北京航空航天大学学报

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蒋启登

2013, 39(11): 1421-1425.

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摘要:
为了安全高效地进行着陆试验以实现起落架结构强度和刚度试飞考核，从讨论飞机进场着陆飞行与起落架运动受载入手，深入分析了影响着陆下沉速度的诸多相关因素，并提炼出关键的影响与控制因素，在此基础上提出平飞飘落接地和直线下滑接地等着陆操纵技术以及多次着陆试验训练进行操纵方法学习、经验累积和反馈迭代的综合飞行试验方法.运用该方法在某型陆基飞机着陆试验中，最大下沉速度达2.47m/s，满足相关要求，从而实现了该型飞机着陆冲击条件下的起落架结构强度考核.

乏信息多传感器压力数据自助模糊融合估计

王中宇, 王倩, 付继华

2013, 39(11): 1426-1430.

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乏信息多传感器压力测量数据的融合估计是压力测量研究的重要问题，不同于经典的统计学方法，结合自助法和模糊数学的相关算法，提出一种实现乏信息多传感器压力测量数据融合估计的自助模糊数学模型.对具有乏信息特征的多个压力传感器的测量数据进行自助抽样；利用最大熵算法构建出不同时刻与位置的多个压力传感器测量数据的自助分布；用自助分布进行加权均值计算，提取相应特征值，得到自助融合序列；通过模糊隶属函数得到所测压力值的真值与区间估计.实例计算表明：在乏信息条件下，算法精度可达87%；在大样本条件下，测量数据在置信水平99.7%下，融合估计可靠性可达95%，验证了乏信息自助模糊融合估计算法的有效性.

基于机场探鸟雷达数据的鸟击风险评估

陈唯实, 万健, 李敬

2013, 39(11): 1431-1436.

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提出一种实时鸟击风险评估方法.该方法利用机场探鸟雷达获取的实时鸟情信息，通过估计鸟击概率和严重程度实时评估鸟击风险.以飞鸟和跑道位置为自变量建立预估方程，计算鸟击概率.将德尔菲法和层次分析法（AHP，Analytic Hierarchy Process）相结合，建立鸟击严重程度估计模型；该模型充分利用了专家知识和定量计算的优点，称为DAHP模型.为减少该模型中同一层次上参数的个数，将影响评估结果的因素置于一个双层模型中，避免由于同一层次上参数过多造成比较矩阵不满足一致性的问题.本评估方法经过了三跑道的北京首都国际机场仿真数据和单跑道的北海福城机场实测数据的测试.

等离子体鞘套对C波段通信信号传输影响的试验

邬润辉, 刘洪艳, 刘佳琪, 常青

2013, 39(11): 1437-1442.

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飞行器在稠密大气层超音速飞行时，由于其周围形成等离子体鞘套对通信信号的屏蔽或能量大幅度衰减效应，可使飞行器与地面间通信产生中断.以等离子体鞘套对通信信号透射相位改变和能量吸收为基本出发点，以高温激波管试验装置产生的、生存时间为几百微秒量级的等离子体鞘套为研究对象，利用四进制相移键控（QPSK，Quaternary Phase Shift Keying）调制、载波频率为7.5GHz的信号生成与测量系统获取有无等离子体鞘套时信号相位特征、眼图特征、图像传输等的对比试验结果，利用矢量网络分析系统E8362B获取了有无等离子体鞘套时透射能量衰减对比试验结果.试验结果不仅进一步证明了等离子体鞘套对通信信号能量大幅度衰减将不同程度影响飞行器与地面的正常通信；同时表明等离子体鞘套能够使QPSK信号相位特征产生改变，从而在信号解调解码后眼图特征产生严重畸变，通信系统误码率P_e 大大提高，最终导致接收端无法复现发送端发送的原始信息.

基于双量子比特态测量的量子自适应中值滤波

袁素真, 毛峡, 陈立江, 薛雨丽

2013, 39(11): 1443-1448.

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为了进一步增强去噪时对图像细节的保护能力，并同时提高算法实时性，提出了基于双量子比特态测量的量子自适应中值滤波算法，该算法首先将待处理图像像素转化为量子叠加态，然后依据量子测量原理对此叠加态进行量子测量，最后将测量后的坍缩态转化为输出图像.该算法使用双量子比特态来描述单像素，拓展了单量子比特态与单像素的对应关系.双量子比特态的4个叠加基态增加了被描述像素的信息量，可以更精确地对像素进行操作.该算法根据噪声特点设计双量子比特态的概率密度公式，并根据测量坍缩态自适应地调整滤波窗口尺寸.实验证明，该算法与标准中值滤波和经典自适应中值滤波相比，具有更好的综合滤波能力，既可以有效地滤除噪声点，很好地保护图像细节，又具有很好的实时性.

巡航导弹群突防舰载反导系统快速分析模型

杜政, 王朝志, 陈万春

2013, 39(11): 1449-1454.

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针对巡航导弹初始设计阶段需要频繁进行人机对话的特点，引入拦截弹拦截性能修正因子的概念，综合运用导弹分析方法中的估计方法与检验方法，以突防效率为评价指标采用新思路建立了巡航导弹群突防舰载反导系统快速分析模型，为初始设计阶段提高巡航导弹作战性能提供快速、可靠的数学工具.基于所建立的快速分析模型，对影响巡航导弹突防典型舰载反导系统的主要因素进行灵敏度分析，分析结果可为巡航导弹设计指明方向.

基于方差的保障时间不确定性分析

吴勇, 潘星, 康锐, 马麟

2013, 39(11): 1455-1459.

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装备的保障过程由于受到保障活动参数的影响存在着较大的不确定性.针对保障过程的不确定性问题，建立了基于方差的保障活动不确定性重要度作为保障过程全局敏感性分析指标；根据保障过程工期的GERT（Graphic Evaluation and Review Technique）模型，设计了一种基于方差的保障时间不确定分析方法来计算保障活动的时间不确定性重要度，并对该方法进行解析求解，给出了具体步骤.最后，将舰载机航空保障作为案例，验证了方法的有效性.

多项式基函数神经网络的结构可靠性分析

孟广伟, 李广博, 李锋, 周立明

2013, 39(11): 1460-1463.

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研究了多项式基函数神经网络法的结构可靠性计算.当结构的极限状态函数复杂，非线性程度较高，功能函数为隐式时，传统的结构可靠度分析方法计算困难，多项式基函数神经网络法为解决结构可靠性分析提供了一种新方法.基于多项式逼近理论，利用神经网络模拟逼近能力，将多输入多项式作为网络的激励函数，利用激励函数的广义逆矩阵形式计算网络隐层与输出层的连接权值，拟合结构的功能函数.利用可靠度的一阶可靠性方法计算结构的失效概率.通过实例计算，表明了本方法计算精度高，同时公式简单，易于编程，具有通用普遍性.

厚截面层合板非同步固化的三维有限元分析

张纪奎, 张江, 马志阳, 程小全

2013, 39(11): 1464-1469.

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建立了描述厚截面复合材料固化压实过程的三维有限元模型并进行了模型有效性验证，计算了400层AS4/3501-6层合板在固化过程中的温度场、固化度、粘性、树脂体积含量和厚度压缩率情况.模型计算结果表明：在固化过程中，层合板的中间层会出现高于保温平台约49K的温度峰值；层合板沿厚度方向的温度和固化度的非同步现象明显；层合板的中部存在明显的局部温度过热和快速固化区域，该区域内的树脂粘性变化剧烈、树脂流动时间缩短，阻碍了该区域及层合板下部的多余树脂流入吸胶膜，并最终导致了固化结束后树脂的不均匀分布，靠近吸胶膜的上表面树脂体积含量约为41%，靠近模具的下表面约为46.5%；层合板的最终固化压实率在15.7%左右.

高超声速飞行器抗饱和鲁棒自适应切换控制

王青, 吴振东, 董朝阳, 白斌

2013, 39(11): 1470-1474.

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针对高超声速飞行器执行机构饱和的控制器设计问题，提出一种多回路抗饱和鲁棒自适应切换控制方法. 首先针对高超声速飞行器的运动模态在频率上表现出显著的分离特性，将状态变量分开不同的回路设计；然后对受执行机构饱和影响明显的状态设计参考切换系统，从而降低模型和控制器参数设计的复杂性，将一系列可能导致执行机构饱和的事件视作切换信号，选定参考切换模型及鲁棒自适应控制器，保证控制输入不达到饱和状态，并通过多李亚普诺夫函数方法和线性矩阵不等式分析了控制器的稳定性. 仿真结果表明了控制方案的有效性，在存在执行机构失效故障和干扰的情况下，系统状态可良好的跟踪参考状态且控制输入小于执行机构限幅.

基于CPSO优化的空空导弹μ综合控制器设计

鲁启东, 陈欣, 张民

2013, 39(11): 1475-1479,1508.

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粒子群优化算法（PSO，Particle Swarm Optimization）在空空导弹μ综合控制器参数优化中易出现早熟现象而无法获得全局最优解.针对此问题，提出一种动态加速常数的粒子群优化算法（CPSO，Constant Particle Swarm Optimization）.改进算法通过对加速常数的指数形式变化，在寻优前期扩大搜索范围，在后期提高收敛效率，从而避免了寻优过程中的早熟现象.仿真结果表明，改进的CPSO优化算法具有更强的全局搜索能力，设计出的μ综合控制器具有更优的性能，满足给定的性能指标和自动设计指标，节省了大量设计时间，具有工程应用价值.

推力矢量防空导弹伺服弹性的抑制

吴云洁, 宋嘉赟, 刘晓东, 张武龙

2013, 39(11): 1480-1485.

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大长径比，低弹性频率的推力矢量控制导弹，由于其喷管摆动形成的惯性力对弹性模态产生激振，使弹体控制中存在伺服弹性问题.为了解决该问题，对摆动喷管控制下的弹性弹体模型进行了分析，针对弹性模态对控制系统的影响途径，提出了双传感器布局及测量信号预综合的方法.在此基础上，基于Steiglitz-McBride系统辨识方法，设计一种自适应噪声抑制滤波器对测得信号中的弹性分量进行处理，取得导弹刚体运动的有用信号.仿真证明该方法有效提高了控制系统对弹体弹性特征变化的适应性.双传感器的使用也增加了测量及滤波系统的可靠性.

基于目标导向的连续型机器人路径规划

高庆吉, 王磊, 牛国臣, 王维娟

2013, 39(11): 1486-1490.

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采用连续型机器人对空间约束严格的飞机油箱进行检查，研究了其在类似凸体空间内的路径规划问题，提出一种基于目标导向的规划算法.针对空间盲目搜索算法时间复杂度高问题，研究降维和区域划分策略.引入目标导向角，建立目标点与变量搜索范围的关系，优化搜索过程并设计评价函数对搜索结果寻优.进行仿真实验，结果验证了算法的可行性和有效性.

基于计算机视觉的UAV自主空中加油半物理仿真

段海滨, 张奇夫, 范彦铭, 李昊

2013, 39(11): 1491-1496.

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设计并实现了一种基于计算机视觉的无人机（UAV，Unmanned Aerial Vehicle）自主空中加油仿真平台，采用点匹配与位姿估计算法对软管式加油锥发光二极管（LED，Light Emitting Diodes）标志进行识别.对大气扰动和尾涡流进行了建模，建立了加油锥模型，并设计了加油锥运动状态预估算法.在此基础上，设计了基于线性二次型调节器（LQR，Linear Quadratic Regulator）的飞行控制律.基于上述技术，在实验室环境下设计开发了基于单目机载摄像机的无人机自主空中加油半物理仿真平台.半物理试验结果表明：所设计的位姿匹配算法和飞行控制律能够满足复杂环境下无人机自主空中加油的性能要求，具有较强的实时性、准确性和鲁棒性.

基于系统分类和安全评估的无人机空域集成

蔡志浩, 吴慧垚, 王英勋

2013, 39(11): 1497-1502.

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无人机的空域集成，即无人机进入非隔离空域飞行与有人机共享空域，是未来发展的必然趋势，这也给空中交通管理带来了新的挑战.参照美国的空域集成计划，需要建立在空域详细分类的基础上，根据无人机的综合能力逐步实现无人机从单一空域到多空域，从隔离空域到非隔离空域的动态运行.而无人机的综合能力分类可以从体系划分和安全能力两个角度出发，综合衡量；其中，无人机体系基于自主能力和监管方式两个关键因素来划分.基于这种方法，分析可以初步确定一类无人机可以飞行的空域类型，以及跨越不同空域的方式，从而实现无人机空域集成.

基于RT-LAB的组合导航仿真平台设计

张亚崇, 岳亚洲, 刘玉双, 赵剡

2013, 39(11): 1503-1508.

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设计了一种基于RT-LAB的SINS/GPS/CNS（Strapdown Inertial Navigation System/Global Positioning System/Celestial Navigation System）组合导航系统仿真平台方案，建立具有故障检测、隔离和系统重构能力的基于联邦卡尔曼滤波器的姿态、位置、速度组合导航系统方案和结构.将SINS与GPS的位置之差和速度之差作为SINS/GPS子滤波器的观测量，通过CNS给出的载体惯性姿态信息获得SINS的姿态误差角测量信息.仿真结果表明，该系统方案具有较强的容错性能、较高的导航精度和很强的实时性能，为组合导航技术的研究提供了有益的参考.

非对称受损飞机多变量模型参考自适应控制

杨凌宇, 冷宁, 张晶, 申功璋

2013, 39(11): 1509-1514.

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针对非对称受损的常规布局飞机，对其自适应控制设计方法与适用条件进行了研究.建立了非对称结构受损飞机的非线性模型，详细讨论了模型的线性化过程以及受损造成的纵、横向间动态耦合项；结合常规布局非对称结构受损飞机的物理特性，对多变量模型参考自适应控制器设计的关键条件：关联矩阵和高频增益矩阵顺序主子式符号的不变性做出了证明，确立了该方法在非对称结构受损飞机上应用的理论可行性；通过仿真验证了MRAC（Model Reference Adaptive Control）方法对非对称结构受损飞机控制的有效性.

飞机机翼故障的动态飞行包线估算方法

刘小雄, 孙逊, 唐强, 章卫国

2013, 39(11): 1515-1519.

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进行机翼故障情况下的飞行包线估算可为驾驶员正确操纵和包线保护控制提供必要的信息.考虑到飞机机翼故障的动力学特点，提出一种动态飞行包线估算方法.建立故障参数模型，应用最小二乘辨识算法进行气动参数辨识与故障诊断；基于参数辨识结果估算飞行包线；根据故障特点，分别对系统进行配平计算，在每个配平点建立飞行包线数据库，根据故障诊断结果实时调用包线库中的数据，形成当前时刻的飞行包线.

变时延网络控制系统的鲁棒故障检测

张颖昕, 王青, 吴振东, 董朝阳

2013, 39(11): 1520-1524.

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针对具有时变时延的网络控制系统故障检测问题，提出了一种基于鲁棒H_∞思想的故障检测滤波器设计方法.将鲁棒H_∞故障检测问题归结为寻找滤波器参数矩阵，使得滤波系统内稳定并且满足鲁棒H_∞性能指标.根据残差评价函数和故障阈值判断系统是否存在故障.假设时变时延的上下界已知.基于时延相关Lyapunov-Krasovskii泛函方法给出了系统内稳定并且具有H_∞指标的时延相关条件.在外部控制输入、外界干扰和故障信号有界的情况下，所设计的故障检测滤波器能够保证生成的残差信号有界.针对HiMAT（Highly Maneuverable Technology）飞行器设计了故障检测滤波器，并通过仿真分析验证了所提出方法的有效性.

GPS中频信号和IMU信号模拟及验证

王可东, 胡正, 侯绍东

2013, 39(11): 1525-1528,1541.

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摘要:
为了研究GPS/INS（Inertial Navigation System）组合导航方案和算法，设计了一种GPS中频信号和IMU（Inertial Measurement Unit）信号的软件模拟器.首先建立了载体的运动模型，然后介绍了信号的仿真方法.根据载体的运动产生IMU信号，载体的典型运动包括平飞运动、横滚运动、俯仰运动和偏航运动.建立了典型的干扰模型，包括欺骗式干扰和压制式干扰（窄带干扰、宽带干扰、连续波干扰和锯齿调频连续波干扰等4种），实现了干扰环境下的场景模拟.GPS/INS组合导航软件接收机对模拟器输出的数据进行解算，结果表明：信号的仿真算法是正确的，模拟器可以为组合导航接收机提供有效的中频信号和IMU信号.

基于观测器的传感器故障检测与信号重构方法

夏洁, 许京京

2013, 39(11): 1529-1535.

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摘要:
针对含未知有界干扰输入的线性系统进行传感器故障检测研究.通过对输出信号进行非奇异线性变换，将传感器故障等效转化为执行机构故障，提出对干扰具有鲁棒性、对故障具有敏感性的残差生成方法，设计滑模观测器进行残差估计，实现对传感器故障的检测，得到对传感器故障信号的精确估计，并实现对传感器信号的重构.基于飞机纵向小扰动模型，对于传感器的缓变偏差、突变偏差、完全失效和反相等故障的信号重构仿真结果都表明了该方法的有效性.

基于灰色区间关联的UCAV自主决策方法

董卓宁, 卢俊言, 肖霄

2013, 39(11): 1536-1541.

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摘要:
为解决信息不完备条件下的无人作战飞机（UCAV，Unmanned Combat Air Vehicle）战术决策问题，提出一种基于灰色区间关联的UCAV自主战术决策方法.依照作战任务要求选取决策要素，建立UCAV决策推理的规则库.构建不完备信息模型，并基于灰色区间关联理论给出UCAV战术决策模型；设计冲突消解算法，有效解决不完备信息导致的推理失效问题.仿真实例模拟了决策过程，验证了该方法在解决UCAV战术决策问题上的可行性和在化解规则匹配冲突方面的有效性.仿真结果表明，该方法能够应对决策要素不确定性较大的情况，并给出合理的战术行为推理结果.

保证误差收敛速率机动滑翔飞行器抗饱和控制

戴世聪, 任章, 李菁菁, 曲鑫

2013, 39(11): 1542-1547.

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摘要:
在执行机构饱和约束下，针对机动滑翔飞行器高空横侧向大机动姿态控制问题，研究了在保证系统稳定的同时提高响应快速性方法.在标准Antiwindup方法中，误差收敛速率往往被忽略，系统快速性常常达不到设计要求.为了提高加入补偿后系统的误差收敛速率，对现存的一种基于线性矩阵不等式的Antiwindup设计方法进行改进，并运用比较原理证明了改进后受控闭环系统稳定且李雅普诺夫函数收敛速率有确定的下界，从而保证了误差收敛速率下界.与以往方法相比，该方法保证了对系统快速性的最低要求，为解决饱和系统稳定性与快速性的矛盾提供了一条有效途径.较大侧滑角下的倾侧角机动仿真结果表明，所设计的抗饱和控制器可以在恶劣的飞行环境下稳定完成倾侧角大机动的任务，相比于标准Antiwindup设计方法，该方法快速性有所提高.

基于故障树和快照技术的无人机特情训练方法

林清, 蔡志浩, 王英勋, 陈立芳

2013, 39(11): 1548-1552.

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摘要:
针对无人机操作手在执行任务时不能有效地识别与处置特情的难题，提出了一种基于故障树遍历分析和快照技术的无人机特情模拟训练方法，并以样例无人机为研究案例进行了关键技术解析、通用化特情训练系统设计实现和试验.利用故障树理论，建立完备的无人机故障树模型，分析了需重点模拟训练的特情.利用快照技术，实现了不同飞行阶段训练的解耦；结合RTW（Real-Time Workshop）技术、数据库技术和视景仿真技术，完成了通用化无人机特情训练系统的开发，并成功应用于某型无人机的特情训练.给出了样例无人机操作手在不同方法下的训练结果，通过统计数据对比，表明该方法与常规的方法相比，训练效率更高，训练的完备度更好.

基于支持向量机的船舶操纵运动黑箱建模

徐锋, 邹早建, 徐小卡, 尹建川

2013, 39(11): 1553-1557.

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摘要:
根据船舶自航模15°/5°Z形试验结果，应用最小二乘支持向量机对船舶操纵运动进行了黑箱建模，针对支持向量机参数选择的不确定性，使用网格搜索法进行了参数寻优；应用所建立的支持向量机回归模型对该自航模的10°/1°，25°/5°Z形试验及35°回转试验进行了操纵运动预报.预报结果同试验结果相比吻合良好，证明了支持向量机应用于船舶操纵运动黑箱建模的有效性，以及网格搜索法在支持向量机参数寻优中的可行性.

基于相关向量机的MEMS加速度计零偏温漂补偿

徐哲, 刘云峰, 董景新

2013, 39(11): 1558-1562.

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摘要:
应用相关向量机（RVM，Relevance Vector Machine）回归预测方法建立了基于RVM的零偏温漂预测补偿模型，利用温度值和温升速率作为输入可预测不同温变过程下的加速度计零偏温漂，探讨了不同训练样本数量、核函数类型和不同的核函数宽度对预测补偿效果的影响，最后应用环境温度试验数据对模型进行检验和验证.结果表明：基于RVM的零偏温漂预测补偿模型能够有效的预测微机械（MEMS，Micro Electro Mechanical Systems）加速度计零偏温漂，模型预测的均方根误差小于1%，补偿后滞环误差最大由0.06g缩减为0.015g.