北京航空航天大学学报

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赵旦峰, 王杨, 廖希

2014, 40(9): 1165-1169. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0602

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双卫星多输入多输出（MIMO，Multiple-Input Multiple-Output）系统中不同路径间传播时延的差异会造成接收信号不同步。针对该系统中接收信号不同步问题，提出一种时间反转全码率全分集空时编码方案。该方案中对发送的符号序列进行空时编码后，利用交织改变符号向量发送的时间顺序并对发送数据进行分组。将其中一组数据进行时间反转并插入保护间隔，使接收机在信号不同步的情况下仍然能够获得全码率和全分集增益，同时保留低复杂度最优译码算法的适用性。仿真结果表明，与传统方案相比，提出的空时编码方案能够获得最优的性能。另外，系统采用高阶调制方式或信道条件较差时，该方案的性能增益更大。

六杆机构四位置运动生成的解域综合理论与方法

韩建友, 崔光珍, 杨通

2014, 40(9): 1170-1175. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0590

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针对Stephenson-Ⅱ型六杆机构四位置运动生成问题，给出基于布氏曲线的广义布氏曲线概念及其方程，同时给出解域综合方法。该方法首先求解出满足要求的解曲线，而后利用雅可比矩阵行列式值符号及机构运动连续性条件剔除解域中存在运动缺陷的机构，最后根据实际需求附加约束条件形成可行解域图。给出的综合示例验证了解域综合方法的可行性和有效性。该方法简单且便于编程实现，同时对其他多杆机构的综合也有参考借鉴意义。

基于谱峭度与双谱的轴承故障诊断方法

郑红, 周雷, 杨浩

2014, 40(9): 1176-1182. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0628

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针对强背景噪声情况下的轴承故障诊断问题，提出了一种基于谱峭度与双谱的轴承故障诊断方法。该方法采用谱峭度检测振动信号瞬态频带，利用最优带通滤波器抑制振动信号中的噪声得到滤波后信号。由带通滤波器的带宽确定低频矩形区域，计算落于该区域内的信号包络的局部双谱图，依据局部双谱图诊断轴承故障。仿真分析表明，强背景噪声和滚动体滑动会造成传统轴承故障诊断方法（如峭度、功率谱、包络谱）失效，而该方法能够有效地抑制噪声，更准确地诊断轴承故障，并通过6205-2RS JEM SKF轴承诊断实例，说明了该方法的有效性。

分时段实时观测脉冲星的单探测器导航方法

杨博, 张睿, 孙晖, 徐帆

2014, 40(9): 1183-1188. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0568

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传统的X射线脉冲星导航系统需要同时观测3~4颗脉冲星，有效载荷的质量和功耗极大。针对航天器环地飞行中受地球遮挡、探测器可探测范围等因素影响，导致脉冲星并非所有时刻均可见的现象，提出了单探测器分时段实时观测脉冲星的导航方法。根据航天器的实际飞行情况，系统分析探测器在不同探测范围下对脉冲星实时的可见性状况，从每时段的可见星中选取单星进行导航。仿真表明，该方法可大大提高单探测器的导航性能，导航位置误差达到337m，同时有效地减小了导航系统的重量，为X射线脉冲星导航的工程实现提供了参考依据。

杂化聚酰亚胺的制备及其耐原子氧剥蚀性能

赵小虎, 段凌泽, 赵一志

2014, 40(9): 1189-1194. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0595

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低地球轨道环境中的原子氧会剥蚀航天器表面材料，影响其性能和寿命，因此在使用时需要选用合适的手段来进行原子氧防护。采用溶胶-凝胶法，利用正硅酸乙酯在树脂体系中的水解-缩合反应，在基体中原位生成无机相而获得杂化聚酰亚胺。在原子氧效应地面模拟设备中，对杂化聚酰亚胺试样开展了性能评估试验，总结了试验前后试样的质量、表面形貌和表面成分的变化特点，并分析了材料耐剥蚀性能与正硅酸乙酯添加量的关系、杂化材料的耐剥蚀机理。结果表明，杂化聚酰亚胺的耐原子氧性能优于原树脂，其原子氧试验质量损失仅为原树脂的31。6% ~14。8%。分析认为，溶胶-凝胶过程中在树脂基体中生成的有机含硅结构和无机SiO₂，以及原子氧作用下杂化材料表面生成的SiO₂保护层，是杂化材料耐原子氧剥蚀性能提高的原因。

基于自适应滤波的编队卫星实时相对定轨

秦显平, 任夏, 杨元喜

2014, 40(9): 1195-1199. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0589

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提出基于自适应滤波的编队卫星实时相对定轨算法，利用2005-12-09—10两颗GRACE（Gravity Recovery and Climate Experiment）卫星的GPS（Global Positioning System）实测数据进行实时相对定轨试验计算，采用JPL（Jet Propulsion Laboratory）轨道对试验结果外部检核，结果表明:①自适应滤波相对定轨通过自适应因子，可以较好地平衡编队卫星的观测信息和相对动力学信息，其相对定轨结果精度优于Kalman滤波相对定轨结果；②自适应滤波相对定轨结果随着星间基线缩短而精度提高；③两颗GRACE卫星采用单频伪距和广播星历进行自适应滤波相对定轨，可以得到精度优于6cm的星间基线。

直升机旋翼防/除冰电加热控制律仿真

傅见平, 庄伟亮, 杨波, 常士楠

2014, 40(9): 1200-1207. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0551

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电热防除/冰系统的控制涉及到电加热与外流场的传热耦合，计算较为复杂，可利用的数据资料较为稀少。为探索电热防/除冰系统工作时与外流场的耦合传热规律，建立了二维电热除冰的数学模型，该模型在Messinger模型和改进的焓法模型基础上耦合了外表面与环境的复杂换热以及融冰和重新结冰过程的相变换热；采用控制容积法对控制微分方程进行离散后，使用TDMA（Tri-Diagonal Matrix Algorithm）和ADI（Alternating Direction Implicit）方法对离散得到的线性方程组进行求解，进而得到了除冰表面温度分布，同时揭示了电热防/除冰系统的耦合传热规律；分析了不同结冰条件下，加热时间控制律和加热热流密度对除冰表面温度的影响。计算发现合理设计加热热流密度大小及分布和加热时间控制律，可实现电热除冰系统能源的高效利用，进而确保飞行安全。

故障预测算法稳定性实时评估方法

于劲松, 刘浩, 张平, 万九卿

2014, 40(9): 1208-1212. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0532

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针对现有故障预测算法性能评估指标受实际剩余使用寿命约束的问题，从稳定性角度提出一种评估算法性能的方法。通过研究对象系统健康退化过程，在对象系统实际剩余使用寿命未知情况下，利用可以实时获得的剩余使用寿命预测值和已消耗寿命值，通过计算虚构寿命值的变异系数指标来客观评估故障预测算法的性能。为了验证所提方法的有效性，结合机电作动器故障演化模型仿真生成数据对递归最小二乘和粒子滤波两种故障预测算法的稳定性进行了实时评价。仿真结果表明，所提方法与运用已有指标、在获知剩余使用寿命理想值前提下得出的评估结果保持一致。

气动负载模拟器的多余力矩分析

魏琼, 吴帅, 焦宗夏, 于浩

2014, 40(9): 1213-1218. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0553

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为了分析气动负载模拟器中多余力的形成及影响因素，介绍了气动负载模拟器的工作原理、结构框图及实验平台，推导了气动负载模拟器的数学模型，并通过实验和仿真对比模型进行了验证。采用线性化方法定性分析了影响气动负载模拟器多余力的3个因素——被动压差、惯性力矩以及摩擦力矩。采用非线性仿真定量分析了该3个因素分别对气动负载模拟器的多余力矩的影响。得出了在气动伺服加载系统中，摩擦力矩是引起系统多余力矩的重要因素。

直升机-吊挂耦合系统平衡特性和稳定性分析

曹龙, 曹义华, 李春华

2014, 40(9): 1219-1224. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0561

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基于单质点吊挂假设，建立了直升机-吊挂耦合系统的非线性动力学模型。在该假设下，吊挂将引入额外的自由度和约束，使运动方程增加4阶，且为隐式的微分代数方程组。通过将惯性力中的广义加速度项与广义速度的二次项分离，可将运动方程转化为显式的微分方程组。针对无吊挂的直升机本体和直升机-吊挂耦合系统这两种模型，采用直接数值方法，计算了它们以不同速度做零侧滑定直平飞的配平状态，并结合飞行试验数据进行对比。进一步对两种模型进行了小扰动线化处理，分析其运动模态并进行对比。结果表明，单质点吊挂会给系统引入两个新的运动模态，使得吊挂两个自由度上的运动与直升机高度响应产生耦合，同时改变直升机本体各个模态的特性，会使部分模态响应品质变坏。

伺服机构负载模拟系统设计与动态特性分析

张朋, 付永领, 郭彦青, 祁晓野

2014, 40(9): 1225-1230. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0571

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针对火箭发动机喷管伺服机构的负载模拟问题，采用机械的方式，设计了一种可对伺服机构的惯性负载、摩擦力矩负载、弹性力矩负载、安装刚度以及发动机喷管柔性特征进行模拟的负载模拟器，并建立了模拟器和伺服机构数学模型。仿真分析了惯性负载、弹性力矩以及喷管柔性对伺服机构负载多自由度特性的影响。通过对伺服机构扫频实验，负载模拟器中的负载在一定范围内调节，可复现伺服机构实际工作中的动态特性。说明该负载模拟器结构设计合理，从而为具有多自由度特性的火箭伺服机构的负载模拟系统设计提供参考。该系统已经得到实际应用。

引入缺陷的细粒度软件变更识别方法

原子, 于莉莉, 刘超

2014, 40(9): 1231-1238. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0576

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软件开发过程中，缺陷通过变更引入软件系统。为提高缺陷发现效率，降低人工审查成本，提出一种引入缺陷细粒度变更自动化识别方法。该方法基于机器学习分类思想，将细粒度变更作为实例，从时间、地点、内容、意图以及人员5方面构造特征集；采用程序静态分析与自然语言语义分析相结合的方法挖掘软件历史库，自动化构建细粒度变更实例；使用软件历史中的细粒度变更实例训练分类器，从而识别新的细粒度变更是否引入了缺陷。在实际软件系统上运用成本有效性评估策略验证方法有效性。结果表明相比于文件和事务粒度的引入缺陷变更识别方法，该方法可显著降低人工审查成本。

非高斯随机振动的模拟方法

徐飞, 李传日, 姜同敏, 荣双龙

2014, 40(9): 1239-1244. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0579

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随机振动台根据功率谱密度（PSD，Power Spectral Density）生成的信号为高斯信号，而实际振动环境有时是非高斯的，因此随机振动实验常常无法准确模拟产品在真实振动环境下的失效情况。通过两个案例分别对均方根值（RMS，Root Mean Square）不随时间变化和随时间变化的非高斯随机振动进行了模拟方法研究。案例1利用Hermite多项式法对高斯信号进行了转换，在保证功率谱密度不变的同时得到了具有指定峭度的RMS不随时间变化的非高斯信号，但该方法对于输入的峭度有限制，当输入峭度大于10时，误差达到了20%。案例2利用一种新方法对实测的RMS随时间变化的非高斯振动进行了模拟，模拟后得到的非高斯信号和实测信号具有相同的功率谱密度、峭度以及概率分布，验证了新方法的准确性。

SST-DES在小分离流动数值模拟中的改进

王翔宇, 李栋

2014, 40(9): 1245-1249. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0587

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在基于剪切应力运输（SST，Shear Stress Transport）分离涡模拟（DES，Detached Eddy Simulation）应对小分离流动的数值模拟中，上游雷诺平均方法（RANS，Reynolds Averaged Navier Stokes）区域内较大的涡黏性通过对流扩散方程传递到下游大涡模拟方法（LES，Large Eddy Simulation）区域，导致自由剪切层解析湍流解迟迟得不到发展，剪切层失稳延后，出现强烈的灰区效应。为此将SST-DES中体现LES求解的类亚格子模式重新构造成标准k方程亚格子模式，防止多变量在RANS和LES交界面处对湍流黏性系数的混合影响，最终得到了一种改进的SST-DES方法。采用该方法对AS239翼型小分离数值模拟并与DES和延迟分离涡模拟（DDES，Delayed Detached Eddy Simulation）结果进行对比，可以看出该方法在壁面边界层保留了SST-DDES特性的同时，在尾迹区大大提高了LES的可解能力，显著降低了灰区的影响。

基于间隙度量的高超声速飞行器包线定量划分

何超凡, 杨凌宇, 李鑫, 何念念

2014, 40(9): 1250-1255. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0592

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针对高超声速飞行器飞行包线划分缺乏依据、传统划分方法繁琐等问题，将能够描述模型差异程度的间隙度量理论引入到包线划分过程中，提出了一种新型包线定量划分方法。详细阐述了基于间隙度量理论的线性系统间差异度的定量计算方法；以间隙度量值为量化指标，通过分析模型全包线特性变化规律，给出了确定区域划分边界的方法，并在此基础上给出了一种基于模型差异程度最小化的控制器设计标称点选择方法。结合某型高超声速飞行器进行了验证，结果表明该方法能够提高包线划分过程的自动化程度，分区和标称点选择合理，控制效果良好。

电液负载模拟器摩擦参数辨识及补偿

郭彦青, 付永领, 张朋, 陈娟

2014, 40(9): 1256-1262. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0604

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针对摩擦干扰在电液负载模拟器控制中的影响，提出了将被试件简化为自由伸缩刚性杆的摩擦力作用模型。模型中采用能全面反应摩擦特性的LuGre模型描述摩擦力大小。LuGre的静力摩擦系数和动力摩擦系数依托两种特殊工作状态进行辨识，相应的辨识数据验证了所求系数的准确性。摩擦补偿具体实施时，利用结构不变性原理，求解出摩擦补偿控制器。在此基础上，对负载模拟器开展了位移伺服、力矩伺服、多余力等方面的摩擦力补偿实验。实验结果表明，所求解的LuGre模型及摩擦补偿控制器可以较好地消除摩擦力对负载模拟器控制的影响。

基于欧拉法模拟旋转帽罩水滴撞击特性

吴孟龙, 常士楠, 冷梦尧, 王超

2014, 40(9): 1263-1267. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0559

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基于欧拉两相流理论，对旋转帽罩水滴撞击特性进行了数值模拟。通过引入耗散函数求解水滴相无黏欧拉方程，实现了欧拉法求解三维旋转帽罩的水滴撞击特性。分析了旋转帽罩转速对水滴撞击特性的影响。发现旋转帽罩转速越大，其表面水滴撞击极限稍有减小。在典型飞行条件与气象条件下，离心力对水滴运动轨迹的影响远小于惯性力对其的影响，旋转帽罩转速对水滴撞击特性影响较小。

基于多智能体联盟的多机协同空战任务分配

刁兴华, 方洋旺, 肖冰松, 毛东辉

2014, 40(9): 1268-1275. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0564

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基于多智能体联盟形成理论，分析了网络化条件下多平台多目标攻击任务分配问题。将协同任务分配的过程视为复杂联盟的生成过程，首先将对目标总体的打击任务分解为一系列子任务，各子任务再进一步分解为单个平台能够完成的任务单元；再根据联盟特征函数的定义分别建立联盟报酬、能力成本、通信开销模型，以联盟特征函数作为空战任务分配目标函数；最后引入离散粒子群优化算法进行联盟生成，采用二进制矩阵编码形式，设计粒子可行性检查策略。仿真实验验证了本方法在协同制导条件下空战任务分配的合理性与有效性。

一类不确定分数阶混沌系统的滑模自适应同步

余名哲, 张友安

2014, 40(9): 1276-1280. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0614

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摘要:
基于滑模自适应控制理论、Lyapunov稳定性理论和分数阶线性系统稳定性理论，在考虑系统存在模型不确定和外部扰动的情况下，选用一种具有较强鲁棒性的分数阶滑模曲面，设计了合适的自适应滑模控制器。所设计的控制器能够将系统状态控制到滑模面上，实现两个不确定分数阶混沌系统的同步，且不需事先知道不确定项上界。该控制器结构简单，控制代价小，具有较好的通用性，对未知扰动具有较强的鲁棒性。数值仿真验证了该方法的正确性和有效性。

考虑随机干扰的高超声速滑翔飞行器轨迹优化

国海峰, 黄长强, 丁达理, 肖红

2014, 40(9): 1281-1290. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0755

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摘要:
为解决高超声速滑翔式飞行器具有干扰不确定性的再入轨迹优化问题，提出了一种基于广义正交多项式方法的随机轨迹优化数值求解方法。针对随机干扰，基于广义正交多项式方式对其分布进行采样，形成采样空间，而后将每个采样值代入确定性轨迹优化问题中进行反复迭代求解，得出观测值的样本空间，并计算其期望、方差和协方差，估计输出值。以最大纵程为代价函数对具有随机干扰的高超声速滑翔式飞行器最优轨迹进行了数字仿真。仿真结果表明，基于广义正交多项式的随机轨迹优化方法能够有效处理随机干扰对轨迹优化问题的影响，与蒙特卡洛法相比计算效率大大提高。

基于输出重定义的再入飞行器动态逆姿态控制

史丽楠, 张冉, 李昭莹, 李惠峰

2014, 40(9): 1291-1298. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2014.0098

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摘要:
再入飞行器仅使用两个体襟翼对姿态进行控制将导致横侧向运动中包含不稳定内动态。针对这一欠驱动问题，提出基于输出重定义的动态逆控制方法。采用输出重定义技术使零动态局部稳定，通过极点配置提高零动态的鲁棒性，对重定义输出系统进行反馈线性化从而设计动态逆控制器。仿真结果验证了该方法能确保零动态的稳定性，并显示出在镇定侧滑角的同时对攻角指令和倾侧角指令良好的跟踪性能，通过与反推力控制系统（RCS，Reaction Control System）单独控制的结果进行比较，表明该控制方法仅依靠气动舵面就能实现姿态的稳定控制，既节省了燃料，又减小了飞行器的结构复杂度，并且增大了飞行器的有效载荷。

屈曲模态对含缺陷复材加筋板后屈曲的影响

徐荣章, 关志东, 刘璐, 张楠

2014, 40(9): 1299-1304. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0605

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摘要:
某些结构类型的复合材料加筋板，由于一阶和二阶屈曲载荷十分接近，在压缩失稳时，相同的试验件会出现不同的失稳模态，并表现出明显不同的后屈曲承载能力。就此问题，进行了试验和数值模拟研究。轴压试验中，通过影像云纹法和超声C扫技术监测试验件的失稳模态及缺陷扩展情况，以确定不同失稳模态对相同试验件后屈曲承载能力的影响。基于ABAQUS软件建立有限元模型，采用虚拟裂纹闭合技术（VCCT，Virtual Crack Closure Technology）模拟含预置脱胶缺陷的筋条-蒙皮界面，将失稳波形以几何扰动的形式引入后屈曲分析。通过分析缺陷前缘应变能释放率，研究两种模态下缺陷扩展特性。计算结果与试验结果相吻合，研究表明两种模态下缺陷的扩展特性明显不同，导致该型加筋板在3个半波失稳模态下的后屈曲承载能力明显高于2个半波模态下的后屈曲承载能力。

一种地标点修正的高精度双目视觉导航方法

张洋, 王新龙

2014, 40(9): 1305-1311. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0588

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摘要:
自主导航技术是无人机、智能机器人以及智能车辆等技术领域中的一项关键技术。为了克服传统视觉导航方法存在的不足，以摄像机自运动估计为理论基础，提出了一种使用地标点修正的高精度双目视觉导航方法。该方法从连续图像序列的帧间变化中提取摄像机自运动信息，再通过速度、角速度积分求得载体的位置姿态等参数。同时，通过引入地标点提供的绝对定位信息，进一步提高了长时间导航的精度。将地标点绝对定位与双目视觉相对定位相结合，并对双目视觉量测噪声建模和解相关，抑制了单纯使用双目视觉长时间导航时误差的积累发散。仿真结果表明此方法具有精度高、自主性强、导航信息完备等优点。

成败型系统可靠性增长的Bayes评估

袁昆, 李晓钢

2014, 40(9): 1312-1316. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0599

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针对成败型系统在研制阶段的动态增长的可靠性评估问题，依据前期可靠性增长试验中多阶段的试验信息和专家经验，提出了基于新Dirichlet先验分布的可靠性增长的Bayes评估方法。该方法根据已有的不同阶段试验信息，利用离散AMSAA（Army Material System Analysis Activity）可靠性增长模型描述可靠性增长试验中不同阶段可靠性的增长趋势，并对各个阶段的可靠性进行评估；针对下一阶段建立基于新Dirichlet分布的可靠性先验分布，并根据下一阶段可靠度的估计值采用最大熵模型给出先验分布参数估计；在获得现场试验数据的条件下，给出下一阶段的可靠度后验估计，并讨论不同区间范围对后验可靠性的影响。最后通过实例分析，表明相较于直接利用离散AMSAA模型和Beta先验分布，该方法在合适的专家经验的指导下能够给出更为准确的可靠性评估。

基于SIFT,K-Means和LDA的图像检索算法

汪宇雷, 毕树生, 孙明磊, 蔡月日

2014, 40(9): 1317-1322. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2013.0601

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图像检索一直是信息检索领域的难题。提出了一种基于尺度不变特征变换（SIFT，Scale Invariant Feature Transform），K-Means和潜在狄利克雷分布（LDA，Latent Dirichlet Allocation）的图像检索算法。算法主要分为两个阶段。预备工作得到分类完成的图库、概率分配参数表和基本词库；实现检索是在预备工作的基础上归类测试图片，然后在该类下搜索最相似图片。对比传统的基于文本或内容的检索方法，该算法在检索之前将图片库中所有图片按其本身特征进行自动分类，取代人工标注图像信息的过程，同时由于整个算法完全基于图像特征，故此方法不会引入人工因素的干扰。实验结果表明，该算法能够较为准确地将要检索的图片归为图片库对应的类别中，有效地提高图像检索效率。