次,对一个简单的二级供应链订货子系统建模,研究2种情况——无信息共享的供应链和共享最终顾客需求信息的供应链的系统传递函数和频率响应特性,并分析不同程度的信息失真情况在供应链绩效方面产生的影响;最后,采用信息论和控制工程理论的方法,有效度量了信息共享机制为供应链成员带来的收益.

一种保留几何及属性边界的网格简化方法

沈旭昆, 赵学伟, 齐越, 蔡苏

2006, 32(12): 1485-1489.

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摘要:
在实际应用领域,三维模型除包含由三角形网格构成的几何、拓扑信息外,还包含颜色、纹理、法矢量等属性信息,因此数据量较大,且不可避免地存在边界和孔洞.基于三角形折叠的方法,对误差矩阵的计算和误差控制方法进行了改进,并提出了几何及属性边界三角形的概念,给出了一种保留原始模型边界及属性信息的简化算法.该算法针对不同的边界情况将原始三角形网格划分为边界三角形、角点三角形、内部三角形及特征三角形,并采取相应的约束策略,在减小模型数据量的同时,较好地保留了边界和属性信息,并且生成递进网格文件,为包含属性的非封闭网格模型提供了连续多分辨率的模型重现.实验结果证明该方法快速有效,已成功应用于基于Web的三维递进传输和发布.

开源软件定制改造过程中的原型选择

王忠林, 尹宝林

2006, 32(12): 1490-1494.

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摘要:
在定制改造开发过程中选择合适的原型系统,可以达到提高定制改造过程效率、减少开发成本、缩短开发周期的目的.在定制改造过程的原型分析和评估中依托构造成本模型COCOMO(COstructive COst MOdel) II,提出一种新的软件成本评估方法,综合分析了影响定制改造过程的功能差异、性能、规模、稳定性等关键因素,量化了这些关键因素对定制改造过程中成本计算公式中的关键变量——等价代码——的影响.实际的项目显示,该方法对预期工作量的估计误差约为17%,远小于COCOMO II模型40%的可接受阈值.

可视化建模语言编辑器的自动生成和配置技术

张莉, 姜可, 高晖

2006, 32(12): 1495-1498.

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摘要:
可视化建模语言是采用图形方式对系统/软件进行描述的语言,可视化建模语言编辑器为其使用提供了工具支持.不同编辑器存在的共性使得可视化语言编辑器自动生成和配置成为可能.基于理论研究和编辑器开发的实践经验,提出了自动生成和配置相结合的可视化建模语言编辑器开发的总体框架以支持编辑器的快速开发,定义了一套支持静态语义的可视化建模语言描述方法RM.RM采用基于规则的形式化描述方法来描述可视化建模语言的语法和编辑器的特性,采用MOF(Meta Object Facility)来描述可视化语言的静态语义.最后,设计实现了可视化建模语言编辑器开发环境Veda,验证了总体框架和描述方法的可行性.

网络安全投资外部性及博弈策略

吕俊杰, 邱菀华, 王元卓

2006, 32(12): 1499-1502.

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摘要:
在企业投资成本和投资利润不同的情况下,应用博弈论理论计算了网络安全投资过程中,由于病毒传染所带来的投资负外部性,提出了信息安全的投资博弈模型.确定了相互依赖前提下企业的投资成本临界点及其影响因素,以及多个企业进行信息安全投资的多个纳什均衡解.同时将问题扩展到风险内生的条件下,阐明该条件下企业投资成本临界点的变化不仅取决于相互传染的可能性大小,还取决于内生外部性的正负及其绝对值大小.该方法为信息安全的风险管理提供了新的思路,为企业确定自身的投资策略以及国家确定相应的政策指导提供依据.