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2025年 第51卷  第3期

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2025年, 第51卷, 第3期
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基于联系云的飞机轮胎滑水风险可拓评价模型
李岳, 周则圆, 蔡靖
2025, 51(3): 705-711. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0136
摘要:

针对飞机轮胎滑水问题影响因素多、评价指标具备随机模糊与离散性特征问题,基于联系云可拓理论建立滑水风险评价模型,定量描述滑水评价指标在不同分类等级之间的转换态势。根据评价指标分级标准确定联系云数字特征,生成有限区间内联系云,由云相关度构建联系云可拓矩阵,结合变权权重综合评定最终风险等级,表征待评价物元与风险等级之间的动态联系;依托飞机轮胎滑水流固耦合仿真获得案例分析数据,弥补经典滑水试验工况变量条件少的不足。分析结果表明:传统正态云模型与可拓联系云模型对滑水事件样本1和样本3评价结论一致;对于样本2,由所提方法计算滑水风险等级为Ⅲ级,同等参数条件下风险控制标准更严格,上述样本风险评价置信因子均小...

融合Mobile Vit和倒置门控编解码的视网膜血管分割算法
梁礼明, 阳渊, 朱晨锟, 何安军, 吴健
2025, 51(3): 712-723. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0088
摘要:

针对视网膜血管分割时存在背景噪声干扰、边界纹理模糊和微细血管提取难等问题,提出一种融合Mobile Vit和倒置门控编解码的视网膜血管分割算法(FMVG-Net)。改进Mobile Vit模块,在编码部分实现双联合特征提取;利用多谱注意力模块,从频域维度减少图像特征信息缺失,精确分割血管前景像素;提出特征自适应融合模块,建立血管纹理上下文依赖关系,提高血管分割灵敏度;优化编解码结构,设计倒置门控编解码模块,进一步捕获空间信息与深层语义信息,提高视网膜血管图像分割精度。在公共数据集DRIVE、STARE和CHASE_DB1上对所提算法进行实验,特异性分别为0.98630.98970.9873...

改进5G-R自适应高速铁路越区切换算法
陈永, 康婕, 陶瑄
2025, 51(3): 724-731. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0148
摘要:

在高速行车条件下,越区切换作为未来高速铁路5G-R通信的关键技术,对于保障行车安全至关重要。下一代高速铁路5G-R无线通信系统越区切换算法采用固定切换参数,但当列车高速运行时,极易受到多普勒效应影响,导致切换成功率低,基于此,提出了一种考虑多普勒频移影响的改进5G-R自适应高速铁路越区切换算法。分析多普勒频移对切换成功率的影响,得到多普勒频移与切换成功率的关系函数;提出考虑多普勒频移影响的越区切换动态函数,设计余弦、余切、余割3种函数对切换迟滞门限及触发时延自适应调整;在不同多普勒频移及不同高铁场景下进行切换成功率的量化比较分析。研究结果表明:所提算法可有效调高切换成功率,在高架桥和山区场景下...

基于双路径监督的遥感图像语义分割网络
刘春娟, 乔泽, 闫浩文, 吴小所, 王嘉伟, 辛钰强
2025, 51(3): 732-741. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0155
摘要:

为解决遥感图像语义分割任务中目标物体边界分类模糊的问题,提出双路径监督与注意力筛选网络。引入可监督的边界提取模块来增加边界信息通道,提高边界信息在语义分割中的权重,增强对目标物体边界像素的注意力;引入注意力筛选模块,通过注意力图筛选出浅层网络中的空间细节信息和深层网络中的抽象语义信息,舍弃网络中的冗余信息,防止过拟合。双路径监督与注意力筛选网络在Potsdam数据集和Jiage数据集上的平均交并比分别为85.44%和86.07%,比次优网络MagNet和SAPNet分别提升了1.24%和1.28%、1.54%和1.27%。实验结果表明,所提网络能更精准地分割目标物体的边界。

基于等边Bennett机构的变形翼机构设计与分析
田大可, 张珺威, 金路, 刘荣强, 雷宏强, 崔锡赫
2025, 51(3): 742-752. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0139
摘要:

变体飞行器是一种通过变形机构改变自身气动外形,以适应多种飞行环境与任务要求的新概念飞行器,在航空航天、军事侦察等领域具有重要的应用价值,是未来飞行器研究的前沿与热点。针对变体飞行器广空域、宽速域等新的发展需求,基于等边Bennett机构提出一种具有空间多回路闭链特征的展向弯曲变形翼机构。研究等边Bennett机构的几何特性,提出基于等边Bennett机构的多回路闭环变形翼机构设计方案;采用约束螺旋求解法对变形翼机构自由度进行求解,基于D-H坐标变换法建立运动学模型;建立机构三维模型及虚拟样机,并进行运动学仿真验证,制作样机并进行实验。研究结果表明:所提的变形翼机构仅需一个动力源即可驱动机构运动...

含局部缺陷的角接触球轴承时变位移激励及动力学建模
雷春丽, 宋瑞哲, 樊高峰, 刘凯, 薛伟, 李建华
2025, 51(3): 753-762. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0165
摘要:

角接触球轴承在长时间工作的情况下,会产生故障损伤从而影响系统正常运行。以外圈具有局部缺陷的角接触球轴承为研究对象,提出不同局部缺陷轮廓的判别方法,建立角接触球轴承局部缺陷时变位移激励广义表征模型,研究局部缺陷演化过程及其位移激励机理。在此基础上,考虑轴承缺陷引起的时变位移对动力学特性的影响,基于赫兹接触理论,建立角接触球轴承故障动力学模型,并通过实验验证了所建模型的正确性。分析结果表明:矩形局部缺陷最终会演化成梯形形态;不同缺陷形貌诱发的位移激励变化趋势是不同的;与局部缺陷的长度相比,宽度对位移激励的影响更大。研究结果对轴承优化设计和故障诊断提供了理论基础。

基于改进YOLOv5s的动态视觉SLAM算法
蒋畅江, 刘朋, 舒鹏
2025, 51(3): 763-771. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0154
摘要:

针对室内动态场景中存在的动态目标会降低同步定位与地图构建(SLAM)系统的鲁棒性和相机定位精度问题,提出了一种基于目标检测网络的动态视觉SLAM算法。选择YOLOv5系列中深度和特征图宽度最小的YOLOv5s作为目标检测网络,并将其主干网络替换为PP-LCNet轻量级网络,在VOC2007+VOC2012数据集训练后,由实验结果可知,PP-LCNet-YOLOv5s模型较YOLOv5s模型网络参数量减少了41.89%,运行速度加快了39.13%。在视觉SLAM系统的跟踪线程中引入由改进的目标检测网络和稀疏光流法结合的并行线程,用于剔除动态特征点,仅利用静态特征点进行特征匹配和相机位姿估计。实验...

超声速进气道出口封闭的非定常流动特性研究
温玉芬, 张炜群, 郝思思
2025, 51(3): 772-783. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0142
摘要:

冲压发动机转级过程中可能会出现进气道入口通流、出口封闭的盲腔流动现象,使得进气道发生大幅气流振荡,飞行器面临姿态失稳和结构破坏的风险。针对进气道的气流振荡问题,对一种超声速双侧布局进气道在出口封闭状态下的非定常流动特性开展风洞试验和数值仿真研究,获得了模型尺寸、来流马赫数及边界层吸除对进气道压强振荡特性的影响。结果表明:出口封闭时,进气道发生周期性的流动振荡现象,气流振荡频率与来流声速成正比,与进气道长度成反比,压强振荡峰值与来流总压接近,且随着来流马赫数的增大显著上升。采用的数值仿真方法较好地模拟了进气道出口封闭状态下的非定常流动,数值仿真结果与风洞试验结果吻合良好。非定常仿真结果进一步表明...

基于邻域点特征分割与对应的航空发动机叶片损伤点云配准
蔡舒妤, 郝峰伟, 史涛
2025, 51(3): 784-794. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0081
摘要:

为满足损伤压气机叶片点云配准的精度及效率要求,提出一种基于邻域点特征分割与对应的航空发动机叶片损伤点云精确配准算法。以协方差矩阵为基础,通过多步分割模型定义特征子块的分割,获取有效特征区域;根据局部曲率、点最大距离和点最大法向量夹角性质,构建稳定n维特征向量;引入迭代最近点理论,构建对应点、对应块间点到面的最小欧式距离,实现叶片损伤点云和叶片标准点云两模型位姿的精确修正;使用单位四元数算法完成对损伤叶片点云的精确配准。实验结果表明:所提算法能完成损伤压气机叶片点云模型表面的点云配准,显著提高了配准的效率和精度,并在多组航空发动机损伤叶片点云数据模型下,验证了基于邻域点特征分割与对应的点云配准的...

基于MC-GERT的舰载机出动回收作业流程时间不确定性分析
郭放, 韩维, 刘玉杰, 苏析超, 白天, 刘纯
2025, 51(3): 795-805. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0129
摘要:

舰载机出动回收作业完成时间通常呈现较大的不确定性,直接影响航母任务规划人员对舰载机后续任务方案的制定。为确定舰载机出动回收作业流程完成时间的分布规律,辅助规划人员掌控舰载机任务执行进度,提出舰载机出动回收作业流程时间不确定性分析方法。基于舰载机出动回收作业流程,建立舰载机出动回收作业流程随机网络模型;提出以Laplace变换为传递函数的图示评审技术网络,对其传递函数特性进行研究,证明了舰载机出动回收作业流程随机网络模型可以运用信号流图理论进行求解,并引入蒙特卡罗方法用于求解随机网络中带有“与”型节点关系的并联支路简化及提升网络求解的运算效率。基于结合蒙特卡罗的图示评审技术(MC-GERT)方法...

城市低空场景下无人机运行对地风险量化评估
陈艺君, 余莎莎, 张学军
2025, 51(3): 806-815. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2024.0244
摘要:

为保证无人机(UAV)在城市低空安全运行,构建UAV运行的地面风险量化评估模型,提出使用考虑多因素多层次的对地风险地图,来定义与UAV相关的对地风险,量化风险程度。分析城市低空典型特征和UAV坠地事故因果链,建立多因素影响下的地面风险量化评估模型;考虑UAV的下降行为和风参数的不确定性,计算UAV坠地的影响区域概率密度函数;通过结合城市区域地图、人口密度、遮蔽效应、障碍物和禁飞区多个图层,计算每个地理参考单元的风险值,生成大区域范围的地面风险地图。基于真实算例对所建模型进行验证分析,结果表明:不同城市区域的风险分布区别明显,风险程度与人口密度分布、地表遮蔽效果、地面障碍物高度分布、城市禁飞区的...

充气式返回舱迎风面真实气体效应
何青松, 孙素蓉
2025, 51(3): 816-823. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0093
摘要:

分别采用空气9组分化学非平衡模型和基于理想气体假设模型对充气式返回舱再入流场进行数值模拟,考察2种方法计算结果的差异,研究真实气体效应的表现形式,探究充气式返回舱真实气体效应与刚性返回舱真实气体效应存在差异的原因。研究结果表明:相比于理想气体假设,真实气体效应使激波位置更靠近壁面,激波后空气温度降低,壁面热流密度下降;在飞行高度为83 km处,激波后气体比热比高于1.4,空气发生解离反应,而在飞行高度为73 km处真实气体效应的作用较弱,激波后空气的比热比维持在1.4,空气仍以分子的形式存在;导致充气式返回舱与刚性返回舱在相同高度范围真实气体强弱差异的主要原因是充气式返回舱的阻重比相较于刚性返...

固化应力松弛对复材模具型面精度的影响
肖遥, 李勇, 李东升, 王磊, 江超
2025, 51(3): 824-832. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0109
摘要:

具有低温固化高温使用特点的复合材料工装预浸料,是制造航空航天高精度复合材料成型工装极具潜力的材料之一。为实现其低成本、高精度成型,模具用预浸料一般采用更为复杂的低温预固化和高温后固化组成的2步工艺。模具成型固化应力不仅影响模具初始型面精度,而且在模具热循环使用过程中还可能产生应力松弛,进一步引起模具型面精度变化,进而影响零件成型精度。本文针对碳纤维增强复合材料模具凹凸复杂型面特征,通过试验研究了固化成型阶段和热循环使用过程中模具型面精度变化规律及影响因素。试验结果表明:成型阶段的固化应力及其在使用过程中的应力松弛行为是造成模具型面精度变化的主要因素,且型面偏差随热循环使用周期的增加而逐渐趋于稳...

基于语义关系的单视图隐式场三维重建技术
徐岗, 靳炯超, 唐泽皓, 冷彪
2025, 51(3): 833-844. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0089
摘要:

随着对深度学习的深入研究,基于隐式场的三维重建技术成为三维领域的研究热点,隐式场重建相比于显式重建得到了更好的重建结果,但仍存在缺少语义信息、重建结果缺失局部特征等缺点。针对现有的隐式场重建中存在的语义信息缺失问题,对隐式场重建算法提出改进,相比于直接由隐式解码器恢复出整体模型,改进方法选择先重建模型的各个语义零件,再将各个零件进行拼接得到整体模型,进而提高隐式场三维重建的完整度。基于改进方法,提出基于语义关系的多分支隐式重建网络,并在多个国际通用三维模型数据集中与现有隐式场重建算法在5个类别的模型上利用多项评价指标进行定量测试,取得了优于当前隐式场重建算法的重建结果。

矩形微织构浮环气膜密封特性的方向效应
王世鹏, 丁雪兴, 力宁, 丁俊华, 张兰霞
2025, 51(3): 845-856. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0125
摘要:

为研究微织构的方向效应对浮环气膜密封性能参数的影响,选取矩形微织构孔为研究对象,基于气体润滑理论,建立该织构化流体动压润滑控制的理论分析模型并采用有限差分法对其进行求解,获得了密封间隙气膜的压力分布,以转速、压力、偏心率、织构深度为自变量,重点研究织构方向角对其密封性能参数影响的规律。结果表明:开设微织构的浮环密封浮升力随着转速、压力和偏心率的增大均可提高,但微织构孔深度的增大会导致浮升力下降。泄漏率随着转速、压力、偏心率和织构深度的增加而提高;但转速的升高对其泄漏率数值影响不大。气膜摩擦力随转速、压力和偏心率的变大而升高,随织构深度的增大而降低。矩形微织构在改善密封性能参数方面起着重要的作用...

丝网印刷石墨烯标签天线的不确定性分析
李凯, 沈志刚, 张晓静
2025, 51(3): 857-864. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0159
摘要:

石墨烯标签天线因具有价格低廉和环境友好的优势而有望替代金属标签天线。然而,石墨烯标签天线在制备过程中受到丝网印刷工艺和石墨烯油墨的影响,不可避免地引入不确定性,使得实际阅读距离与理论值不符。为指导包含不确定性的石墨烯标签天线的设计,使天线阅读距离处于特定范围内,提出一种基于区间分析的算法。通过分析天线理论公式,得到不确定性参数;根据制备经验,为每个不确定性参数估计区间范围,使用区间分析算法(包括区间数学建模和顶点法)计算阅读距离的上下限;通过实验测量了石墨烯标签天线的阅读距离,验证了所提算法。结果表明:所提算法可以有效地计算石墨烯标签天线的阅读距离区间,有助于石墨烯标签天线的实际使用,并为制造...

离子推力器外壳非预期放电抑制及热特性
李建鹏, 靳伍银, 赵以德, 代鹏, 张兴民
2025, 51(3): 865-873. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0162
摘要:

离子推力器非预期放电直接影响其工程应用可靠性,为降低推力器外壳与屏栅间的非预期放电频率,通过理论分析和试验的方法明确了非预期放电机制,综合考虑降低非预期放电频率和热设计开展了3种方案的外壳优化设计及热特性分析,搭建了外壳验证及热平衡试验系统。结果表明:高功率下非预期放电频率明显高于低功率,采用单面本色阳极化外壳方案后,5 kW工况下,推力器非预期放电频率从优化前6.90次/h降低到0.70次/h,3 kW工况下,从优化前的3.3次/h降低到0.20次/h,电连接器处测温最高温度为148.5 ℃,满足使用要求,不同外壳方案对热敏感性强的栅极组件温度影响较小,温差范围为5 ℃,推力器温度测试和热分...

THS功率回流问题分析及其解决方案
刘学武, 徐向阳, 黄河, 赵江灵, 李凯峰, 董鹏
2025, 51(3): 874-880. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0110
摘要:

分析丰田混合动力系统(THS)在高速工况存在的功率回流现象及其原因,提出一种解决其功率回流问题的混合动力机电耦合系统方案,即在THS的基础上增加一个制动器,不仅消除了功率分流现象,而且增加了一个发动机直驱模式,降低了燃油消耗。仿真对比2种系统在定速工况的油耗,发现增加制动器后,系统的90 km/h等速油耗改善了7.7%,120 km/h等速油耗改善了3.9%。此外,对2种系统分别在2个等速工况下的控制策略进行分析。结果表明:改进后的系统在采用发动机直驱模式时,避免了THS的功率回流问题,提高了系统效率,改善了整车油耗。

超临界压力碳氢燃料在增材制造通道中流动传热的实验研究
蔡磊, 肖颖, 韩怀志, 于瑞天, 罗文
2025, 51(3): 881-891. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0120
摘要:

针对超临界压力正癸烷在增材制造(AM)粗糙通道与机械加工光滑通道中的流动和传热性能差异进行对比实验研究。采用粗糙度仪获得AM通道和光滑通道的表面平均粗糙度分别为11 μm和 3 μm。考察不同系统压力(3 MPa、5 MPa和7 MPa)和壁面热流密度(0.29 MW/m2、0.32 MW/m2和0.35 MW/m2)工况下,2种通道摩阻系数f和努塞尔特数Nu在不同流量下的变化规律。结果表明:在选定的流量范围内,AM通道的fNu皆大于光滑通道,AM通道的f是光滑通道的2.8~3.5倍,Nu是光滑通道的1.7~2.3倍;增大系统压力会使AM通道的f降低,但却使光滑通道增加,而Nu在AM和光滑通...

融合注意力和多尺度特征的航空发动机缺陷检测
赵崇林, 朱江, 胡永进, 李祖泽, 王鹏举, 谢涛
2025, 51(3): 892-903. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0147
摘要:

航空发动机的结构完整性关乎飞行安全。目前基于孔探技术的航空发动机缺陷检测以人工操作为主。为提高检测精度和效率,提出一种融合注意力和多尺度特征的航空发动机缺陷智能检测算法,以辅助孔探工作。针对原始孔探图像中缺陷样本的类别不平衡问题,采用了一种基于几何变换和泊松图像编辑的多样本融合数据增强方法,丰富小样本图像并构建缺陷数据集。在基准网络YOLOv5中融入协调注意力模块(CA),以强调缺陷特征的提取,增强网络对缺陷目标和复杂背景的区分。在颈部网络中构建加权双向特征金字塔结构(BiFPN),以完成更高层次的特征融合,提升对多尺度目标的表达能力。将边界框回归损失函数定义为EIOU损失,实现对缺陷目标快速...

多约束下升力式再入飞行器可达域计算方法
冉云霆, 泮斌峰
2025, 51(3): 904-909. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0157
摘要:

针对升力式再入飞行器再入过程中的热流率、过载和动压受约束问题,提出一种多约束条件下的再入可达域计算方法。基于虚目标法建立了不考虑状态不等式过程约束的再入可达域最优控制模型;基于无过程约束问题的最优控制设计预测校正方法,将状态不等式约束转换为控制不等式约束;以X-33再入飞行器为对象完成数值仿真验证。数值仿真结果表明:与传统的依赖于平衡滑翔假设的“软约束”方法相比,所提方法可实现“硬约束”,即使飞行器在短时间内进行大幅度机动,各项过程约束仍能严格满足。

多谱自适应小波和盲源分离耦合的生理信号降噪方法
王振宇, 向泽锐, 支锦亦, 丁铁成, 邹瑞
2025, 51(3): 910-921. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0179
摘要:

为提高生理信号的质量和可靠性,将盲源分离和小波阈值方法进行耦合研究,提出了多谱自适应小波信号增强方法并与改进的盲源分离方法相结合进行降噪处理。为评估所提方法的有效性,使用小波变换中软阈值、硬阈值、自适应阈值3种方法计算信噪比(SNR)和均方根误差(RMSE)。结果表明:所提方法在软阈值下具有较强的适用性,增强后的信号软阈值相比硬阈值,SNR提升约44.2%,RMSE下降约28.8%,处理时间减少约1.4%。软阈值相比自适应阈值,SNR提升约706%,RMSE下降约16.7%,处理时间减少约3.0%。为对比软阈值下各参数差异,使用软阈值对原始信号、加噪信号和增强信号进行对比分析及归一化处理。结果...

新型复合式构型直升机气动干扰特性分析
梁家辉, 张夏阳, 招启军
2025, 51(3): 922-932. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0084
摘要:

综合共轴双旋翼直升机高悬停效率和操纵效率的特点及双推力螺旋桨复合式直升机高速前飞性能的优势,将共轴双旋翼应用到双推力螺旋桨复合式直升机上。以X3复合式直升机为基准,将单旋翼改为共轴双旋翼。为研究共轴双旋翼对复合式直升机气动特性的影响,建立全机快速配平方法,并在此基础上针对不同构型直升机开展气动特性分析。结果表明:相较于单旋翼构型,共轴双旋翼构型直升机空气动力学特性具有良好的对称性;在保持较好的高速前飞性能的情况下,共轴双旋翼复合构型可以显著提升悬停和低速飞行性能,悬停效率提升6.8%,100 km/h前飞速度下总需用功率降低23.1%;低速状态下共轴双旋翼对螺旋桨的气动干扰程度明显低于单旋翼构...

基于位置约束与注意力的低空无人机障碍物检测方法
唐友军, 缪存孝, 张贺, 李玉峰, 叶文
2025, 51(3): 933-942. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0090
摘要:

无人机(UAV)在低空领域广泛应用于电力巡检、搜救、侦察等任务,对飞行过程中的障碍物进行提前检测是完成既定任务的安全保障。为满足无人机低空飞行时对障碍物的检测精度要求及位置回归精度要求,提出一种基于位置约束与注意力改进的低空无人机障碍物检测方法。分析位置回归损失函数的不足并基于此提出分离尺度损失与融合方向约束的损失函数对回归过程进行优化;改进注意力机制CBAM提出双重注意力机制以强化特征抑制干扰,提高检测性能。实验结果表明:本文方法在mAP上提高了2.28%,在mAP@0.5:0.95上提高了2.7%,在检测精度和位置回归精度上都表现出了更好的低空障碍物检出性能。

基于学习算法的结构大变形预测及气动弹性分析
陈乔, 安朝, 谢长川, 杨超
2025, 51(3): 943-952. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0111
摘要:

大柔性飞行器在气动载荷作用下会产生较大的结构变形,动力学特性发生明显改变,准确的结构变形预测对大柔性飞行器设计及气动弹性仿真具有重要意义。几何非线性有限元等全阶结构模型仿真效率低,已有的非线性结构降阶模型(ROM)具有较高的仿真效率,但建立降阶模型的过程中需要大量样本数据。基于学习算法建立考虑几何非线性因素的大柔性结构静变形预测模型,利用均方根误差(RMSE)对该预测模型进行性能评估,论证几类学习算法在结构大变形预测中的适用性。结合结构大变形预测模型与曲面涡格法(VLM)提出一种新的几何非线性静气动弹性分析方法,兼顾计算精度与效率。采用所提方法计算单梁式机翼静气动弹性变形,对比仿真结果与风洞试...

基于监督对比学习的无线电引信干扰识别方法
钱鹏飞, 秦高林, 陈齐乐, 郝新红
2025, 51(3): 953-961. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0128
摘要:

连续波调频多普勒引信在战场上容易受到干扰,从而导致弹药早炸失去毁伤能力。为了提高调频多普勒引信对信息型干扰的抗干扰能力,实现多种干扰信号与目标回波的区分,提出一种基于监督对比学习的目标与干扰信号分类识别方法。该方法首先通过残差网络和自注意力机制搭建了主干网络;然后利用引入标签的方式改进了对比学习损失函数,实现了监督对比学习;最后采用中频信号搭建数据集,通过监督对比学习的方式来训练网络,从而实现对目标与干扰信号的分类和识别。仿真结果表明:该方法能够实现多种干扰种类与目标回波的识别,并且识别率能够达到98.7%。在低信噪比环境下的识别效果更为出色,在信噪比为−18 dB的环境下,仍然能有91.81...

轴压铝合金蜂窝圆筒整体稳定性研究
魏家睿, 吴琼, 吴伟, 李群智, 时红伟, 张虞
2025, 51(3): 962-972. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0135
摘要:

金属蜂窝圆筒结构常因轴压整体屈曲导致承载能力下降,对于其弹性屈曲问题目前已有大量研究,但在塑性屈曲问题方面的理论研究工作较少。为解决上述问题,基于蜂窝圆筒等效模型和Hamilton原理,推导了铝合金蜂窝圆筒承受轴压载荷作用时弹、塑性屈曲临界载荷的理论计算公式,并进行了轴压仿真分析和实验验证,利用理论公式讨论了蜂窝圆筒各尺寸参数对临界载荷的影响。结果表明:所提理论公式和仿真模型均能准确预测铝合金蜂窝圆筒的临界载荷,理论公式计算效率更高;圆筒质量变化±10%时,影响临界载荷的因素依次为面板厚度、圆筒半径、芯子厚度、圆筒高度;蜂窝圆筒的临界载荷与芯子厚度、面板厚度、圆筒半径近似呈线性正相关,与圆筒高...

基于深浅层特征融合的孪生网络目标跟踪算法
王子康, 姚文进, 薛尚捷, 司婷波
2025, 51(3): 973-984. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0137
摘要:

深度学习相关的目标跟踪算法在利用深浅层特征融合时,未考虑分类分支与回归分支的差异性,两分支均使用同一融合特征,不能同时满足各自分支的不同任务要求。依据分类分支与回归分支的不同任务要求与深浅层特征之间的关系,提出了一种新的特征融合方式用于视觉目标跟踪。将骨干网络中不同特征层的通道数按比例进行微调,分别形成适合分类分支与回归分支的融合特征。为验证所提特征融合方式的有效性,在基于SiamCAR算法的基础上进行优化,改变特征提取与融合方式,在UAV123、GOT-10K、LaSOT数据集上提高了2%~3%的精度。实验结果证明:所提特征融合方式是有效的,同时框架整体以75 帧/s的实时运行速率实现了良好...

单离子通道神经元电路的动力学分析方法
杨梓悦, 吴静, 李乐桐
2025, 51(3): 985-991. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0144
摘要:

神经网络是由大量神经元通过突触联结而成的复杂网络系统,神经元的合理建模与分析是理解神经网络的功能及动力学特征的关键,对于推动脑科学与类脑科学研究具有重要价值。利用细胞膜电容和钾离子忆阻器分别表征神经元对电荷的存储和记忆特性,在Hodgkin-Huxley单离子通道神经元经典电路模型的基础上建立介观电路模型。使用经典电路理论和介观量子电路理论,在给予正弦激励下推导神经元细胞膜电压的响应表达式。计算结果表明:神经元细胞膜电压峰-峰值和迟滞回线的面积随激励频率的增大先增大后减小。在经典电路模型中,神经元细胞膜电压峰-峰值和迟滞回线面积达到最大值的频率与外部激励源的幅值有关,而在介观电路模型中,其仅与...

基于改进NSGA-Ⅱ算法的不规则集装器装载优化
文淦, 袁雷峰, 王旭东, 毕军, 王永兴
2025, 51(3): 992-1004. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0149
摘要:

为贴合机舱内部弧形形状,实际集装器(ULD)多为不规则形状,实现机场货站不规则集装器的高效率装载,有利于提升航空货物运输的整体效率。在考虑货物容积限制等一系列实际装载约束下,建立以集装器容积利用率最大、装载货物数量最多和载重利用率最大为目标的不规则集装器多目标装载优化模型,并设计改进NSGA-Ⅱ算法对模型求解。以空间三向分割等原则构建启发式算法;采用NSGA-Ⅱ算法,进行交叉、变异、选择等操作,生成帕累托前沿集合;选出容积利用率最大的最优装载方案。实验结果表明:改进NSGA-Ⅱ算法在强异构货物装载条件下,仍能保持93.84%的高容积利用率;相比于初始NSGA-Ⅱ算法,所提的改进NSGA-Ⅱ算法...

前倾转变体无人机固定时间轨迹跟踪控制
窦磊, 李新凯, 张宏立, 王昊, 杨加秀
2025, 51(3): 1005-1017. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0152
摘要:

针对具有时变扰动的前倾转变体无人机轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于浸入与不变(I&I)理论和固定时间收敛理论的非奇异终端滑模控制方案。融合动态尺度因子设计一种基于I&I的时变扰动观测器;构造一种分段式的固定时间非奇异终端滑模面,消除滑模面的奇异性,并使系统状态在固定时间内收敛到平衡点附近小邻域内,且收敛时间的上界与系统的初始状态无关;基于Lyapunov稳定性理论证明系统的全局固定时间稳定性,并给出其收敛时间的上界。在2种实验场景下验证了所提控制方案的有效性和优越性。与传统的控制方法相比,所提控制方案使系统的收敛速度更快,抗扰动能力更好。

基于多轮次分布式拍卖的异构多任务分配算法
吕晔, 周锐, 李兴, 刘志恒, 邸斌
2025, 51(3): 1018-1027. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0156
摘要:

针对多机协同探测、攻击、评估等不同作战任务的分布式决策需要,建立了一种面向异构且具有时序约束任务的多轮次分布式拍卖算法。所提算法较为灵活地解决了不同能力无人机(UAV)之间具有复杂约束的分布式协同任务分配问题。在分布式任务分配框架中,每架无人机可实现分布式异步计算和异步通信,且能确保较好的求解效率和准确性。任务分配原则以就近分配为主,同时兼顾目标价值和时序约束,实现了在有限资源情况下对重要目标的优先分配,且使总的行程最短。仿真结果表明:在给定任意无人机和目标数量及无人机作战能力配置的情况下,所提算法均能得到较好的分配结果。

基于注意力机制的GRU-IKF场面滑行轨迹预测模型
刘雨生, 汤新民, 任宣铭
2025, 51(3): 1028-1036. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0164
摘要:

为解决机场场面滑行冲突、等待时间长等运行问题,保证场面安全的同时提高服务水平,增加机场吞吐量,针对机器学习模型性能依赖于良好数据集的现状,提出一种基于注意力机制、融合门控循环单元(GRU)和改进卡尔曼滤波算法(IKF)的场面航空器滑行轨迹预测模型。使用3个独立的门控循环单元网络来捕获航空器未来时刻的运动状态和时间上的依赖性,并引入注意力机制加强提取数据差异性特征的能力,学习输入到输出的映射关系;与改进后的扩展卡尔曼滤波器融合,将神经网络输出的结果整合到状态预测和更新过程,以提高预测轨迹序列的准确性。利用禄口机场航空器真实滑行轨迹对所提模型的有效性进行验证,仿真结果表明:所提模型能够对场面航空器...