北京航空航天大学学报

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战强, 吴佳

2008, 34(06): 613-617.

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摘要:
提出了一种未知环境下移动机器人单目视觉导航算法,算法包括障碍物检测、单目视觉测距和局部路径规划3部分.为减小光照等环境因素对基于特征的障碍物检测的影响,对彩色图像在HSI颜色空间中用基于像素的直方图比较进行分割,获取障碍物轮廓序列的图像坐标点集.在单目视觉测距中,通过几何关系推导法建立图像坐标系和机器人坐标系间的变换关系,进而实现由障碍物图像位置计算其与机器人间的实际距离.局部路径规划对摄像机梯形视场区域转换后的矩形区域建立模型划分栅格,由障碍物轮廓序列图像坐标和单目视觉测距计算构建障碍物栅格图,并用提出的栅格搜索算法搜索障碍物栅格图,得到机器人安全行驶路径.实际环境中进行的实验结果表明,算法...

环氧共混树脂的光固化及其表面化学反应

杨光, 黄鹏程

2008, 34(06): 618-621.

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摘要:
研究了双酚A型环氧树脂与有机硅环氧树脂紫外光辐照共混改性的工艺条件,并采用扫描电镜和X射线光电子能谱等分析手段对树脂改性效果和表面的物理和化学变化进行了研究.结果表明,采用二苯基碘鎓六氟磷酸盐为光引发剂,当质量分数为5％时,随着E-44含量的增加,共混树脂体系的光固化速度加快.当两者质量比为1∶ 2时,经15min的紫外光辐照后,共混树脂体系的凝胶率可达93％.X射线光电子能谱分析结果表明,在光固化的同时,试样的表面被紫外光辐照时产生的臭氧和原子氧部分氧化,转化为一层含C的氧化硅(SiO_{x )膜.}

基于EMD及PNN的航天器振动环境分析

杨海, 程伟

2008, 34(06): 622-626.

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摘要:
针对航天器非平稳随机振动信号模态频率密集的特点,提出了基于经验模式分解EMD (Empirical Mode Decomposition)的多分量过程神经网络PNN(Process Neural Network)自回归模型.通过EMD对原始时间序列进行分解, 使之成为一组不同尺度的局部正交本征模函数IMF(Intrinsic Mode Functions),利用PNN对每个IMF分别进行时变参数分析并以此确定其时变自功率谱密度,对所有分量的时变自功率谱密度通过叠加进行重构, 以此得到原始信号的时变自功率谱密度.仿真结果和实例分析表明:和传统的时频分析法相比,该方法直接使用信号数据,避免了相关估...

基于不同角域RCS均值的雷达探测模型

李莹, 黄沛霖, 武哲

2008, 34(06): 627-629.

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摘要:
针对目标在不同方位角的雷达散射截面积(RCS,Radar Cross Section)差异较大的情况,提出了一种基于目标不同角域内RCS均值的单部雷达探测概率模型及雷达网综合探测概率模型.计算机仿真平台中采用了两套不同的RCS取值方案:取单个RCS均值;根据探测方位角取不同角域内的RCS均值.两套方案所得探测概率差异表明:该模型符合雷达从不同方位角探测到目标的RCS差异较大的实际情况,计算所得探测概率更为精确.

光纤陀螺中分形噪声的参数估计和去除

武华伍, 任章

2008, 34(06): 630-633.

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摘要:
光纤陀螺零漂信号中主要存在分形噪声和高斯白噪声,采用传统的时间序列分析法很难去除这类混合噪声.基于小波分析,提出一种分步估计加性白噪声强度和分形随机过程参数的新方法.先通过拟合自相关函数,估计出白噪声的强度;再在小波变换域估计分形噪声参数,并选取适当软阈值对测量值滤波.实验结果表明该估计和降噪方法有效地去除了光纤陀螺中的混合噪声,且不需要噪声的先验知识,具有很好的适应性.

农林飞机近地作业飞行的纵向稳定特性

乐挺, 王立新, 况龙

2008, 34(06): 634-637.

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摘要:
分析了农林飞机近地作业飞行的纵向气动力特性,讨论了存在地面效应时的纵向静稳定性准则及主要气动导数对静稳定性的影响;根据地效区内飞机的五阶小扰动运动线化方程,计算了农林飞机近地作业飞行的模态特性,并运用特征矢量研究了各模态中起主要作用的运动变量;利用Routh判据对农林飞机近地作业飞行的纵向动稳定性进行了分析,通过简化推导了存在地面效应时保证飞机动稳定性其重心的位置要求.研究结果表明,农林飞机近地作业飞行时地面效应对其纵向气动特性及稳定性的影响不可忽略.

二维织物增强层合板高速冲击后拉伸性能模拟

邹健, 程小全, 陈浩, 邵世纲

2008, 34(06): 638-642.

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摘要:
针对目前国内直升机结构上常用的两种二维织物增强复合材料层合板进行了高速冲击后的拉伸性能分析.根据层合板高速冲击的损伤,在大型商用有限元软件的基础上利用逐渐损伤累积方法建立了损伤后层合板的拉伸损伤扩展与破坏的有限元分析模型,并将其计算结果与经验公式进行了对比.结果表明,该模型结果与经验公式结果吻合,且能直观给出各铺层的损伤扩展过程和机理,对于分析受高速冲击后二维织物增强复合材料层合板的损伤容限性能有重要参考价值.

导频脉冲载波频率的快速捕获与跟踪

张江林, 吕善伟, 董胜波, 韦志棉

2008, 34(06): 643-646.

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摘要:
针对短时导频脉冲载波频率的同步问题,提出一种快速捕获和跟踪方法.该方法采用相位推算法进行快速载波频率初估计,完成频率的捕获.相位推算法首先利用最小二乘法估计实采样点的相位,再应用相位解卷、一元线性回归和最小二乘法拟合求取信号频率的估值,其测频精度优于常用的Prony算法,在高信噪比情况下逼近实正弦信号的Cramer-Rao界.应用数字下变频和Kay算法实现频率的跟踪,通过建立仿真模型,验证其跟踪精度优于叉积自动频率控制环.在给出的设计实例中,对于脉宽为1ms的导频脉冲,在信噪比大于13dB的情况下,环路频率跟踪的最大误差小于3Hz.

无线传感器网络三维自身定位方法

刘玉恒, 蒲菊华, 赫阳, 熊璋

2008, 34(06): 647-651.

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摘要:
针对部署在三维空间的无线传感器网络,提出了一种传感器节点自身定位方法APIT-3D(Approximate Point-In-Tetrahedron),通过判断传感器节点是否位于由锚节点组成的四面体的内部,筛选出可能的位置区域,并最终计算这些区域交集部分的重心,作为待定位节点的位置.仿真实验表明,作为一种不基于测量设备的定位方法,APIT-3D可以达到节点通信半径的40%以下的较高精度的三维定位,而且通信开销相比于二维定位方法增幅不明显.APIT-3D定位方法无需复杂的测距设备和昂贵的外部设施,且通信协议相对简单,因此是一种低成本、低功耗的无线传感器网络三维自身定位方法.

航空泵试验台驱动变结构控制

白国长, 王占林, 陈娟

2008, 34(06): 652-655.

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摘要:
飞机液压系统泵源需进行地面试验,采用变频调速器＋异步电机＋增速箱的驱动形式是航空泵进行地面试验最先进有效的方法之一.建立了矢量控制变频调速驱动下航空泵试验台驱动系统的数学模型,针对航空泵试验时由于负载变化泵转速不能保持恒定的问题,采用积分滑模面的滑模变结构控制策略,并构造Lyapunov函数证明其稳定性.为降低输出抖振现象,提出采用模糊控制监督下的滑模变结构控制和伪微分反馈(PDF, Pseudo Derivative Feedback)控制相结合的控制策略,仿真及实验结果表明,该控制方法有很高的控制精度,在保持滑模变结构控制鲁棒性强的前提下降低了输出抖振现象.

一种团队自治实体路径规划算法TAEPP

郑延斌, 赵沁平

2008, 34(06): 656-660.

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摘要:
对团队自治实体的路径规划问题进行了分析,提出了一种团队自治实体路径规划算法TAEPP(Team Autonomous Entity Path Planning).该算法是一种集中式的全局规划方法,使用改进的A^*算法得到团队中Leader成员的路径,通过对Leader路径的优化得到关键点表和队形转换表,利用关键点表和队形转换表得到团队中非Leader成员的路径.队形转换表可以使行进中的队形变换更合理,减少了队形维护时需要的通信量.通过调整算法中的2个影响因子,可以分别得到侧重于队形和侧重于距离的路径.试验结果验证了TAEPP算法的合理性和有效性.

主成分回归的建模策略研究

王惠文, 王劼, 黄海军

2008, 34(06): 661-664.

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摘要:
分析了国际上通用的主成分回归的工作原理和失效原因.在此基础上,提出一种新的主成分回归建模策略:①提取所有主成分建立模型;②删除模型中t检验不显著的成分;③用t检验显著的成分建立最终需要的模型.由于任一主成分的回归系数和t检验值以及与其余主成分无关.因此,当采用向后删除变量法时,如果有多个成分t检验不显著,则可以将它们同时删除,而无须逐个删除.采用仿真案例对所提出的方法的合理性进行验证.这种新的建模策略可以有效地提取对因变量有较强解释作用的成分,实现在自变量多重相关条件下的回归建模,并且允许在模型中包含所有的原始变量.此外,该方法的成分筛选过程简便,累计计算误差小于偏最小二乘回归等迭代算法.

编队星座相对位置精确测定与自主定轨方法

马骏, 肖业伦

2008, 34(06): 665-668.

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摘要:
针对编队飞行星座,提出了一种全自主的高精度定轨与相对位置精确测定方法,对其主要关键技术之一的空间绝对定向的基本方案及其可行性和指标进行了研究,并进行了仿真验证.结果表明,通过编队星座星间高精度的距离测量和绝对定向观测,可以实现无需地面测控站和卫星导航系统支持下的编队星座全自主导航方案;在一定测距和测向误差条件下,绝对定轨精度可以优于20m,相对位置确定精度可优于10cm.相对误差与采样间隔有较明显关系,未来可考虑采样间隔控制在10s以内即可;绝对位置误差大小与采样间隔无明显关系,其中的主要误差是星座的整体平移误差.仿真结果验证了所提方案的正确性.

Ad hoc网络局部路由发现算法

赫阳, 张挺, 陈真勇, 熊璋

2008, 34(06): 669-672.

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摘要:
针对自组(ad hoc)网络按需路由协议采用全网络广播方式来进行路由发现带来的网络路由开销较大问题,提出一种减少网络路由开销的局部路由发现算法.路由附近节点根据当前路由上发送的数据报文计算到达目的节点的最小跳数;当路由发生中断时,路由发现请求报文将在中断路由附近节点间按照最小跳数减小的方式传递,从而合理限制路由发现范围;通过增大中断链路附近节点转发路由发现报文跳数的方式,扩大局部搜索范围,提高路由发现成功率.仿真实验结果表明,本算法最多可以减少约60%的网络路由开销,降低约70%的平均网络延迟,提升约10%的数据报文发送成功率.此外,任何基于广播方式进行路由发现的路由协议都可以使用这种算法优化...

一种频率步进雷达目标径向速度估计方法

田进军, 刘林, 薛明华

2008, 34(06): 673-676.

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摘要:
为补偿目标径向速度对频率步进雷达合成距离像的影响,提出了一种目标径向速度估计方法.经公式推导证明频率步进雷达相邻两个脉组回波的归一化采样序列的互相关函数是一复正弦序列,该序列的频率与目标径向速度有确定的对应关系.通过快速傅里叶变换(FFT,Fast Fourier Transform)可获得序列频率,从而估计出目标径向速度.该方法可估计的速度范围仅取决于系统带宽和脉冲重复周期,并且由于理论估计精度可通过FFT点数调整,在需要非常高估计精度的场合可以大幅降低计算量.计算机仿真结果表明该方法对目标径向速度估计准确,同时具有较好的抗噪声性能.

神经网络在飞翼布局飞机主动涡流控制中的应用

孔轶男, 王立新, 钱炜祺, 汪清

2008, 34(06): 677-680.

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摘要:
以小展弦比飞翼布局飞机为研究对象,其本体的优化增稳控制器由3个气动舵面(连续控制面)构成.为增加操纵能力,基于神经网络设计了主动涡流(bang-bang型控制面)优化控制器.为加快网络的训练速度和收敛精度,采用三层反馈神经网络,通过改变每层网络权重和隐层神经元单元个数对网络进行优化.最后给出了增加主动涡流控制器的飞机闭环系统的响应结果.与仅采用气动舵面闭环响应结果的对比仿真表明,增加主动涡流控制器后闭环系统可获得更好的响应特性,系统达到稳态的时间和所需气动舵面的控制量均明显减小.

光纤陀螺随机漂移误差补偿适用性方法

王新龙, 马闪

2008, 34(06): 681-685.

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摘要:
针对传统方法在建立时间序列模型基础上应用卡尔曼滤波器去除陀螺随机噪声误差的缺陷,提出了一种适于在线补偿光纤陀螺FOG(Fiber Optic Gyrosope)随机误差的滤波方法.当建立的时间序列模型系数出现偏差时,通过引入虚拟噪声,来补偿滤波过程由于系统模型时变和未知噪声而引入的误差,实现了对陀螺随机漂移误差的高精度滤波处理.其次,利用Allan 方差分析法分离并确定了光纤陀螺的主要随机误差源,并对建立的光纤陀螺时间序列模型及滤波方法的适用性及精度进行了评估.通过对光纤陀螺实测数据的分析表明,速率斜坡、速率随机游走和零偏稳定性为FOG的主要随机噪声,所提出的自适应滤波算法能够适应陀螺漂移的时...

磁力矩器的刚度控制技术及应用

王斌, 董云峰

2008, 34(06): 686-689.

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摘要:
使用磁力矩器控制俯仰轴带有偏置动量的卫星的姿态时,沿地磁场方向的控制力矩无法保证.刚度控制策略利用磁力矩器产生控制力矩,加速动量矩矢量绕轨道法线方向的旋转速度,使进动控制方向更快的与地磁场方向分离,进入进动控制的有利位置.针对运行在太阳同步轨道的偏置动量卫星,推导了加入刚度控制项后,其俯仰轴磁矩的表达式.利用蚁群算法ACA(Ant Colony Algorithm)对磁力矩器控制策略中进动反馈系数,章动反馈系数,刚度反馈系数3个反馈系数及相关的3个系数进行了寻优,利用优化的结果进行仿真实验.通过比较刚度控制策略和经典控制策略的仿真试验结果,证明在长期外部干扰力矩下,采用刚度控制可以改善进动控制...

基于DFT的水射流红外热像频域时空分析

宫伟力, 赵海燕, 安里千, 毛灵涛

2008, 34(06): 690-694.

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摘要:
基于二维离散傅里叶变换及空间频谱分析,对水射流湍流脉动的空间尺度进行了研究,得到了由红外辐射温度表征的被动标量湍流场在对流区、耗散区、惯性子区的特征空间尺度及其时间演化规律.对射流不同区域的关心点重新采样,得到湍流场中关心点的时间序列,利用一维离散傅里叶变换,分析了对流区大尺度涡中心、惯性子区小尺度涡中心、耗散区及射流轴心线上各关心点的湍流波动特征.计算了时间序列频谱的分形维数,研究了自由湍流不同尺度区间上述各关心点湍流脉动的分形特征.

矩形微槽乙醇水溶液传热特性数值模拟

席有民, 余建祖, 高红霞, 曹学伟

2008, 34(06): 695-698.

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摘要:
由于影响微槽传热特性的因素较多,实验研究结果相互矛盾,使得实验研究和数值仿真相结合成为进一步深入认识微槽传热特性的有效手段.在实验研究的基础上,采用有限体积法对矩形微槽中体积浓度30％的乙醇水溶液传热特性进行了三维数值模拟. 矩形微槽采用两种不同对称结构和热边界条件,进口采用流动完全发展边界条件.对不同对称结构和物性条件(常物性和变物性)的计算结果进行了比较,并与实验结果进行了对比.研究表明,对所研究微槽结构和工质,采用流动完全发展进口条件,以及随温度变化的热物性参数,数值计算结果与实验结果基本吻合.

一种基于模糊决策的矩形目标提取算法

毛峡, 赵兴圆, 沈巍

2008, 34(06): 699-702.

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摘要:
航空图片中的城市建筑物屋顶一般为矩形或平行四边形,能准确而快速地提取矩形,无论在军事上还是民用上都具有非常重要的意义.针对从航空图像中自动提取矩形建筑物目标的问题,提出了一种基于模糊决策的矩形目标提取方法.首先根据直线提取方法得到的直线特征集生成假设矩形空间,进而采用模糊数学方法进行证据融合得到决策信息,并对生成的假设矩形进行选择与验证,得到矩形目标结构特征.实验结果表明,该算法避免了固定阈值的设定,适应性强,鲁棒性好,有较强的实际应用价值.

一种鲁棒的图像小波变换模拟编码传输方法

王哲, 张晓林, 陈雷

2008, 34(06): 703-706.

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摘要:
在复杂度和延迟受限或者可变信道条件下,由于通信系统的一体化设计,信源信道联合编码(JSCC, Joint Source-Channel Coding)技术的应用有助于改善传统的分离结构系统.针对带宽功率限制模拟信道,提出了一种结合了小波变换编码和香农映射信源信道联合编码的静止图像模拟编码传输方法;并基于更加合理的考虑了信道噪声的重建图像失真估计,提出了相应的联合优化带宽分配算法.仿真及分析表明,由于信源信道的联合优化及具有模拟编码传输的特点,该方法表现出良好的编码传输性能,且编解码复杂度和延迟小;同时在信道失配情况下表现出的柔性降级/改善特性有助于提高可变信道条件下系统的鲁棒性和信道带宽利用率...

基于DSP和FPGA技术的细胞图像采集系统设计

樊尚春, 周游, 刘长庭, 王俊峰

2008, 34(06): 707-710.

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摘要:
细胞学研究领域中需要对大量细胞的生长情况进行长期的在线跟踪、记录和分析,针对细胞图像采集和处理中的数据量大、采样频率高、运算复杂等问题,设计了一种新颖的细胞图像采集系统,讨论了DSP(Digital Signal Processor)处理系统和FPGA(Field Programmable Gate Arrays)逻辑控制系统设计中的关键技术问题,以及JPEG图像压缩算法的实现问题.系统主要由视频解码芯片、FPGA以及DSP等组成,具有功能集成、结构简单、编程灵活的特点,能够实现对大量细胞进行长期观测记录的图像采集,以及后期图像数据处理的功能.

基于编译优化和反汇编的程序相似性检测方法

赵长海, 晏海华, 金茂忠

2008, 34(06): 711-715.

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摘要:
提出了基于编译优化和反汇编的程序相似性检测方法,能够检测出标识符重命名、增加冗余语句、等价的控制结构替换等12种学生常用的抄袭手段.基于该方法,设计和实现了一个程序相似性检测系统BuaaSim,采用编译优化和反汇编技术将源程序转化为汇编指令集合,删除和替换汇编指令中对程序本质特征影响不大的易变元素,使用一个与指令顺序无关的决策函数计算程序相似度;还给出一个简单有效的聚类算法,从程序集合中聚类出相似的程序子集.通过与著名的JPlag系统针对两份典型的抄袭样本集进行评测对比,表明本文方法的检测效果具有明显的优势.

不确定非线性主动容错控制系统模糊控制设计

白铭珍, 吴淮宁

2008, 34(06): 716-720.

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摘要:
考虑到实际主动容错控制系统中故障以及故障检测与隔离(FDI,Fault Detection and Isolation)决策出现的随机性,随机故障与FDI决策行为分别用两个Markov过程描述,用T-S(Takagi-Sugeno)模糊模型表达不确定非线性主动容错控制系统,并基于并行分布补偿(PDC,Parallel Distributed Compensation)方案,给出了能够保证闭环模糊系统鲁棒随机稳定的模糊控制器设计方法.鲁棒容错模糊控制器的存在条件由一组线性矩阵不等式(LMI,Linear Matrix Inequality)给出,从而方便地利用优化技术求解,随后倒车控制系统的仿真...

轻量级门户单点登录服务机制

罗辛, 吴晶, 熊璋, 蒲菊华

2008, 34(06): 721-724.

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摘要:
信息门户的建设过程中需要容易实施且灵活高效的整合模式.为克服传统单点登录机制无法满足在动态松耦合环境下实现快速整合的缺陷,结合面向服务架构思想,提出一种轻量级门户单点登录服务机制(LSSO-Service,Lightweight Single Sign-on Service),可为门户整合提供结构简单、完善通用、松散耦合、快速机动的单点登录服务.LSSO-Service基于高于对象层的分布式服务集成模式进行功能划分,可实现采用不同技术的应用系统在门户中的快速动态整合.阐述了LSSO-Service的设计思想和工作原理,并通过在国内某大型水利信息门户中的应用实践,说明该研究结果对于门户建设具有较...

过驱动并联机器人驱动力矩的特解构造法

闫彩霞, 何广平, 陆震

2008, 34(06): 725-728.

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摘要:
以一种平面三自由度过驱动并联机构为研究对象,分析其运动学方程,并采用虚功原理和等效力方法推导了该机构的动力学模型.讨论过驱动机构的容错性,给出了故障前后驱动关节力矩突变的定义.分析过驱动机构逆动力学方程解的不确定性,从提高机构的可靠性以及容错性角度出发,提出一种新的过驱动机构驱动力矩分配思路,以驱动器集可靠度作为系数乘子,采用故障后力矩分配的确定解构造过驱动机构输入力矩的不确定解.将这种方法与传统的力矩分配方法所得到的各关节力矩突变之和进行比较,数据计算结果表明该方法具有更好的容错性能.

Gram-Schmidt回归及在刀具磨损预报中的应用

王惠文, 陈梅玲, Gilbert Saporta

2008, 34(06): 729-733.

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摘要:
多元线性回归是一种应用广泛的统计分析方法.在实际应用中,当自变量集合存在严重多重相关性时,普通最小二乘方法就会失效.为解决这一问题,利用Gram-Schmidt 正交变换,提出一种新的多元线性回归建模方法——Gram-Schmidt回归.该方法可实现多元线性回归中的变量筛选,同时也解决了自变量多重相关条件下的有效建模问题.将该方法应用于机械加工过程中刀具磨损的预报分析,有效地进行了变量筛选,并得到了解释性强同时拟合优度也很高的模型结果.

基于主题模型的结构化Web服务发现机制

陈江锋, 于建军

2008, 34(06): 734-738.

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摘要:
提出了基于主题模型(topic model)的结构化Web服务发现机制.利用LDA(Latent Dirichlet Allocation)生成概率模型,将Web服务(Web service)建模为结构化文本文档.一个文档视作主题的概率分布,主题又由关键词的概率分布组成,从而提供基于主题的Web服务检索.同时,利用Web服务的结构化特性,将Web服务描述文档表示为有向无环图,利用n阶谱核测量Web服务文档的相似度,实现Web服务结构化信息的发现.通过实验分析对比,基于主题模型的结构化Web服务发现机制有效提高了Web服务发现的效率和精确率.