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2025年 第51卷  第4期

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2025年, 第51卷, 第4期
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电子机械制动系统关键技术研究进展
赵立金, 杨世春, 曲婧瑶
2025, 51(4): 1037-1047. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0210
摘要:

电子机械制动系统(electro-mechanical brake, EMB)是真正意义上的纯线控制动,完全摒弃液压/气压装置,实现人车解耦、更高的响应速度、更精准的制动力控制,是高级别自动驾驶技术的理想制动执行机构,然而由于系统可靠性、功能安全及成本等原因仍未规模量产应用。分析EMB的技术发展现状及典型系统结构,比较线性自增力式和非线性增力式两大技术路线,介绍基于楔形自增力结构的电子楔式制动器(electronic wedge brake,EWB)及混合EMB系统,并探讨其在自动驾驶环境下的适用性。针对EMB系统关键技术,重点研究了系统架构、电控单元、通信架构、失效模式等冗余设计方案,以及无...

基于残差全局上下文注意和跨层特征融合的去雾网络
杨燕, 陈飞
2025, 51(4): 1048-1058. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0194
摘要:

基于深度学习的图像去雾算法通常在提取特征时使用传统的卷积层,容易造成图像的细节和边缘等信息丢失,提取特征时忽略图像的位置信息,融合特征时忽略图像原始信息,不能恢复出结构完整、清晰的高质量无雾图像。针对该问题,提出了一种基于残差全局上下文注意和跨层特征融合的去雾算法。对提出的残差全局上下文注意块串行得到残差组结构,并对网络的前2层(即浅层)进行特征提取,得到浅层丰富的上下文信息;引入坐标注意力,建立具有位置信息的注意力图,并将其应用于残差上下文特征提取,放置在网络的第3层(即深层),提取更深层次的语义信息;在网络中间层,通过跨层融合来自不同分辨率流的特征信息,增强深浅层的信息交换,达到特征增强的...

自适应不完备多视角聚类
陈梅, 马学艳, 张弛, 张锦宏, 钱罗雄
2025, 51(4): 1059-1073. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0178
摘要:

高质量的完备初始图能够有效提高不完备多视角聚类的性能,缺失值填充不恰当会导致初始图丢失数据潜在的结构,同时,各视角的仿射图融合不完全会造成学习到的一致表征缺失视角间的互补信息。为此,提出自适应不完备多视角聚类(AIM)模型。在初始图构建中,AIM模型采用有效视角的相似度均值来填充对应位置的缺失值,以获取数据更加完整的潜在结构,同时引入稀疏约束来提高模型对噪声的鲁棒性;在图优化过程中,引入低秩约束捕获数据的全局结构,通过谱约束增强类内数据间的紧密性,使仿射图具有更清晰的块对角结构,并引入一致性约束最小化各视角的仿射图与一致表征之间的差异来捕获视角间的互补信息,得到具有高鉴别特征的一致鲁棒表征图。...

基于RISC-V向量扩展的图像预处理加速方法
刘强, 尹蔚, 李凯
2025, 51(4): 1074-1084. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0208
摘要:

作为卷积神经网络(CNN)计算的前序步骤,图像预处理不可或缺又非常耗时。为加速图像预处理,提出一种基于RISC-V向量扩展的加速方法,对灰度化、标准化、高斯滤波等11种图像预处理算法进行加速。从计算模式上将11种图像预处理算法归为4类,并基于RISC-V向量扩展对各类图像预处理算法设计了加速方案;为进一步提高性能,新增6条自定义的向量指令,并通过修改编译器和设计硬件模块实现了6条自定义向量指令;使用现场可编程门阵列(FPGA)进行测试,并分析了向量处理器配置对性能和资源消耗的影响。结果显示:所提方法相比标量处理器实现了3.13~9.97倍的加速效果,可有效解决图像预处理在深度学习过程中的性能瓶...

基于DSGIoU损失与双分支坐标注意力的目标检测算法
马素刚, 李宁博, 侯志强, 余旺盛, 杨小宝
2025, 51(4): 1085-1095. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0192
摘要:

针对YOLOX算法中边界框回归损失效果有限和多尺度特征表示能力不足,导致检测结果不准确的问题,提出一种基于距离形状广义交并比(DSGIoU)损失与双分支坐标注意力的目标检测算法。在交并比(IoU)损失项的基础上,通过添加真实框与预测框之间的非重叠面积、中心点距离及宽高比3个惩罚项,优化边界框的回归收敛效果;通过平均池化和最大池化沿着2个方向对特征进行编码,获取方向感知信息和位置信息,从而对特征进行增强。为验证所提算法的检测性能,分别以网络大小为Tiny、S、M的YOLOX为基准,在PASCAL VOC和KITTI数据集上进行测试。实验结果表明:所提算法在PASCAL VOC数据集上的检测精度分...

颜色一致性的无人机航拍低光照图像增强算法
王殿伟, 刘旺, 房杰, 许志杰
2025, 51(4): 1096-1106. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0172
摘要:

针对无人机(UAV)在低光照条件下拍摄的图像存在亮度低、视觉效果差等问题,建立了无人机航拍低光照数据集,提出了一种颜色一致性的无人机航拍低光照图像增强算法。在亮度增强阶段,构建亮度增强网络(BENet)来增强图像的亮度,利用颜色学习网络(CNet)模块和金字塔颜色嵌入(PCE)模块将图像的颜色特征和内容特征相结合,避免增强后的图像出现颜色失真;在图像校正阶段,构建基于域转移的校正网络,使用自建的数据集训练网络,借助光照良好图像来校正亮度增强阶段增强后的图像,减少噪声对图像的影响,得到增强后的图像。实验结果表明:所提算法可提升图像亮度,避免出现噪声放大和颜色失真的问题,在客观指标上,整体优于对比...

基于新型趋近律的AABS积分滑模控制系统设计
徐萌, 李艳, 高洁, 徐海, 高冰
2025, 51(4): 1107-1116. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0185
摘要:

针对飞机防滑刹车系统(AABS)具有强时变性、强不可测性、内外干扰因素多的特点,提出一种变指数分数阶指数趋近律的AABS积分滑模控制(ISMC)方法。建立飞机着陆滑跑时系统的动力学模型;以提高系统快速性和鲁棒性为目标,引入变结构控制实现最佳滑移率和最大结合系数的跟踪问题;改进分数阶指数趋近律的积分滑模控制律,在抑制抖振现象的同时加快跟踪到最佳滑移率的速度;设计滑模观测器观测飞机速度,以减少存在的内外界非线性干扰;利用MATLAB仿真平台,对所提方法的可行性及有效性进行仿真验证。仿真结果表明:所设计的变指数分数阶指数趋近律的积分滑模控制器整体控制效果优于传统线性滑模控制器,滑模观测器可以精准估计...

基于融合卷积Transformer的航空发动机故障诊断
赵洪利, 杨佳强
2025, 51(4): 1117-1126. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0206
摘要:

航空发动机长期处于恶劣的气路环境下工作会面临腐蚀、侵蚀等问题,且故障参数特征不明显,因此,精准的航空发动机故障诊断方法对保证飞机安全运行具有重要意义。为提高预测准确性,提出了一种基于融合卷积Transformer的航空发动机故障诊断方法。利用自注意力机制提取有用特征,抑制冗余信息,并将最大池化层引入Transformer模型中,进一步降低模型内存消耗及参数量,缓解过拟合现象。采用基于GasTurb建模的涡扇发动机仿真数据集进行验证,结果与Transformer模型和反向传播(BP)神经网络、卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)等传统深度学习模型相比,准确率分别提高了6.552%和28...

基于混合整数规划的终端区柔性进场航迹优化
赵向领, 周志亮
2025, 51(4): 1127-1142. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0240
摘要:

随着航空运输量持续增长和空域容量日渐饱和,固定进场程序对航班调配缺乏灵活性,潜在冲突多、调配困难、等待时间长、碳排放量大等问题日趋凸显。综合考虑多航班在终端区的进场、进近、排序、汇聚等运行过程,提出和描述了基于柔性进场航迹优化解决方案。基于终端区和航空器运行特征,设计终端区航班进场时空离散网络栅格。以航迹和总飞行长度最短为目标,建立柔性进场航迹的混合整数规划模型,分别考虑网络栅格规则、航空器转弯特性、飞行冲突、安全间隔、航迹连续性等限制条件,以天津机场终端区为例,基于不同的交通密度等级和终端区入口时间窗,设置多组典型实验案例,使用商业求解器Gurobi对所建模型进行求解验证。结果表明:柔性进场...

基于用户调度的多无人机辅助通信系统资源优化
唐菁敏, 黄嘉琪, 王炳文, 宋耀莲, 虞贵财
2025, 51(4): 1143-1151. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0241
摘要:

为提高多用户移动通信下行无线传输系统的传输速率,提出一种基于用户调度和轨迹优化的多无人机(UAV)辅助通信系统资源优化算法。所提算法在满足用户调度、无人机总能耗和用户服务质量要求等约束条件下,以多用户总吞吐量最大化为准则建立优化问题。为解决该非凸问题,通过块坐标下降(BCD)法将原非凸问题分解成3个易于处理的非凸子问题,并通过引入松弛变量、一阶泰勒表达式、连续凸近似(SCA)等方法对子问题转换求解后交替迭代优化,得出原非凸问题的近似次优解。仿真结果表明:所提算法能有效地提高系统总吞吐量,并且在单、多无人机通信系统下均具有良好的收敛性。

基于SSA-IWT-EMD的滚动轴承故障诊断方法
雷春丽, 焦孟萱, 樊高峰, 刘世超, 薛林林, 李建华
2025, 51(4): 1152-1162. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0174
摘要:

针对小波阈值降噪不充分及经验模态分解(EMD)特征频率提取不明显的问题,提出一种基于麻雀搜索算法-改进小波阈值-EMD(SSA-IWT-EMD)的滚动轴承故障诊断方法。引入2个调节因子,提出一种IWT函数,克服了传统软硬阈值的缺点,并运用SSA对其各参数进行全局寻优,实现滚动轴承信号降噪。提出一种综合指标P对EMD产生的分量进行选取重构,突出信号的故障特征信息。采用包络谱分析实现轴承的故障诊断。仿真和实测结果验证了所提方法的有效性;同时与单一指标选取分量的方法及文献方法进行对比,说明了综合指标P和所提方法具有更强的降噪能力及特征提取能力,包络谱幅值及倍频成分更明显,可以更好地实现对滚动轴承的故...

直驱泵阀协同式线控制动单元压力串级控制
谭草, 于鹏, 李波, 陆佳瑜, 任云云
2025, 51(4): 1163-1171. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0216
摘要:

针对分布式制动及高级别自动驾驶的需求,设计一种直驱泵阀协同式线控制动单元,通过电磁直线执行器直接驱动的液压泵与主动阀协调实现轮缸压力调节。为实现压力的精确控制,建立面向控制的系统动力学模型,提出一种基于外环轮缸压力控制和内环直驱泵活塞位置控制的串级控制方法。外环设计了滑模控制器提高响应速度,内环设计了自适应积分鲁棒控制器以减小参数不确定性和时变干扰的影响,证明了所提方法李雅普诺夫稳定。结果表明:直驱泵阀协同式线控制动单元为分布式制动提供一种可行的新方案,所提方法可以进一步提高制动压力的调节速度与控制精度。

基于MDAM-GhostCNN的滚动轴承故障诊断方法
郭俊锋, 谭宝宏, 王智明
2025, 51(4): 1172-1184. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0224
摘要:

针对传统故障诊断方法特征提取不充分、计算复杂及在变工况下识别准确率低的问题,提出一种基于混合域注意力机制(MDAM)-GhostCNN的滚动轴承故障诊断方法。采用马尔可夫转移场(MTF)将轴承振动信号转化为具有时间相关性的二维特征图;利用Ghost卷积计算精简的优点,构造出GhostCNN;设计一种MDAM,使网络从通道和空间2个维度充分捕获特征信息,实现特征通道间相互依赖的同时让网络有效关注特征空间信息。由此,构建出MDAM-GhostCNN模型。将MTF二维特征图输入到MDAM-GhostCNN模型中进行训练并输出诊断结果。采用凯斯西储大学和江南大学(JNU)轴承数据集进行实验验证,并对其...

基于多层域适应的无标签数据故障诊断方法
王进花, 刘瑞, 曹洁
2025, 51(4): 1185-1194. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0166
摘要:

在工业生产中,由于源域数据和目标域数据分布有差异且有标签的故障数据量较少,以至于现有的域适应轴承故障诊断方法大多精度不高。基于此,提出多层域适应神经网络(MDANN)故障诊断方法,用于无标签数据的滚动轴承故障诊断。使用小波包分解与重构(WPT)对原始振动信号进行处理,以降低信号冗余并避免关键信号特征遗失;利用多核最大均值差异(MK-MMD)算法对输入特征值进行差异计算,并通过反向传播更新多层域适应神经网络的参数,使其能够提取域不变特征;为保证无标签目标域数据可以正常参与网络训练,使用最大概率标签作为真实标签的伪标签策略,解决目标域无标签数据无法训练问题,增强模型可靠诊断知识的获取。采用2个公开...

基于结构参数分析的Gyroid换热器性能
杨晓军, 张雪丽, 李沛燃
2025, 51(4): 1195-1204. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0245
摘要:

为研究三重周期极小曲面(TPMS)在空气-燃油换热器中的流动换热特性,分析结构参数对换热器性能的影响。采用田口方法,针对壁厚、晶格大小和偏移尺寸3个结构参数,对努塞尔数和摩擦系数进行综合评估,并与参考的螺旋套管(TTHC)换热器性能进行对比。研究得出各个结构参数影响Gyroid换热器努塞尔数和摩擦系数方面的主次顺序,并利用矩阵分析法,确定了最优方案。结果表明:对于热侧出口温度,TTHC换热器比参考的Gyroid换热器最高降低13.13 K;对于压降,TTHC换热器比参考的Gyroid换热器降低3.02 kPa;对于性能评估系数,热侧通道最高为14.72,冷侧通道最高为0.78。

基于相邻特征融合与特征解耦的一阶段目标检测
郑剑, 贺朝辉, 于祥春
2025, 51(4): 1205-1214. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0249
摘要:

针对目标检测中特征金字塔网络(FPN)造成的大尺度目标检测精度下降及目标检测2个子任务所需语义特征不一致问题,提出一种基于相邻特征融合(AFF)与特征解耦的网络(AFFDN)模型。该模型中的AFF模块通过多对一连接引入更短的梯度回传路径,缓解了大尺度目标梯度消失的问题;AFF模块通过共享参数和偏移量,有效减小了模型参数量,并增强了多尺度特征语义一致性;相比于基于神经架构搜索的FPN(NAS-FPN),AFF参数量更小、性能增益更显著。AFFDN模型中的特征解耦模块(FDM)通过动态感受野和全局注意力,在感受野-通道-空间3个维度上进行细粒度特征解耦,为不同分支生成特有的任务相关特征,进而提高目...

基于Trans-Attention的飞行区航空器监视数据融合方法
王兴隆, 尹昊, 丁俊峰
2025, 51(4): 1215-1223. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0234
摘要:

针对飞行区航空器单一监视源存在监视精度低、位置跳变的问题,提出一种基于Transformer和注意力机制的航空器监视数据融合方法。利用Transformer的编码器结构分别对各监视源数据进行特征提取,通过注意力机制对不同监视源赋予权重值,经过全连接网络进行回归计算,获得最终的融合结果。选取场面监视雷达(SMR)和广播式自动相关监视(ADS-B)系统的监视数据作为融合源,多点定位(MLAT)数据作为真实标签,实验结果表明:所提方法有效降低了单一监视源的监视误差,且融合效果优于基于注意力机制的长短期记忆网络、循环神经网络和扩展卡尔曼滤波融合方法,平均绝对误差分别提升了2.81%、16.73%和35...

面向卫星星座的多地面站系统链路分配策略
姜逸飞, 何婉霞, 刘文正, 吴树范, 魏骁, 莫乾坤
2025, 51(4): 1224-1233. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0177
摘要:

针对大规模卫星星座开展通信资源的研究,随着多个低轨星座的成功构建,标志着大规模卫星星座的商用化已经开始。这类大规模卫星星座可以同时兼顾低时延、广覆盖和大流量的优点。高效利用地面站资源成为大规模卫星星座研究的技术瓶颈,针对该问题,提出多星及多站拓扑结构,并结合链路时间资源,提出星地链路时间模型。同时,提出时隙插入策略,以多地面站的整体链路效能作为优化目标,得到多星及多站链路时间表。通过与随机策略和贪婪策略的性能对比,验证了所提策略的可行性和优越性。

TBO模式下基于复杂网络的空中交通复杂性分析
彭娅婷, 温祥西, 吴明功, 杨志伟, 王楠
2025, 51(4): 1234-1244. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0231
摘要:

由于依据统一间隔标准构建的复杂网络未考虑机型运行的差异性,不能满足基于航迹运行(TBO)下空中交通复杂性分析的精细化要求。为解决该问题,提出一种基于复杂网络区分不同机型的空中交通复杂性分析模型。建立不同机型侧向飞行安全间隔模型,构建航空器精准保护区,优化飞行冲突网络中航空器连边的判定依据。飞行冲突判断在考虑航空器航向和速度等信息的基础上,关注航空器的不同性能与状态,使飞行冲突网络能够更加贴近TBO的运行模式。通过实验仿真TBO运行环境,同时利用厦门高崎国际机场雷达数据进行验证。结果表明:所提模型较改进前的飞行冲突网络,能够精细化航空器间的水平安全间隔标准,降低空域的复杂度,减轻管制员工作负荷,...

小腔对排气活门快速调压能力的影响
吴豪, 刘猛, 王浚
2025, 51(4): 1245-1254. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0248
摘要:

飞机座舱进气流量冲击情况下,气动式座舱压力调节系统(PCPCS)可能由于动态调节速度不足而导致座舱压力尖峰,进而出现“压耳”问题。基于此,对PCPCS的工作原理开展分析,指出小腔可能对排气活门的快速运动产生阻碍。建立PCPCS的动力学模型,描述排气活门中控制腔(A腔)和小腔(B腔)的工作状态;开展PCPCS在座舱进气流量冲击下的动态工作仿真,定量展示排气活门的动态工作特征和活门芯的受力变化;讨论小腔定径孔直径、小腔顶部直径、小膜片直径对排气活门应对座舱进气流量冲击的影响。仿真结果表明:适当增大小腔定径孔直径有助于提升排气活门响应速度,小腔顶部直径对排气活门运动速度没有显著影响,减小小膜片直径对...

翼伞翼型非定常气动特性数值模拟研究
王震, 钟伟, 王同光, 李旭东, 张红英
2025, 51(4): 1255-1266. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0184
摘要:

翼伞的非定常气动特性关乎飞行稳定性和飞行安全,是一个值得深入研究的问题。采用计算流体力学(CFD)方法对迎角动态变化下的翼伞翼型开展非定常数值模拟,分析平均迎角、迎角振幅和缩减频率对翼伞翼型非定常气动力和流场形态的影响。结果显示:平均迎角、迎角振幅和缩减频率3个参数中的任一个增大,都导致翼伞翼型气动力的非定常性显著增强;平均迎角与迎角振幅共同决定翼型迎角动态变化的范围,显著影响翼伞翼型的动态失速特性;缩减频率的变化对翼伞翼型的升力迟滞效应产生影响,最大升力系数随缩减频率的增加而呈线性增大。流场分析表明:翼伞翼型迎角动态增大阶段的非定常效应,延缓了翼型流动分离的发生,并使分离涡紧贴上翼面呈扁平形...

基于不确定理论的网络时间可靠性评估方法
马骥, 李瑞莹, 张清源, 康锐
2025, 51(4): 1267-1276. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0191
摘要:

针对现有的网络时间可靠性评估方法往往只考虑固有不确定性的影响,而忽略由于故障信息不足而导致的认知不确定性对可靠性评估结果影响的问题,提出一种基于不确定理论的新方法。根据网络可靠性关注的节点范围,设计了单节点对和多节点对时间可靠度两类度量参数,提出了扩展不确定网络模型可直接实现对节点和链路上的认知不确定性特征建模,并进一步设计了基于最可靠路径和最可靠扩展不确定子网络的单节点和多节点对时间可靠度算法。分别以一个六节点网络、中国教育和科研计算机网(CERNET)骨干网络为例,应用所提方法实现了2种时间可靠性指标的评估,验证了所提方法的正确性和有效性。

不同气体模型与滑移边界模型下升力体摩阻热流预测
严攀, 李沁, 黄潇, 郭晓明, 翁谊辉, 尤延铖
2025, 51(4): 1277-1291. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0209
摘要:

针对高超声速升力体外形的摩阻、热流预测问题,采用所发展的三阶精度本质无波动格式,研究了不同气体模型(完全气体、平衡气体)、滑移边界模型(M-S、Le)和来流条件(高度、马赫数和壁面温度)对摩阻、热流等预测的影响。研究采用不同滑移边界模型和气体模型,对双马赫反射问题及典型高超声速绕流问题绕流进行了数值模拟与分析。结果表明:高保真气体模型、滑移边界模型和高精度计算格式能够使高超声速问题计算具有更好的精度。在此基础上,开展了不同高度、马赫数和壁温的高超声速升力体绕流数值模拟与分析,综合分析了滑移边界模型和气体模型对摩阻、热流等预测的影响。结果表明:不同气体模型之间的结果存在较大差异,平衡气体模型预示...

3种六自由度动力下降凸优化制导方法
王驰, 刘伟, 高扬
2025, 51(4): 1292-1303. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0235
摘要:

飞行器动力下降软着陆的一个关键技术在于实时求解六自由度(6-DoF)动力下降制导问题,该问题可以描述为多约束条件下的燃料最省轨迹优化问题。选取飞行时间、时间替代变量、轨迹高度3种自变量建立3种优化模型,将原始轨迹优化问题转化为序列凸优化可解形式进行迭代求解,形成了3种在线制导方法。比较3种制导方法在收敛性、实时性、最优性及求解精度上的差异,结果表明:3种制导方法均能求解六自由度动力下降问题;自变量为飞行时间的制导方法计算时间最短且燃料消耗最少,但需要预先确定动力下降飞行时间;基于其余2类自变量的制导方法能够优化动力下降飞行时间,但均为次优解,且计算时间显著增加;相同离散点数量下3种方法的求解精...

运载火箭发射过程中的最大气动载荷预测方法
程胡华, 武帅, 姜祝辉, 张入财
2025, 51(4): 1304-1312. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0237
摘要:

火箭发射前3 h的最大气动载荷是决定能否按计划发射的重要指标之一,该值与发射时刻的最大气动载荷差异特征研究极少。通过对2014年12月—2019年12月的时间间隔3.5 h内最大气动载荷差异特征进行分析,发现6.29%样本数的最大气动载荷绝对差超过了500 Pa∙rad,主要是由于3.5 h内高空风出现异常增大、异常减小导致的,若未提前发现该变化特征,则可能会影响火箭的飞行安全。针对绝对差超过500 Pa∙rad的样本,通过建模订正可得到更接近发射后0.5 h最大气动载荷值,绝对差由713.08 Pa∙rad减小到398.22 Pa∙rad,相对误差由29.02%减小到16.32%,相关系数由...

基于卷积神经网络的星载粒子鉴别平台及应用
白超平, 张珅毅, 张鑫, 孙越强, 张帅, 王子婷
2025, 51(4): 1313-1323. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0171
摘要:

空间辐射粒子的准确鉴别对科研和工程应用至关重要。现有的粒子鉴别方法,包括探测器望远镜法、静电分析飞行时间法、飞行时间能量法及波形分析能量法,已经在实际应用中取得了良好的效果。结合卷积神经网络(CNN)强大的特征提取与分类能力,有望进一步提升粒子能量测量和种类鉴别的精度。基于空间环境探测载荷常用环境,提出一种用于构建在轨CNN粒子鉴别平台的方法,实现粒子种类鉴别。构建了多维度的输入数据集,借助软件平台完成模型的训练与权值的导出,并通过硬件平台完成波形的推断与数据集的扩充。利用建立好的鉴别平台对实际测试得到的中子和伽马波形数据进行训练和测试,并分析软硬件平台鉴别的准确度,完成了平台的验证工作。鉴别...

基于时频重排算法的LPI雷达信号识别
姬丽彬, 朱岩, 崔天舒, 王栋, 黄永辉
2025, 51(4): 1324-1331. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0218
摘要:

针对低截获概率(LPI)雷达信号在低信噪比(SNR)情况下识别效果不理想、网络模型复杂的问题,提出一种基于时频重排和多尺度残差网络的LPI雷达信号识别方法。该方法以魏格纳-维尔分布(WVD)为基础,通过时频重排算法提高信号的聚集性,得到信号的时频分布图像,输入到多尺度残差网络中完成信号的分类。通过构建多径莱斯衰落信道完成复杂电磁环境仿真,实验结果表明:所提方法在SNR为−8 dB时,对Costas、Frank、P1~P4等13类LPI雷达典型调制样式能达到94%的识别准确率,相比其他方法在低信噪比下具有更好的识别性能。

基于奇异值方法的推力矢量/气动舵飞机复合控制律参数优化方法
阮仕龙, 董哲, 孙尧, 曲晓雷, 霍少泽
2025, 51(4): 1332-1341. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0227
摘要:

推力矢量/气动舵布局的先进飞机存在显著的控制耦合问题,传统的单回路控制参数设计方法在该场景下无法兼顾多控制回路的性能。因此提出一种基于回差矩阵奇异值的控制律参数优化方法,利用时域控制性能指标确定控制参数优化区间,在此基础上用奇异值方法衡量多输入多输出(MIMO)系统的稳定裕度,并建立相应的最优目标函数,从而对控制器参数寻优。采用数值仿真验证了该方法的可行性,结果显示所设计的控制参数优化算法相较于传统单回路控制参数设计方法具有更好的时域控制性能与更大的系统稳定裕度。

基于鲁棒最优滑模的非充气轮胎驱动车辆稳定性控制
李田, 赵又群, 徐涛, 沈亚伟, 林棻
2025, 51(4): 1342-1351. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0238
摘要:

机械弹性电动轮是一种新式非充气轮胎,具有防爆、防胎刺等优点,文章中基于匹配该电动轮的分布式汽车,提出了一种鲁棒最优滑模(ROSM)控制策略,以便提高车辆转向时的横摆稳定性。针对线性二自由度模型,为实现最优控制采用线性二自由度调节器(LQR),输出初始的附加横摆力矩;考虑到实际行驶中车辆状态是复杂的非线性系统,建立包含不确定参数的车辆动力学模型,并在初始最优控制量的基础上设计一种鲁棒积分滑模控制器,该控制器对不确定参数与外部干扰具有良好的鲁棒性,且仍能实现最优控制;通过MATLAB/Simulink和Carsim联合仿真,对控制方法进行仿真验证,结果表明:双移线工况中,ROSM控制下横摆角速度的...

月面应急直接上升交会轨迹快速规划方法
班焕恒, 周聪, 闫晓东
2025, 51(4): 1352-1366. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0160
摘要:

当月面探测器出现某些突发状况而需要返回环月轨道器或地球时,上升器需具备自主规划出合适的应急上升交会轨迹的能力。以上升交会时间最短为目标函数,基于序列二阶锥规划方法,建立直接上升交会轨迹优化模型,并构建求解直接上升交会轨迹优化问题的凸优化算法。为提高计算效率,对内点法进行定制化改进,主要改进有:线性方程组求解过程定制化改进;内点法热启动;二阶锥规划子问题求解精度动态调整。仿真结果表明:所提月面应急上升交会轨迹优化方法可实现上升器的快速上升交会。与采用通用内点法求解器的传统序列二阶锥规划方法相比,在求解精度不变的情况下,所提的序列二阶锥规划问题求解加速方法可达到9.5倍左右的加速比。综合运用所提方...

多智能体仿射编队机动控制的有向交互拓扑优化设计
马苏慧, 张栋, 王孟阳, 王庭晖, 刘送丹
2025, 51(4): 1367-1376. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0180
摘要:

研究了多智能体仿射编队机动控制的有向交互拓扑优化设计问题。考虑信息交互成本、信息传播能耗等优化指标,建立了包含拓扑结构构造和权重配置的仿射编队机动有向拓扑优化模型;针对仿射编队机动拓扑结构构造,提出了有向k根图的检测方法,实现了有向信息交互拓扑的d+1根约束求解,并设计了一种改进NSGA-II的拓扑结构构造优化算法,以二维空间中7个智能体的编队为例进行仿真验证,结果表明:改进NSGA-II的拓扑结构构造优化算法具有更好的优化效果,能够有效地为仿射编队机动控制提供多种可行的有向交互拓扑,并且所生成的交互拓扑能够满足有向d+1根图的要求。

基于异常点重构的调频引信抗扫频干扰方法
段乐帆, 郝新红, 陈齐乐
2025, 51(4): 1377-1384. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0199
摘要:

针对调频引信对抗扫频式干扰的问题,提出一种基于异常点重构的调频引信抗扫频干扰方法。该方法基于迭代滤波分解(IFD)算法,将引信中频信号分解为本征模态函数(IMF)分量;扫频干扰在IMF分量中表现为异常点,对IMF分量进行异常点检测与消除,并利用长短时记忆(LSTM)网络构建数据重构网络模型,对异常点部分进行数据重构,可以实现对扫频干扰的抑制。通过仿真验证了所提方法的有效性,结果表明该方法提高了调频引信对抗扫频式干扰的能力。

基于深度强化学习的离散状态转移算法求解柔性作业车间调度问题
朱家政, 王聪, 李新凯, 董颖超, 张宏立
2025, 51(4): 1385-1394. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0211
摘要:

柔性作业车间调度问题(FJSP)作为一种在实际生活中应用广泛的调度问题,对其智能算法具有重要价值。为了解决FJSP,以最小化最大完工时间为优化目标,提出了一种基于近端策略优化的离散状态转移算法(DSTA-PPO)。DSTA-PPO具有3个特点:考虑到FJSP需要同时对工序排序、机器分配同时进行调度安排,结合工序编码和机器编码,设计了一种能够充分表达当前调度问题的状态特征;针对工序排序、机器分配设计了多种基于关键路径的搜索操作;通过强化学习的训练,能够有效地引导智能体选择正确的搜索操作优化当前的调度序列。通过基于不同数据集的仿真实验,验证了算法各环节的有效性,同时在相同算例上以最小化最大完工时间...

岸基GNSS-R码测高反演模型
宁保蛟, 王娜子, 荆丽丽, 高凡, 孔亚慧, 贺匀峤
2025, 51(4): 1395-1403. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0213
摘要:

全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R)海面测高作为GNSS技术应用领域之一,其凭借全天时、低成本、高时空分辨率等特点在海洋遥感领域占据极大的优势。但受GNSS码片宽度的限制,岸基GNSS-R码延迟海面测高的最优精度仅为分米级,难以满足大地测量学领域对海面高的精度要求。提出利用傅里叶级数拟合法对码延迟测高结果进行优化,并于山东省威海市开展GNSS-R码测高实验进行验证,分别对QZSS L2C信号、QZSS L5信号及GPS L5信号的码延迟测高结果进行拟合处理并计算反演精度,对比原始测高结果发现:3段不同时长的原始测高结果经过傅里叶级数拟合优化后,其均方根误差(RMSE)从70~90 cm提升...

融合LBP与并行注意力机制的微表情识别方法
李帅超, 李明泽, 孙嘉傲, 卢树华
2025, 51(4): 1404-1414. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0215
摘要:

针对面部微表情变化强度弱、背景噪声干扰及特征区分度较小等问题,提出了一种融合LBP与并行注意力机制的微表情识别网络。该网络将RGB图像输入密集连接改进的Shuffle Stage分支提取面部全局特征,增强上下文语义信息关联;将LBP图像输入多尺度分层卷积神经网络构成的局部纹理特征分支,提取细节信息;双分支特征提取后,在网络后端引入并行注意力机制提高特征融合能力,抑制背景干扰,专注微表情特征兴趣区域;所提方法在CASME、CASME II和SMIC等3个公开数据集上进行了测试,识别准确率分别达到了85.18%、74.53%和81.19%;实验结果表明,所提方法有效提高了微表情识别准确率,优于当前...