北京航空航天大学学报

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航空发动机性能参数预测方法

李晓白, 崔秀伶, 郎荣玲

2008, 34(03): 253-256.

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摘要:

航空发动机性能参数预测对于发动机的视情维修具有重要的意义.为了提高预测精度,在分析发动机性能参数数据特点的基础上,提出了一种新的应用于此领域的组合预测模型.首先利用小波变换将原始数据分解为不同尺度上的几组子序列,根据各子序列的特点分别选用自回归滑动平均(ARMA,Autoregressive Moving Average)模型或求和自回归滑动平均(ARIMA,Autoregressive Integrated Moving Average)模型进行预测,然后将所有预测结果合成,得到最终预测结果.通过仿真实验,验证了该组合模型提高短期和中长期预测精度的有效性,并分析了小波分解层数对于预测精度的影...

无线传感器网中的加权距离节点选择法

吴海, 赵巍, 田斌

2008, 34(03): 257-261.

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摘要:
节点选择存在于无线传感器网的目标跟踪问题中,主要任务是从多个传感器中选取合适节点跟踪当前目标,满足跟踪精度、算法计算量的要求.提出一种适用于测角传感器节点的加权距离选择法,该算法利用目标状态预测的分布及节点的探测模型,通过计算节点距目标几何距离及加权系数,选择具有最小加权距离的传感器点进行探测,避开了贝叶斯滤波,在减少计算量的同时具有很好的选择精度.仿真结果表明,本算法大幅度减少了计算量,同时可达到和熵值法相当的跟踪定位效果.

消除数据调制影响的FFT捕获方法

孙国良, 李育琦, 张晓林

2008, 34(03): 262-266.

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摘要:
在利用快速傅里叶变换(FFT, Fast Fourier Transform)捕获扩频信号的过程中,为了提高捕获精度,会遇到基带数据调制影响捕获性能的问题.主要分析了基带数据符号跳变影响FFT捕获性能的原因:在频域内造成待检测信号的幅度衰减以及频点偏移.提出了一种解决此问题的方法:通过对I和Q两路信号的运算,构造一个不受数据调制影响的复信号,对此信号作FFT,完成捕获.给出了此方法的MATLAB仿真,以及基于现场可编程门阵列(FPGA, Field Programmable Gate Array)的实现方案.实验数据表明,此方法消除了基带数据调制对FFT捕获性能的影响,且在相等积分时间的条件下...

核空间聚类在图像纹理分类中的简化算法

袁运能, 吴央, 成功

2008, 34(03): 267-270.

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摘要:
模糊c均值聚类已广泛应用于模糊模式识别领域,但对于线性不可分数据并不适用.在核方法中通过将输入数据经过非线性映射投影到高维特征空间来解决非线性分类的问题.将传统的模糊c均值聚类算法应用于核空间中,对线性不可分的样本进行了核空间聚类的分类实验,得到了正确的分类结果.由于图像分类中分类样本(对应图像像素)数目庞大,造成了核空间聚类算法中特征距离的计算量过大.因此,在核空间聚类的基础上,提出了对图像先进行过分割,再对过分割的图像块进行核空间聚类的方法,大大降低了高维空间特征距离计算的运算成本,并取得了良好的分类效果.

基于去噪的SAR复图像SPIHT压缩算法

向世勇, 李春升, 陈杰

2008, 34(03): 271-275.

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摘要:
提出一种对合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)复图像压缩的改进的分层树集合分割(SPIHT,Set Partitioning in Hierarchical Trees)算法,高效完成SAR复图像压缩,既有效地保留了SAR复图像的相位信息,又抑制了斑点噪声.首先根据SAR复图像的统计特征进行预处理,然后进行小波变换,对不同子带的小波变换系数采取不同的门限,进行软门限斑点噪声抑制,再经过SPIHT量化编码,得到压缩后的码流.仿真实验表明,在64倍高压缩比的情况下,通过对重建SAR复图像数据的相位误差、等效视数、平均空域相关系数等指标的测量,验证了该算法仍然具有...

一种新颖的RFID多标签防碰撞算法

赵曦, 张有光

2008, 34(03): 276-279.

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摘要:
在标签运动较规律的无线射频识别(RFID, Radio Frequency Identification)系统中,读写器按照一般的算法不会优先读取即将离开可读范围的标签,而使系统出现较高的漏读率.针对这种场景,提出一种新的防碰撞算法——先到先服务 (FCFS, First Come First Served) 算法.读写器首先按照到达顺序对标签进行分组,先识别紧迫性高的时间分组标签;其次,算法通过新增一个参数有效避免了一些可预测的碰撞时隙.在识别时间分组的过程中设置了总时隙的上限,从而避免系统阻塞.仿真结果表明,在保持漏读率小于0.01的情况下,系统所能承受的标签运动速度比前缀随机化算法提高了...

激光通信中的分集检测技术

郑铮, 李宁

2008, 34(03): 280-284.

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摘要:
在大气弱湍流模型下,应用Monte Carlo方法,通过产生符合光信号的对数幅度联合概率分布的数据,近似模拟计算了分集接收机的逐符号最大似然检测算法的似然比.研究了减少Monte Carlo方法中仿真点的个数对逐符号最大似然检测的分集接收机检测性能估计的影响.随后提出一种基于训练序列的分集检测方法.该方法在未知衰落分布相关信息的情况下,利用每帧内引入的一定长度的训练序列提供了某一较短时间间隔内的大气湍流信道的信息,基于与似然比表达式结构相似的算法获得改善的检测效果.仿真结果表明在各个分集接收机之间存在较强相关性的情况下,该算法仍可实现有效的检测.

复合式余度机电作动系统容错控制与性能分析

周元钧, 赵运坤, 葛云海

2008, 34(03): 285-289.

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摘要:
研究了一种应用于未来多电飞机的复合式余度机电作动系统,它由2台双绕组无刷直流电动机组成,形成4个电气控制通道和2个电动机控制通道的余度结构,具有"单故障工作、双故障安全"的容错能力.分析了容错工作状态下电动机和逆变器的损耗、减速器的力矩纷争等性能,提出了在"单故障工作"时应采用电动机功率损耗均衡控制方法以获得最佳的综合性能,同时分析了"双故障安全"时系统的输出能力,并通过仿真分析和比较了各种状态下系统的跟踪性能,最后给出一组容错运行状态下电动机的温升试验数据.

基于ICA和BP神经网络相结合的掌纹识别

陈智, 黄琳琳

2008, 34(03): 290-294.

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摘要:
提出了一种基于独立成分分析(ICA,Independent Comment Analysis)和多层前馈(BP,Back Propagation)神经网络相结合的方法对掌纹进行识别.首先采用一种新的方法检测角点,得到掌纹图像的不变特征点,根据这些点校正掌纹方向并得到掌纹的感兴趣区域.对该区域采用定点快速ICA算法(FastICA),得到掌纹特征子空间,然后构建BP神经网络,并采用训练样本得到的掌纹特征进行训练,得到合适的权值.对香港理工大学掌纹数据库进行测试,与主成分分析(PCA,Principal Components Analysis)提取特征的方法进行比较,取得了较高的识别率.

基于最小二乘法的椭圆拟合改进算法

闫蓓, 王斌, 李媛

2008, 34(03): 295-298.

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摘要:
基于最小二乘法研究了一种改进的椭圆拟合算法.最小二乘椭圆拟合算法,由于包含误差较大样本点在内的所有样本点都参与运算,所以会对椭圆拟合的最后结果产生偏差.针对这种情况,采用随机理论的思想,先随机选取6个点拟合椭圆,然后计算与此椭圆匹配的所有样本点个数.重复此过程一定次数,采用投票机制,匹配样本点多的椭圆即为最优椭圆,构造了一种快速准确剔除误差较大样本点的改进椭圆拟合算法,并在实际图像应用中验证了算法能够有效地处理包含有较大比例误差点的样本空间,拟合出具有高精度的椭圆,并且算法的速度能够满足实时性的要求.

平面并联机器人的轨迹控制与在线监控

陈伟海, 李翔, 于守谦, 王建华

2008, 34(03): 299-303.

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摘要:
提出了三自由度平面并联机器人的运动学控制方法,通过逆向运动学求解实现对机器人的轨迹规划;提出完成并联机器人在线监控的2个步骤:首先利用解析法实现并联机器人的正向运动学分析,再综合运用二分法和插值法进行正解的在线计算.还研究和完成了基于PC的模块化机器人控制系统设计,该设计主要包括使用C+ +语言完成并联机器人运动学控制算法编程和设计基于PMD(Performance Motion Devices)的模块控制器.该控制系统在三自由度模块化平面并联机器人上进行了演示,并将在MATLAB下实现的数值法与C+ +语言编写的解析法进行了比较,其结果验证了运动学算法和运动控制器的性能.

基于特征结构配置的导弹可重构控制器设计

王青, 孙蕊

2008, 34(03): 304-306.

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摘要:
针对简化后的导弹姿态控制系统,运用特征结构配置法,提出了一种改进的控制系统的重构方法.根据输出反馈特征值配置原理,给出了原闭环系统特征结构的确定方法,并对可重构控制器的代价函数的确定方法进行了改进.这种算法通过输出反馈可以确保闭环系统的稳定性,同时可以解决故障前后系统阶数不一致的问题.仿真结果表明,该方法能够在保证故障后闭环系统稳定的基础上使系统性能得到最大可能的恢复.

振动表面自然对流强化换热特性

吴宏, 孟恒辉, 罗翔, 徐国强

2008, 34(03): 307-310.

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摘要:
基于振动影响流动换热边界层发展的思路,通过实验方法对振动条件下的自然对流换热特性进行研究.实验采用电铃谐振器作为加热膜的激振源,并利用红外测温技术对表面温度场进行了测量.结果表明:振动对自然对流的强化可提高90.7%.在等热流密度条件下,振动能量越大,换热越好;在等振动能量条件下,热流密度越小,换热越强.研究结果为强化表面自然对流换热提供了一种新思路.

某涡喷发动机数值建模与改型设计

欧阳辉, 朱之丽

2008, 34(03): 311-314.

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摘要:
基于面向对象的部件级航空发动机性能计算模块,构建了某无人机用小型涡轮喷气式发动机的稳态性能计算模型,并根据该发动机原始性能实验数据,对构建的计算模型进行了可信度校核.在模型校核的基础上,为提高该发动机在不同任务载荷下的功能适用性,利用部件匹配技术对该涡轮喷气式发动机提出了可行性改型设计方案.计算结果表明,在维持该涡喷发动机离心压气机工作线不变,同时保证热强度和结构强度可靠性的条件下,改进组合压气机中的轴流级压气机,可以使该发动机推力有较大提高,耗油率得到有效降低.

一种基于P2P网络的语义Web服务发现机制

于冰, 马世龙

2008, 34(03): 315-318.

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摘要:
针对如何高效而又准确地发现分布于各地Web服务的问题,基于P2P网络和语义描述提出一种新型服务发现机制,将服务按照语义动态地注册于由委托(broker)管理的不同节点簇,并将语义相似的节点簇组成虚拟语义网,提高了查询效率;采用反馈机制主动监测拓扑节点,和利用节点簇之间的分裂与聚合机制来保证该模型的有效性和性能.最后通过对原型系统的实现证明了该机制的合理性与有效性.

C程序缓冲区溢出漏洞精确检测方法

李吉, 王雷

2008, 34(03): 319-322.

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摘要:
C程序中的缓冲区溢出漏洞是影响系统安全性的严重问题,利用工具有效地检测并消除出这一漏洞,可以大大提高系统的安全性.针对现有工具在检测缓冲区溢出漏洞上的不足,提出了一种利用模型检测技术对C语言代码中潜在的缓冲区溢出漏洞进行精确检测的新方法.该方法首先将对缓冲区漏洞的检测转化为对程序某个位置可达性的判定,再使用模型检测工具对可达性进行验证.使用这一方法建立了一个精确检测C程序中缓冲区溢出漏洞的原型系统,并使用该原型系统进行了试验.结果表明该方法可以较为精确地检测并定位出代码中的漏洞.

主动对等计算系统的路由机制

李静, 刘旭东, 林学练, 黄子乘

2008, 34(03): 323-326.

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摘要:
针对无结构对等计算系统路由机制中用户需求粒度过细,忽略需求模糊性和多元性的问题,提出了基于用户需求的路由机制.借鉴模糊理论,提出了从文件类型、文件质量、下载速度多方面综合评价节点能力的路由模型.给出了节点能力因素及节点能力的定义,采用隶属度的方式来描述节点提供资源的能力与用户需求的符合程度.分析和实验结果表明,该机制在满足用户需求和减少网络开销方面能够达到很好的均衡.

基于OWL-S的测试用例生成

张晓燕, 黄宁, 余莹

2008, 34(03): 327-330.

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提出了一种基于OWL-S(OWL Web Ontology Language for Services)需求模型的测试用例自动生成方法,针对被测系统需求特性产生测试用例,以提高Web服务系统交互测试的自动化程度和效率.测试用例的生成通过3个步骤完成:①对需求特性进行分析,获取与需求特性相关的具体事件集的集合;②对OWL-S描述的应用流程进行搜索,寻找所有与需求特性相关的测试路径;③对测试路径上相关原子过程的IOPE(Inputs,Outputs,Preconditions and Effects)属性及路径条件进行分析,产生相应的测试用例.以金融行业ATM(Automated Teller M...

一种基于八叉树的三维网格盲水印算法

齐越, 舒军, 沈旭昆, 蔡苏

2008, 34(03): 331-335.

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摘要:
鲁棒性数字水印特别是盲水印是保护数字作品版权的重要手段.提出一种针对三维网格模型的盲水印算法.首先通过PCA(Principle Component Analysis)对模型进行预处理,将模型调整到唯一的姿态朝向,然后对三维模型进行剖分得到八叉树.对有意义的RGB(Red, Green, Blue)水印信息图进行随即置乱生成密钥,并将水印信息量化并作为细微扰动信息嵌入到八叉树底层节点包含的顶点坐标中.提取水印时不需要原始模型数据,且与模型拓扑无关,可直接对点云数据进行水印嵌入.特点是嵌入容量大,可抵抗旋转、平移、均匀缩放和顶点重排序攻击.根据八叉树高层节点编码抽取模型的特征来构造零水印,并注册...

基于SEDA架构的网格服务容器设计与实现

刘诚忠, 刘万涛, 胡春明

2008, 34(03): 336-339.

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摘要:
网格服务容器是服务网格中的基础模块,负责屏蔽资源的异构性并和网格服务的运行提供支持.大多数网格服务容器均采用基于线程的并发机制来处理用户请求,在性能和可伸缩性上都存在局限.采用分级事件驱动架构SEDA(Staged Event Driven Architecture),通过划分阶段Stage的方式解除耦合,在阶段之间采用事件进行异步消息通信,结合非阻塞的I/O机制设计实现了一个事件驱动的网格服务容器,并从吞吐量、平均响应时间等方面和基于线程的服务容器进行了比较.结果表明事件驱动架构的确能在性能和可伸缩性方面带来效益,异步通信方式有效的减少了系统中的同步阻塞,带来更好的并发性.

基于续航能力的仿生水下航行器设计及实验

文力, 梁建宏, 王田苗, 宋永生

2008, 34(03): 340-343.

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摘要:
SPC3-UUV机器鱼是在北航SPC-2仿生机器鱼UUV平台基础上经过优化改进,为提高推进效率和续航力专门研制的水下仿生航行器实验平台.通过在泳池静水中对平台的摄像机测速观测实验和功率数据采集计算机的记录,得到SPC3-UUV速度-频率,功率-频率特性曲线,由航程估算,得到该平台在不同的拍动频率下续航时间以及估算航程,同时以平台速度和续航能力为评价原则选择了长航程实验的推进频率,范围定为1.5~1.6Hz,并在北戴河长航程实验中得到了验证.SPC-3 UUV航程达到22.761km,续航时间6.25h,平均航速1.03m/s.

复杂背景下单个运动物体的实时视觉追踪算法

孙凯鹏, 李新军

2008, 34(03): 344-347.

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摘要:
介绍了一种完全基于图像信息的运动检测视觉追踪算法.该算法综合了已有的一些算法,并在他们的基础上进行改进,可以实现在摄像机运动不剧烈的情况下,对单个运动物体的追踪.由人工选取目标,计算机开始在第1帧和第2帧图像中提取特征点,并在两帧图像中对特征点进行匹配.利用匹配的特征点建立仿射运动模型,以估计背景的运动和预测目标位置.假设运动目标所占的像素面积很小,在预测点附近的一块小邻域内进行光流分割得到运动目标.该算法在640×480大小的两帧连续图片上验证,取得了较好的效果.在PC上的实验证明,设置适当的参数,本算法可以应用于12.5Hz或25Hz的图像采集频率.

可变直径轮月球探测车运动学建模与分析

崔莹, 高峰

2008, 34(03): 348-352.

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摘要:
针对月球探测的特殊要求,设计了具有滚动扭转转向特性的四轮直径可变月球探测车.通过对可变直径轮的原理进行分析,推导出车轮等效半径的公式.根据该月球探测车的结构特点,以闭链坐标变换和瞬时重合坐标法为基本工具,推导了四轮可变直径轮月球车基于三维地形环境的正、逆运动学模型,分析了相关的运动学特征,提出了运动学逆解的理论解法和实用解法.实用解法有效地降低了计算量.并提出了用车轮等效半径调整探测车辆俯仰角度的方法,提高了月球车的稳定性和通过性能.该研究结果为四轮月球探测车的结构分析与运动控制提供了有力的基础.

基于小波分析的目标轨道机动自主检测方法

张振军, 董云峰

2008, 34(03): 353-356.

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摘要:
空间目标的轨道机动是与相对距离变化率的突变联系在一起的.测量值是通过星载激光雷达得到的目标的相对距离,特征量是采用微分平滑处理获得的相对距离变化率.由于测量噪声的影响,机动引起的特征量突变被淹没在噪声中.利用小波分析的多尺度分解,就能够把淹没在噪声中的特征量变化揭示出来.为了满足星上自主运算的要求,提出的机动检测方法就是基于对小波分解后信号的处理,通过对相关系数阈值的比较来检测特征量的突变.仿真结果验证了该检测方法的可行性和有效性.

光窄带滤波器及其在光纤激光器中的应用

张春熹, 刘殿君, 欧攀

2008, 34(03): 357-360.

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摘要:
单频光纤激光器在光通讯和光传感领域具有广泛的应用前景.采用数值分析的方法求解了基于可饱和吸收体的光窄带滤波器耦合模方程,对影响光窄带滤波器输出响应特性的掺杂光纤的长度、吸收系数和输入泵浦功率进行了理论分析;通过实验验证了构成可饱和吸收体的掺杂光纤长度与光窄带滤波器响应带宽成反比的结论;将光窄带滤波器应用于光纤激光器中,获得了输出激光功率大于1mW,不跳模时间大于2h,线宽在百赫兹量级,2h内的功率不稳定度为0.02287％的单纵模激光输出.