飞机地面结霜影响飞行安全，造成航班延误，精准的结霜预测是机场除冰雪参数生成的重要依据。飞机地面结霜受气象、机体表面结构和航班时刻等诸多因素影响，且机场对飞机结霜预报指标特殊。为此，将飞机地面结霜分为液核形成阶段和霜层增长阶段进行研究。在液核形成阶段，基于经典成核理论建立了结霜温度模型，将冻结液核覆盖率达到阈值时的温度定义为结霜温度，研究了飞机表面特性及外部环境对结霜温度的影响情况；在霜层增长阶段，基于欧拉多相流建立了霜层增长模型，从霜层的生成原理入手，加入了霜层生长的识别判据，研究了不同工况环境对飞机表面霜层特性的影响。多种工况仿真和现场实验结果表明：结霜温度模型的平均误差为0.65 ℃；霜层增长模型的平均误差为5.99%。研究结果表明所提的分阶段建模方法可为预测飞机地面结霜问题提供理论支持。

利用语义分割算法为遥感图像中的像素赋予地物类别标签是遥感图像智能解译中的重要内容。针对高分辨率遥感图像中不同地物类别之间尺度差异大且场景复杂导致的物体边缘分割不完整、小尺度物体分割精度低的问题，提出双注意力引导的U-Net++语义分割模型。在网络的编码阶段构建双分支骨干网络提取特征，利用互注意力捕捉不同尺度特征图像素之间的依赖关系，自适应地融合相同网络深度的不同尺度特征，提升对小尺度物体的关注度；在网络的解码阶段引入空间与通道混合的注意力机制，缩小不同深度子解码器输出之间的语义差距，同时融合其中不同层次的语义信息和空间位置表征，解决复杂场景下精细分割的问题。实验结果表明：所提算法在Potsdam数据集与Vaihingen数据集上的平均交并比(mIoU)分别达到了86.77%与82.73%，F₁分数的均值分别达到了92.32%与90.79%，整体性能显著优于U-Net++、FarSeg、DMAU-Net、SAPNet等对比算法，且对小尺度物体的分割性能有明显提升。

主动侧杆系统存在的多余力问题造成了“抖杆打手”、态势感知差、特殊情况下易诱发飞行事故等问题。为更好地分析多余力的作用机理，确定系统参数对多余力的影响机理及规律，通过理论分析确定了与系统多余力相关的参数，基于蒙特卡罗仿真详细分析了各参数对系统多余力的影响，开展了多余力频谱分析，进行了各参数的多余力影响敏感性分析。通过定性定量分析确定了对系统多余力影响最大的因素，即驾驶员操纵频率、侧杆等效转动惯量、侧杆等效阻尼、转速传感器信号偏置、力矩传感器信号偏置，并分析了各参数对多余力的影响机理和程度，为主动侧杆系统多余力抑制方法设计和符合性验证研究提供了参考依据。

滚动轴承是机械设备中的常用部件，有效预测滚动轴承的剩余使用寿命(RUL)对于制定合理的维修计划和确保设备的安全性具有重要作用。传统的深度学习方法难以提取滚动轴承的多尺度退化特征，而非平稳信号噪声的存在也使RUL更难预测。因此，提出了一种RUL预测模型EEMD-AFP-FSBLformer，该模型结合了集成经验模态分解(EEMD)、离散小波变换(DWT)、注意力特征金字塔(AFP)和FSBLformer网络。通过EEMD分解与DWT降噪处理，对低频模态函数与降噪处理后的高频模态函数进行滚动轴承时域退化特征处理，以产生更多具有代表性的退化特征；将退化特征输入到AFP网络中以提取多尺度的特征；将退化特征作为FSBLformer模型的输入，FSBLformer模型的编码器引入了特征注意力机制和自注意力机制，解码器使用了双向长短期记忆(BiLSTM)网络，使模型在特征提取与时序预测方面更具优势。分别在PHM2012数据集与XJTU-SY数据集的不同工况下进行实验，结果表明：所提模型决定系数达94%以上，可有效提取滚动轴承的多尺度退化特征并预测其RUL。

面对教育现代化的时代要求，校园数据的场景化应用为高校数字化转型提供了全新机遇。为此，基于校园3万名师生3个月的Wi-Fi日志和区域兴趣点(POI)数据，通过轨迹重构、语义映射与模式挖掘揭示校园行为的时空规律。将狄利克雷多项式回归(DMR)主题模型和基于手机数据的时空规律挖掘(STRMM)模型引入学生行为分析。DMR主题模型有效融合动态轨迹和静态地标数据，识别出10类校园区域功能；STRMM模型增强周期行为与不确定行为的捕捉能力，将本科生日常活动归纳为10类典型模式，包括标准教学型、专注科研型等，进一步识别出6类具有不同活动演变规律的本科生群体，呈现从低年级课程主导到高年级自主科研与弹性作息的转变，揭示了学生行为的年级动态性。研究证实，基于Wi-Fi数据的行为分析可有效识别区域功能与学生行为特征，为管理精准化、资源优化与“三全育人”实践提供数据支撑，对推动高校数字化转型具有重要参考价值。

为解决车辆小目标携带信息匮乏，特征表达能力弱，导致现有算法检测精度低、漏检等问题，提出一种基于感知增强与多尺度特征融合的小目标车辆检测算法。设计空间局部特征感知增强主干网络SLFPB-ST，解决特征提取过程中小目标特征信息丢失严重的问题；提出一种多尺度特征融合网络(MSIFN)，通过分配权重，关注更多的细节信息，同时，在MSIFN中加入大目标抑制块(LRB)约束大目标特征，保留小目标特征表达；采用无锚框机制减少小目标漏检问题，提高检测精度。在UA-DETRAC数据集和Vehicle数据集上的实验结果表明：与Swin Transformer算法相比，所提算法在mAP、AP50和AP75指标上分别提升5.15%、9.35%和4.35%，参数量增加14 MB，检测速度降低0.4 帧/s，验证了算法具有良好的鲁棒性和适用性。

针对航拍图像中小目标的比例较高且特征提取效果差等问题，提出一种在精度和存储资源消耗上相对平衡的航拍小目标检测算法。提出一种轻量化自适应复合卷积(LACC)模块，加强对细粒度特征的提取能力，并摒弃背景信息达到自适应调节有效特征的输出；基于LACC设计一种多尺度特征融合网络，进一步降低小目标漏检率；使用空间上下文金字塔(SCP)的子分支替代快速空间金字塔池化(SPPF)模块，减少信息混淆与冗余的同时还能适应小目标检测场景；构建一种WiseIou-V3-NMS非极大值抑制算法，考虑检测框具有对象但被删除的情况，使其有效提高网络对遮挡重叠目标的检测定位能力；提出轻量化共享卷积GN检测头，保持对多尺度特征信息敏感的同时减少参数量及模型大小。在VisDrone2019公开数据集上，所提算法的平均精度平均值MAP0.5为0.466，相比于基线算法YOLOv8s提升0.077，网络参数量减少21.6%，模型大小减少18.7%。

针对无人机（UAV）视角图像中目标尺度变化大、小尺寸目标占比高且背景噪声干扰严重等问题，提出一种基于特征信息增强与补充的无人机视角图像目标检测算法。为利用高层语义信息捕捉更加丰富的多尺度信息，提出一种多元融合空间金字塔池化（MFSPPF）方法；设计多分支语义增强（MBSE）模块，可以通过多个分支提取丰富的多尺度特征并构建多尺度特征之间的联系，从而在特征融合传递信息时防止重要特征信息丢失；提出细节特征补充（DFC）模块，将低层特征信息提取细化后得到丰富细粒度特征信息，经过特征融合传递实现对高层特征中细节信息的补充。通过在VisDrone2021数据集上进行实验，结果表明：所提算法相较于基线算法YOLOv8m，平均精度（AP）、AP50、AP75、AP(s)、AP(m)、AP(l)分别提高3.7%、5.4%、3.9%、3.1%、4.0%、7.9%。并且所提方法在YOLOv8其他模型中同样适用。与其他算法相比，所提算法在不同交并比（IOU）阈值标准下和不同尺寸目标检测下都具有优异的检测效果，同时保持较快的检测速度，能够适用于无人机视角图像检测任务。

为实现对固体姿轨控发动机性能快速预示，以及评估不同参数对发动机性能影响，提出一种基于特征可视化卷积神经网络仿真代理模型预示方法。通过对固体姿轨控发动机进行数值仿真建模，得到多组仿真数据进行训练，建立一种具有快速推理特性的基于特征可视化卷积神经网络仿真代理模型，可实现发动机性能快速预示。结果表明：针对发动机压强和推力，所建模型预测误差分别为0.2%和6%；针对固体姿轨控发动机多参数输入问题，所提方法可实现鉴定参数对发动机性能的影响程度；针对燃气阀门工作过程的压强，燃气阀门入口压强对压强变化影响更显著；针对燃气阀门推力，阀门开度为3.5 mm以下，阀栓行程对推力预示结果影响更显著，而阀门开度在3.5 mm以上时，影响推力预示结果更多的是入口压强。所提方法有良好的泛用性，可在算法层面直接评估关键参数，免去了多组仿真实验对比的繁琐，大大提高研究效率。

为准确测量飞机油箱内的燃油体积，提出基于流体单位质量力的飞机燃油测量算法（AFUMF）。在机体坐标系下基于三轴加速度计信号等效流体单位质量力直接确定油面单位法向量，将燃油箱内油量测量传感器测量的油面高度转换为燃油面上的点坐标，得到油面距离机体原点的有向距离用于确定油面高度，建立燃油测量数据库并实现燃油测量传感器高度至燃油体积解算。基于CATIA二次开发，采用蒙特卡罗方法对最小二乘（LMS）拟合和AFUMF开展误差评估，结果表明：在传感器存在误差的条件下，AFUMF对测量传感器误差有减小作用且仅需1根传感器有效即可实现油量解算，LMS对测量传感器误差有放大作用且需至少3根传感器有效以实现油量解算。通过动态燃油箱台架试验对AFUMF进行验证，试验结果表明：在测量范围内姿态稳定条件下，燃油测量最大误差为±0.5%油箱容积。

离子推力器以其比冲高、寿命长的突出优势，在长寿命航天器的姿轨控任务中得到广泛应用。以实现大范围、高精度推力调节为目标，针对加速栅小孔对连续变推力模式离子推力器的性能影响开展了综合实验研究，分析加速栅小孔补偿设计的机理与影响因素，基于10 cm口径连续变推力离子推力器，设计2种加速栅小孔中心距补偿系数的栅极系统，在不同推力模式下研究加速栅小孔中心距补偿系数对推力器放电室内等离子体宽范围放电特性、电子反流极限电压与加速栅电流、离子束流分布特性及离子溅射刻蚀效应的影响作用关系。以此为基础，开展多时间尺度下变推力模式对加速栅溅射刻蚀的影响评价。结果表明：在总加速电压恒定的情况下，改变加速栅小孔中心距补偿系数可调节放电室的基本性能和束流离子的密度分布，且推力越小，补偿系数变化的影响权重越明显；加速栅小孔中心距补偿系数的变化不会明显改变栅极系统的电子返流极限电压，但会显著影响宽范围变推力工作点下束流离子对栅极系统的离子溅射刻蚀效应，对此可通过调整总加速电压予以改善。研究结果为变推力离子推力器栅极系统匹配性设计及高性能变推力控制策略优化提供了技术支撑。

航天员舱外维修操作是维持空间站在太空环境中安全运行的必要措施，量化评估维修操作时间是确保舱外活动任务成功和航天员安全的基础。基于此，提出一种航天员舱外维修操作时间量化评估方法，用于设计和分析航天员舱外活动操作时间，以满足航天员出舱时间的要求。该方法考虑微重力环境的影响，运用模特（MOD）法对已有数据中的关节基准动作时间进行修正，采用最小二乘法对已有数据进行拟合得到关节基准动作时间的不确定性范围。针对不同航天员、不同舱外任务的工况，与公开的舱外活动视频进行对比分析，验证了所提方法的准确性，为航天员舱外维修操作所需时间提供一种可行的依据。

为防止擦机尾的发生，同时优化起飞抬轮过程，将抬轮过程中擦机尾角的变化考虑在内，建立计算飞机俯仰角、机尾离地高度等性能参数的抬轮阶段动力学模型。以波音737-800为例，探究抬轮速率变化对抬轮段距离的影响，对比擦机尾动态限制角和擦机尾固定限制角这2种抬轮方式的差异，分析动态限制角的优势。结果表明：大多数情况下，该机型最优抬轮速率范围为2.5～3.0 (°)/s。总体而言，相比于固定限制角，使用动态限制角的抬轮段距离减小约10%，从抬轮到离地的时间缩短约10%。对有关后机身长度和起落架高度的飞机设计提出建议，即后机身长度的选取与起落架高度应是相匹配的，选取比值约为5.0，若采用擦机尾动态限制角抬轮方式，比值应略微增大。研究结果可为飞行员提供抬轮操作参考，改善飞机的起飞性能，在防止擦机尾的同时，提高飞机载重。

为减少离港航空器在推出滑行过程中产生的碳排放，提出一类基于绿色低碳导向的航空器牵引推出作业调度优化模型。根据航空器场面滑行状态及延误情况，在考虑航空器机坪运行规则的基础上，建立航班推出时刻动态调整机制，定义柔性推出缓冲时间，量化动态牵引推出条件，建立考虑碳排放的航空器牵引调度混合整数规划模型，结合牵引推出机-车协同调度优化计划降低场面滑行碳排放水平。考虑到整数规划模型为复杂非线性结构，求解难度较大，提出基于线性迭代的两阶段算法求解。采用天津滨海国际机场数据开展案例分析，标定调度优化模型中关键参数并验证该模型的可行性。结果表明：与现情况相比，通过对牵引推出计划的优化，航空器场面运行排放降低7.98%。研究结果对机场飞行区低碳运行及机-车协同调度提供决策支持。

针对目前模拟与模数混合芯片在射频（RF）传导敏感性建模方法集成电路传导抗扰度模型（ICIM-CI）中存在模型非线性特性不足、预测与实际电路在特定干扰条件下的表现存在较大偏差及无法开展级联量化敏感性仿真等问题，提出一种基于多谐波失真理论的模拟和模数混合芯片传导敏感度ICIM-CI改进建模方法，并集成电路传导抗扰度模型-非线性敏感行为模块（ICIM-CI-NIB）。该方法通过在敏感度行为（IB）模块中引入多谐波非线性参数，显著提升了传导敏感模型的非线性特性，将ICIM-CI模型从二值判定结果模型改进为具有非线性量化输出响应的级联仿真模型。通过采用ICIM-CI-NIB方法，能够快速生成芯片的传导敏感性频域宽带模型，具备在宽频大功率干扰注入下的高精度传导敏感性仿真模型，并支持级联仿真。通过典型模拟与模数混合芯片的实测结果显示：相较于ICIM-CI方法，所提方法归一化均方根误差（NMSE）提高了18.5 dB，同时建模时间减少了约98%。

在复杂的跟踪环境中，现有的跟踪器主要面临深度卷积特征冗余和目标跟踪过程正样本缺乏的问题。为去除深度卷积网络中的冗余特征，提出一种基于空间域和通道域融合的注意力机制模型，包括空间自注意力、通道注意力和空间注意力3个连续的子模块；以此为基础，构建一种适用于各种视觉算法的深度卷积网络；设计基于特征修正的提取目标深度卷积特征及特征增强策略，解决冗余特征负反馈及正样本缺乏等问题。实验结果表明：在主流残差网络（ResNet）目标分类任务中，加入特征修正模块可使Top-1和Top-5错误率明显降低，且不会造成额外的计算量或网络结构调整，实现轻量化插入；在多个相关跟踪算法中加入特征修正模块后实现了更加优秀的跟踪性能，并解决了判别器的过拟合问题。

围绕如何在复杂的场景中充分利用图像语义分割得到目标的语义信息，并对目标跟踪器的输出进行尺度优化，设计了基于注意力机制优化的图像语义分割网络。针对目标跟踪器的输出和特征输入2个方面进行优化，该网络可以实现对各类算法的即插即用。利用图像语义分割掩码获得目标的旋转框边界，根据目标的旋转框和非旋转框边界对目标输入阶段的特征进行去噪优化，减弱背景噪声对跟踪器的判别影响。分别从所设计网络的结构、训练、目标旋转框标定及对跟踪器的输入特征进行去噪等方面进行讨论。在公开数据集OTB100、VOT2016和VOT2018上进行实验，对比验证了目标运动模型在解决目标跟踪过程中，目标尺度优化的准确率和鲁棒性。

针对触爆载荷作用下混凝土重力坝的动态响应研究缺乏试验验证和规律性较弱、应用难度较大的问题，利用缩比试验验证后的仿真模型开展了不同爆点位置、不同当量大小共计69个工况的仿真模拟研究，考察了触爆载荷作用下重力坝的坝底帷幕振动速度、坝体加速度、受损坝体占比3个参量的变化时程曲线，初步归纳了坝体动态响应的规律。在此基础上，进一步提出能够将爆炸载荷参量和动态响应相关联的无量纲数B和C，据此整合了所有仿真计算结果的参量变化信息，得到基于分析爆炸条件下重力坝动态响应的变化规律和趋势。结果表明：无量纲形式的坝体动态响应规律可有效地关联坝体物理毁伤和功能毁伤，以支撑重力坝易损性分析工作，同时可为其他工程类目标的毁伤机理研究提供参考。

针对Kevlar 49/4211芳纶纤维/环氧树脂复合材料的紫外飞秒激光（343 nm，260 fs）加工阈值和形貌特性进行研究。通过面积外延法测算了芳纶纤维增强树脂基复合材料(AFRP)中树脂基体、增强纤维及复合材料整体的激光去除阈值及阈值孵化效应，并预测三者的单脉冲去除阈值；分析入射能量通量与等效入射激光脉冲数量对材料加工边缘质量的影响规律。结果表明：Kevlar 49芳纶纤维的紫外飞秒激光去除阈值和阈值孵化系数在不同脉冲数作用下均低于 4211环氧树脂，AFRP整体的等效去除阈值介于树脂和芳纶纤维之间。选择4211环氧树脂阈值若干倍的入射通量与100个以上等效脉冲数的紫外飞秒激光，采用原位叩击打孔或循环扫描切割的方法，能够获得入口宽度均匀、边缘整齐、材料准均质化去除的加工形貌，从而有效提高航天AFRP产品的加工精度与质量，满足其高性能制造需求。

针对高超飞行器计算流体力学(CFD)仿真中网格不确定度评估缺乏工程实用方法的难点问题，提出一种便于工程实际应用的CFD数据不确定度评估方法。所提方法采用Richardson插值实现高超飞行器用网格不确定度量化评估，同时建立高超飞行器仿真网格绘制规范，进而对4套网格计算得到的气动力结果进行了网格不确定度评估和分析。分析结果表明：所提方法在马赫数为4.95和7.95时，小迎角（低于8°）范围内，对乘波体飞行器气动力系数的网格不确定度评估性能良好。同时，湍流模型对所提方法影响不明显，故该高超飞行器所用CFD网格不确定度评估技术具有良好的工程适用性，对其他飞行器网格不确定度评估有一定的借鉴和指导价值。

高隐身飞翼布局必须满足宽频段隐身设计要求，传统气动外形隐身设计主要面向高频光学区，针对谐振区翼型气动外形隐身设计的研究较少，无法为飞翼布局气动外形宽频隐身设计提供有效的指导。开展飞翼布局翼型宽频隐身设计研究，利用基本效应法开展了不同频段下翼型外形参数敏感性研究，发现高、低频段隐身设计与气动设计要求对翼型气动外形敏感性区域各不相同，不同频段隐身设计存在复杂的矛盾关系。在此基础上，提出飞翼布局宽频隐身设计模型，以NACA65,3-018翼型为基础开展考虑宽频隐身的气动优化设计。结果表明：所提模型可以提高飞翼布局翼型气动性能，同时实现宽频段高隐身特性。

如何缩短飞行器的设计周期是我国航空航天领域亟待解决的难点问题，其中，气动设计是飞行器设计的关键环节，快速精确获取飞行器气动特性可有力加速概念设计方案的迭代改进。因此，基于中国空气动力研究与发展中心现有气动数据库，利用“1+N”模式的深度神经网络建模算法，构建来流参数、气动外形到表面压力分布数据的映射关系。为提升预测精度，结合压力分布数据原有的物面网格划分信息，改进点云分割PointNet++算法，准确识别导弹不同部件，自动增加不同部件的标签特征。测试案例表明，采用改进的点云分割算法和“1+N”模式的深度神经网络建模算法，战术导弹全弹表面压力分布预测平均相对误差(MRE)基本控制在10%以内。所提算法建模效率较高，适用于各类复杂外形飞行器的压力分布预测，具有较好的工程应用前景。

针对使用图形化分析方法设计木卫四环绕任务转移轨道时人工参与度高的问题，提出基于图形化分析的转移轨道状态序列搜索算法。通过对图形性质及共振引力辅助的分析，归纳出轨道状态的变化模式，进而提出迭代求解状态转移序列的搜索算法。对木卫四环绕任务转移轨道进行仿真，结果表明：所提算法可以快速高效获得多个转移序列；对得到的序列求解对应的转移轨道，探测器可以在2.13年内消耗2.108 km/s的速度增量，实现从初始环木大椭圆轨道到木卫四环绕轨道的转移，比对比算法得到的转移序列节省约100～200 m/s的速度增量及约1年的转移时间。

实时动态定位(RTK)技术具有高精度和实时动态特性，在自动驾驶领域受到广泛关注，如何定量评估RTK定位完好性是否满足安全性能需求成为亟待解决的关键问题。当前针对RTK完好性的研究大多集中在用户端的算法改进与优化上，少有系统层面的风险分析与定量评估。基于此，提出一种基于风险概率分解的RTK完好性评估方法，并选取中高纬和低纬典型地区的多个观测站，使用不同类型接收机组合及不同年份的观测数据进行RTK完好性定量评估。结果显示，在中高纬电离层平静区域，定位完好性随接收机数据质量不同而存在明显差异，而在低纬度电离层活跃地区及活跃年份，电离层异常成为主要因素，完好性风险明显加大。根据评估结果，当前基于单频单星座及中等长度基线进行RTK定位时，其整体完好性风险概率位于10⁻⁴～10⁻²之间。所得结论与相关RTK数据处理的普遍结论一致，验证了所提方法的合理性，完好性的定量评估结果可作为后续各项监测器设计的重要依据。

为实现挠性航天器姿态振动的高精度测控一体化，提出一种基于分布式安装磁悬浮控制敏感陀螺(MSCSG)和径向基函数(RBF)神经网络的挠性航天器姿态振动测控一体化方法。建立挠性附件上分布式安装MSCSG的航天器动力学模型，分析MSCSG对挠性附件振动测量和控制的机理；在此基础上，设计神经网络鲁棒自适应状态反馈控制器，通过神经网络对分布式安装MSCSG带来的系统非线性项及外部扰动进行逼近，实现MSCSG输出控制力矩抑制挠性附件低频振动，同时，对挠性附件形变进行测量。刚体上安装的MSCSG群同时实现航天器姿态的测量与控制。仿真结果表明：所提方法相较于传统基于模态观测器的自适应控制方法，姿态控制精度及振动抑制效果均得到大幅提升。

分布式阵列雷达(DAR)具有空域高分辨率、部署机动灵活等优点，但各单元雷达配置独立的时钟和振荡器及触发信号在馈线链路传输的不稳定性引入时间和相位同步误差，导致DAR相参合成精度降低。基于此，提出一种基于空时谱熵的时间、相位同步误差估计方法。建立含有时间和相位同步误差的空时协方差矩阵，以此构造距离-角度空时二维谱。依据信息熵理论建立同步误差与空时谱形状不确定度的对应关系，通过优化空时谱熵值，使其达到最小来估计时间和相位同步误差。仿真实验验证了所提方法的准确性，尤其在低信噪比时具有良好的估计性能。

微结构材料具有质量轻、功能多的特点，在航空航天领域具有广阔的应用前景。然而，单种微结构材料的刚度特性无法适应飞机进一步的减重要求。基于此，针对大展弦比机翼的宏/微结构构型，提出一种基于多种微结构构型的机翼结构和材料的多尺度气动弹性优化方法。由均匀化方法等效微结构材料的力学特性，结合宏观结构单元密度，计算整体刚度，通过求解气动弹性平衡方程获得弹性气动力及位移，基于敏度信息实现机翼结构和材料的协同设计。优化结果表明：在相同载荷下，基于多种微结构材料的整体结构柔顺度较单种微结构材料减小了18.6%。与刚性气动力下的优化结果相比，机翼弹性效应对微结构拓扑构型影响较小，而宏观结构的外段被加强。所提方法可有效优化复杂边界条件下的机翼结构，实现机翼内合理的刚度分布。

现代机电系统研制周期短、健康服役要求高，传统的设计方法已无法满足研制需求，尤其无法表征机电系统健康服役状态变化、性能退化及外部干扰和不确定性的影响。针对该问题，聚焦机电系统健康服役，提出一种基于数字孪生的机电系统健康服役框架，旨在高效利用全生命周期数据实现快速迭代。该框架涵盖了设备的整个服役周期，能够利用不同阶段的工况数据更新数字孪生模型，实现对设备实时状态的准确检测。这种基于数字孪生的方法不仅能够在模型中模拟机电系统的服役状态，还能实时评估机电系统的健康状态，更好地满足现代机电系统的研制和服役需求。以航空航天领域常用的机电驱动设备永磁同步电机为例，证明了所提方法的有效性和实用性。

突风载荷是轰炸类飞机机腹挂飞导弹疲劳损伤的主要来源，为评定挂飞导弹寿命，需要编制挂飞导弹突风设计载荷谱。对挂飞导弹特点进行阐释，分析挂飞导弹服役突风载荷环境，基于挂飞导弹典型任务剖面对实测突风速度累积超越数曲线进行收集，采用离散突风模型计算突风载荷响应，得到可用于挂飞导弹编谱的突风过载累积超越数曲线族，进行统计分析得到代表平均使用情况的突风过载累积超越数曲线，编制以任务段为基本单位的突风过载5×5谱，由此编制了挂飞导弹飞-续-飞谱作为挂飞导弹突风设计谱，该谱能够反映挂飞导弹的预期使用突风环境，解决了设计阶段缺少实测载荷情况下的挂飞导弹突风谱的编制问题。

航空柱塞泵是航空液压系统的核心，其内部零部件倾覆过大可能会使整个系统性能下降，甚至失效。如何提高航空柱塞泵的稳定性、减小零部件倾覆一直是其高压高速化发展研究的关键问题。为此，从缸体振动位移角度出发，建立一种基于数据驱动的高保真动力学模型，探究柱塞泵出口压力和转速对缸体倾覆的影响，提出减小配流盘腰形槽尺寸的改进措施，并通过数值仿真进行验证。研究结果表明：减小配流盘腰形槽尺寸能使缸体倾覆有所改善；修正后的模型能够反映实际的倾覆状态，与试验测量结果相对误差在5%以内。研究成果为航空柱塞泵的仿真和稳定性研究提供了研究思路，为批产一致性制造提供理论和试验支撑。

在航空发动机燃烧室内，燃料液滴群蒸发时往往受液滴间相互作用影响，然而单液滴蒸发特性难以表征液滴群蒸发状态，因此，需要进行多液滴蒸发实验，探究多液滴蒸发机理。搭建实验平台，采用挂滴法开展航空煤油/甘油的双液滴和直线排列三液滴蒸发实验，结合液滴蒸发理论和实验数据，建立液滴蒸发模型。结果表明：多液滴蒸发速率随着液滴间距增长而上升，趋近于单液滴蒸发速率，蒸发速率和液滴间距呈指数关系，模型整体精度较高。实验所得实验数据和提出的液滴蒸发模型，有效补充了多液滴蒸发特性的研究内容，并对液滴群蒸发特性的研究和航空发动机燃烧室的设计有着积极的意义。

针对在空间目标碰撞风险预报中概率稀释现象导致碰撞概率的判断结果可靠性降低的问题，提出了基于平方马氏距离的碰撞风险评估方法，以提高碰撞风险预报结果的可靠性。基于 $ 3\sigma $法则建立平方马氏距离阈值模型，实现碰撞风险的快速判别；对联合球体半径、位置误差、误差椭圆长短轴比及旋转角等因素进行建模和分析，优化平方马氏距离的模型参数，提高平方马氏距离的计算效率；在此基础上，基于平方马氏距离发展碰撞风险预报评估模型，解决概率稀释问题。仿真结果表明：所提方法可有效降低高风险事件的漏检率。

城市复杂环境中高大建筑会造成全球卫星导航系统（GNSS）、信号非视距传播（NLOS）和多径干扰（MI），影响智能交通定位精度；现有二维格网多径建模方法存在高程精度不足、测量噪声协方差调参策略简单的缺陷。提出一种基于三维格网误差建模的GNSS/惯性测量单元（IMU）抗差自适应定位算法：在现有二维格网的基础上，划分高度空间，进一步实现精细化建模，在多径误差预测阶段，通过格网中心匹配方法缓解错误匹配导致的模型预测误差；基于多径误差预测值，提出滤波模型选择策略，并结合抗差理论提出抗差阈值动态调节策略，达到对测量噪声协方差的环境自适应更新，能有效提升城市复杂场景GNSS/IMU组合导航定位精度。车载实验结果表明：所提算法相较传统GNSS/IMU紧组合算法和传统GNSS/IMU抗差自适应算法，定位精度分别提升了48.43%和31.48%，相较二维格网辅助的GNSS/IMU抗差自适应算法提升了27.57%。

由于设计装配不确定性，电动舵机传动系统多环节存在间隙等非线性因素，严重影响工作品质，需建立非线性动力学模型。同时，其涵盖伺服控制、电机传动、减速机构、结构弹性等多学科，建模极具挑战。本研究以典型的滚珠丝杠式电动舵机为研究对象，考虑舵机传动元件的弹性刚度及齿轮副、支撑轴承和拨叉副处的间隙非线性，对电机动力学、伺服控制器进行精细化建模，建立了一种能考虑多环节间隙非线性的电动舵机系统高保真多学科动力学模型，并开展了电动舵机系统性能仿真分析。仿真结果与舵机-舵面系统地面振动试验结果进行了对比。结果表明：所建立的电动舵机多学科耦合动力学模型能够反映机构不同环节间隙非线性的影响和影响程度，仿真和试验结果吻合较好，最大误差小于10%。研究结果为航空航天复杂电动伺服系统的数字孪生研究奠定了基础。

针对飞翼布局飞机刚体模态与弹性模态耦合严重，体自由度颤振问题突出的特点，提出一种基于鲁棒控制理论的飞翼布局飞机体自由度颤振主动抑制控制律设计方法。该控制律设计方法将受控对象所受干扰及建模过程中存在的不确定参数统一视为 “未知扰动”，通过分析其输入/输出关系对其进行状态估计，最后，综合给出反馈控制律。为验证所提控制律的颤振抑制效果，以一飞翼布局无人机标模为分析对象，分别以机身内侧2副翼舵面作为控制输入，飞机刚体俯仰速度和翼尖运动速度为反馈信号来设计控制器。对闭环系统V-g曲线、闭环时域状态方程等进行了数值仿真，结果表明：该控制律设计方法能有效提高飞机颤振临界速度。

针对机载光电吊舱受迫振动和框架角动态变化导致的动态弹性杆臂效应问题，提出一种补偿弹性多杆臂误差的组合导航滤波方法。通过分析吊舱受迫振动的主要形式，建立吊舱线振动和角振动的动力学模型及由吊舱振动导致的弹性外杆臂模型；在多杆臂误差模型的基础上，对吊舱振动导致的速度、位置误差及振动角误差进行推导，分别建立弹性外杆臂误差模型和振动角误差模型，并将其引入状态向量中，通过对不同机动状态下的系统状态向量进行可观测度分析，得到各状态向量可观测的充分条件，为规划机动方案提供了基于可观测度的自适应调整依据。仿真实验结果表明：相较于刚性杆臂误差补偿，弹性多杆臂误差补偿后的速度误差均方根误差最大减少了73.4%，位置误差均方根误差最大减少了77.4%，有效提升了吊舱组合导航精度。

机载中空纤维膜分离性能实验周期长，操作工况复杂，有必要研究使用较少的数据进行膜性能的精准预测。因此，建立了一种基于人工神经网络的中空纤维膜分离性能预测模型，搭建误差反向传播(BP)神经网络、Elman神经网络和遗传算法优化的BP(GA-BP)神经网络，针对机载中空纤维膜分离性能随引气压力、飞行高度和引气流量的变化规律数据，对比预测不同算法下中空纤维膜的性能预测情况。研究结果表明：搭建的3种神经网络算法均能精准预测中空纤维膜的分离特性，其平均百分比误差(MAPE)均小于1%；分别选取全体数据集的5%、10%和20%，GA-BP神经网络的预测结果最佳，其预测准确率比其他2种神经网络平均高1.43%。基于研究结果，在实际工作中，可以选择合适的算法进行膜实验数据的处理与性能的高效分析。

针对开关磁阻电机(SRM)现有不对称半桥功率变换器电平等级单一、转矩脉动抑制效果差的问题，提出一种基于新型多电平功率变换器的直接瞬时转矩控制(DITC)方法。首先，构造SRM桥臂共享型五电平功率变换器拓扑结构，通过引入横向与纵向共享桥臂，以最少功率器件数量实现多种电平组合，增加控制灵活度。其次，为消除桥臂共享导致的换相区开关状态紊乱，设计一种开关状态受限下的DITC策略，综合转矩误差、转子位置及电容电压平衡等多种因素，制定各相导通规则，最小化电机转矩脉动。与现有不对称半桥功率变换器的对比仿真和实验结果表明，所提SRM桥臂共享型多电平转矩控制不仅降低了电机转矩脉动，而且减小了铜耗，改善了电机运行效率。

针对现实场景下火灾检测精度与速度不平衡的情况，提出一种加强空间特征提取和多尺度特征融合的火灾检测算法。对主干网络的高层语义信息提取进行改进，将感受野卷积注意力模块嵌入主干网络中，提升模型的特征提取能力；引入改进后的强特征融合网络，将低层空间信息和高层语义信息进一步加强融合，提升模型精度；利用局部卷积(PConv)模块对主干网络和检测头进行轻量化改进，在不损失精度的前提下，降低模型的参数量和内存访问；调整回归损失函数，提升模型的检测能力。实验结果表明，改进算法在自建的火灾数据集上的0.5阈值下平均精度均值(mAP50)和0.5:0.95阈值下平均精度均值(mAP50:95)分别提高了2.1%和2.9%，证明了所提算法在火灾检测领域的优越性；在Pascal VOC 07+12公开数据集上的mAP50和mAP50:95分别提高了1.4%和2.4%，证明了所提算法具有较强的泛化性能。

为解决综合模块化航空电子系统（IMA）动态重构机制导致其可靠性难以建模和评估的问题，分析了IMA的组成结构及资源备份和资源抢占2种动态重构机制。根据分析结果，在现有总线性能共享多状态系统模型的基础上，考虑动态重构机制下的计算资源再分配问题，建立适用于动态重构机制下IMA的可靠性模型。同时，提出一种基于通用生成函数（UGF）的动态重构机制下IMA可靠性评估算法，对不同动态重构机制下系统可靠度进行量化评估。以某型直升机IMA中综合任务处理系统为对象进行案例应用研究，分析其备用通用处理单元数量变化对系统可靠度的影响规律，并提出最优化设计方案，以验证所提可靠性建模和评估方法的可行性。