北京航空航天大学学报

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吴志刚, 杨超

2006, 32(04): 373-376.

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为了有效实现跨音速气动伺服弹性的分析与综合,应用Volterra级数理论建立了一种跨音速非定常气动力状态空间建模方法.小扰动假设下的跨音速非定常气动力可以近似地表示为一阶Volterra级数的形式.通过CFD(Computation Fluid Dynamics)技术计算得到由结构变形产生的非定常气动力阶跃响应可辨识出Volterra核,由此得到频域的广义非定常气动力影响系数.利用气动力有理函数拟合,得到气动弹性状态空间模型.为验证气动力建模的有效性,以后掠机翼为例进行颤振计算.结果表明,Volterra级数方法得到的非定常气动力模型能够反映一定的跨音速气动特性,颤振计算与CFD-CSD(CF...

柔性航天器IPACS建模与动力学分析

张军, 徐世杰

2006, 32(04): 377-381.

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摘要:
利用拟坐标下的拉格朗日方程和动量矩定理,建立了带变速控制力矩陀螺群(VSCMGs,Variable Speed Control Moment Gyroscopes)的柔性航天器的能量/姿态一体化控制系统(IPACS, Integrated Power/Attitude Control System)的动力学模型,该模型适合于姿态控制律设计及VSCMGs操纵律设计.采用动量管理和VSCMGs构型选取相结合的方法,有效地避免了VSCMGs设计时可能出现的奇异问题.分析了采用VSCMGs的柔性航天器IPACS中的动力学耦合问题,并以某大型航天器为例进行了数值仿真.分析和仿真结果显示出,当VSCMGs...

基于PIC方法的离子发动机光学系统粒子模拟

刘畅, 汤海滨, 顾佐, 江豪城

2006, 32(04): 382-386.

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采用单元内粒子(PIC, Particle-In-Cell)方法对离子发动机光学系统进行了等离子体粒子模拟.PIC方法可有效地对等离子体进行粒子模拟,其中电场求解采用SOR(Successive Over Relaxation)方法,离子加速方法采用蛙跳格式.推进剂采用氙,模拟粒子为单核离子.模拟得到了栅极间电势分布、电场强度分布及栅极间氙离子数密度分布.计算结果表明,在所取的光学系统电压参数和几何参数下,粒子束能够顺利通过栅极孔,不会撞击到栅极孔壁上.粒子模拟为今后开展离子发动机光学系统腐蚀机理分析及寿命评估提供了有效的数值方法.

DSMC方法中的自适应当地时间步长法

杜永乐, 阎超

2006, 32(04): 387-390.

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理论分析表明,Laux提出的DSMC(Direct Simulation of Monte Carlo)方法中的当地时间步长法尽管能够显著缩短流场达到稳定所需的CPU计算时间,提高DSMC程序的运行效率,却存在仿真分子运动和碰撞计算复杂,并需要耗费额外计算机内存的缺憾.对Laux的方法中仿真分子的运动处理时机提出了改进,并改变了其碰撞抽样方法,从而简化了仿真分子的运动和碰撞计算处理,避免了额外的计算机内存消耗.应用改进后的自适应时间步长法,对圆柱的稀薄气体绕流进行了采用和未采用改进的自适应当地时间步长法的对比计算.结果表明,改进后的自适应当地时间步长法能明显缩短流场达到稳定所需的计算时间,对流...

武装直升机红外辐射计算中多重遮挡处理

陈海涛, 卞恩荣

2006, 32(04): 391-394.

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针对武装直升机红外辐射计算中任意方向上可视净面积求取问题,提出了一种基于随机模拟的遮挡处理方法.该方法利用曲面造型方法建立直升机的三维模型,并将其离散为四边形面元,采用翼边拓扑结构描述直升机外形的数学模型.在此基础上,基于可见性测试、深度测试和遮挡测试原理对空间多边形面元进行遮挡判断,求出其遮挡面元集,再利用随机变量的统计方法对该多边形进行遮挡计算,求得净面积.对某型武装直升机和简单形体的计算表明,通过合理划分面元数和选取随机点数, 简单目标计算误差可以控制在5%以内,复杂目标可以控制在工程精度要求内.该方法已应用于武装直升机红外辐射特性计算软件中,应用表明该方法稳定、可靠,适于工程分析.

射频接收机系统级建模中的噪声谱分析

王琼, 苏东林, 谢树果, 戴飞

2006, 32(04): 395-398.

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摘要:
提出了一种在有限的系统参数下进行射频接收机系统建模时,各子电路噪声参数的分析和计算方法.从噪声功率谱的等效计算出发,给出了加性高斯白噪声通过有噪线性电路的分析方法.以一通信电台为例进行了分析计算,在给定有限的系统参数(信噪比,灵敏度,增益等)下分析出合理的各子电路的噪声参数,并进行建模仿真验证,理论结果与仿真结果较好吻合,表明了分析方法的有效性.该噪声功率谱的等效分析计算方法对射频系统建模有很好的指导作用.

基于区域小波变换的序列显微图像融合

姜志国, 韩冬兵, 薛斌党, 周孝宽

2006, 32(04): 399-403.

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利用图像处理技术实现序列显微图像的融合显示是解决显微成像焦深有限的有效方法.针对空域融合算法在处理离焦步长较大和透明显微图像时存在的块效应和重影现象,基于图像像素间高度的相关性和小波变换多分辨率分析的特点,提出了一种基于区域小波变换的序列显微图像融合算法:在小波变换域内进行序列显微图像融合时,不同频段选择不同的融合算子;在确定融合的小波系数时,不仅考虑到相应位置的小波系数,还考虑了与它相邻的小波系数,使得融合后图像克服了空域算法存在的块效应和重影现象.同时,研究了不同的小波滤波器对图像融合质量的影响.实验证明,该方法具有很好的融合效果.

基于积谱的雷达目标高分辨率距离像识别

郭尊华, 李少洪

2006, 32(04): 404-406.

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针对飞机目标的识别问题,将一种用于语音识别中的积谱特征引入雷达目标一维距离像识别领域.积谱定义为功率谱与群延迟的乘积,该特征能够充分利用目标一维距离像的幅度谱与相位谱信息.在目标分类阶段,选择基于弹性传播(RPROP)算法的多层前馈神经网络作为分类器.利用4种飞机模型的重点散射源二维分布测试数据和频率步进法得到目标的一维纵向距离像,对距离像积谱的分类性能进行了测试,结果表明基于积谱的特征对于一维距离像具有较高的识别率,并具有较好的抗噪性能.

正弦振动条件下原子钟的频率稳定度分析

曹昱, 吕善伟, 冯克明, 党群

2006, 32(04): 407-411.

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振动对原子钟(原子频标)的影响可分为对原子谐振的影响、对伺服环路的影响和对晶体振荡器(晶振)的影响.在振动频率范围内,晶振的输出相位噪声只与晶振的加速度灵敏度、峰值加速度和振动频率有关,与静态相位噪声没有关系,但在振动频率范围之外,晶振的输出相位噪声就是其静态相位噪声. 由原子钟的稳定性传递到输出晶振的频率稳定度公式,就可通过伺服环路把晶振的振动分析融入到原子钟的振动分析之中.利用相位噪声转换为阿仑方差的积分公式,根据留数定理推导出直接计算阿仑方差的解析表达式, 得到增加伺服环路带宽可以有效抑制振动对原子钟频率稳定度影响的结论;分析了通过减振和选择加速度灵敏度较小的晶振这2种方法改善原子钟振动...

周期性结构在毫米波波导同轴转换中应用

周焱, 苏东林

2006, 32(04): 412-416.

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摘要:
波导同轴转换连接器是微波、毫米波通信和测试中非常重要的器件.基于PBG(Photonic Band-Gap)和阶梯阻抗变换结构在导波系统中对电磁波传播性能的影响,探讨和研究了将这2种周期性结构应用在8 mm波导同轴转换连接器的设计中的情况,通过在同轴腔内导体介质支撑垫中布置二维PBG结构抑制同轴部分横向溢散的电磁波,通过在波导腔体内增加阶梯阻抗结构,改善阻抗变换效率,提高波导同轴转换器件的传输性能.仿真和实验证明了这种PBG/阶梯阻抗变换结构在毫米波波段同轴波导转换设计应用中的有效性,改善了系统的性能及稳定性,在不增加通常的调谐器件情况下,在较宽的频带范围内有效降低了驻波比.

一种基于DCT的SAR图像自聚焦算法

马仑, 廖桂生

2006, 32(04): 417-420.

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研究了一种基于离散余弦变换(DCT, Discrete Cosine Transform)的SAR(Synthetic Aperture Radar)图像自聚焦算法.该方法从复图像域出发,通过在距离压缩相位历史域引入相位误差模型,改变图像的聚焦程度直至一维像的DCT序列在高序数区域的权值达到最大,从而完成误差校正.同相位梯度自聚焦算法相比,该方法无需在图像域分离出强点目标,因此特别适用于无任何明显特征的图像.由于DCT存在快速算法,使得该自聚焦算法计算量较少,更易实现.实测数据及仿真数据的成像结果证明了此方法的可行性.

太阳X-EUV成像望远镜波长选择装置

张鑫, 苏东林, 李保权, 韦飞

2006, 32(04): 421-425.

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太阳X射线-极紫外射线(X-EUV,X rays-Extreme Ultraviolet)成像望远镜是我国专门服务于空间天气预报研究的太阳短波成像监测仪器,望远镜工作在0.4~10 nm的X射线波段和19.5 nm的极紫外谱段,能够提供全日面、高分辨率的成像观测.波长选择装置是该望远镜的一个重要子系统,可以增强望远镜动态响应范围,有助于获取更多的反演日冕等离子体参数,这些参数可用来诊断日冕活动.该装置的运动控制具有低功耗的特点,能够满足空间应用环境的特殊要求.其中,步进电机精位置控制是设计的重点,有2种光电编码矩阵可以用于位置检测,从工程可实现角度优选出其中一种,并且从工程可靠性角度分析了该光...

目标的微波散射成像方法

李亮, 苗俊刚, 江月松, 李志平

2006, 32(04): 426-429.

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摘要:
提出了一种适用于隐匿武器探测、打击走私以及公共场合安检的微波成像探测方法.该方法要求雷达在一个二维平面上扫描,即合成一个平面孔径,通过对雷达接收回波数据的合成孔径处理可以提高雷达的成像分辨率以及对目标的探测能力.雷达可以工作在准单站模式下且只需以单色波照射目标,利用接收到的目标的散射回波的相位和幅度信息重构出目标的二维像.提出了一种适用于近场条件下二维图像的重构算法,并对算法做了详细推导,利用该算法对模拟和实测数据进行了处理.结果表明该算法具有良好的空间分辨率和辐射分辨率,以及在不进行三维成像的条件下可以实现距离向目标的探测.

基于机内测试的故障注入系统设计

张晓杰, 王晓峰, 金曼

2006, 32(04): 430-434.

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摘要:
随着机内测试(Built-in Test, BIT)的深入研究和广泛应用,对其验证和评价提出了迫切要求,也使这一领域成为新的研究热点.通过故障注入的方式检测BIT性能是一种有效的验证其测试性水平的方法.在综合国内外相关研究的基础上,详细分析了BIT验证和评价的重要性、迫切性及其实用价值,着重阐述了关于BIT验证和评价的故障注入系统设计方案,并给出了系统实现的总体结构框图、工作流程图、系统中各子模块的关系图以及实验数据等.在硬/软件设计实现的基础上,进行了初步的BIT验证实验,模拟一定数量的故障注入到被测电路中,用以验证BIT测试的有效性.结果表明该故障注入系统能够满足验证BIT设计指标的要求,...

基于俯冲模型的SAR成像处理和几何校正

孙兵, 周荫清, 陈杰, 李春升

2006, 32(04): 435-439.

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摘要:
针对高速俯冲状态下斜视SAR(Synthetic Aperture Radar)高分辨率成像处理和几何校正方法进行研究,建立了通用的SAR空间几何模型,在此基础上推导了俯冲状态下的等效斜视距离模型,并给出相应的回波信号数学模型.根据高速俯冲SAR的信号特点,采用Burst工作模式,利用改进的ECS(Extended Chirp Scaling)成像算法进行成像处理,给出了成像处理流程和相位补偿因子表达式.根据距离方程和多普勒定位方程组推导了针对ECS成像算法的几何校正计算公式.计算机仿真结果表明,改进ECS算法能够对俯冲模式SAR进行高分辨率成像处理,并对斜视SAR具有较好的处理能力,提出的几...

高分辨率多通道天线星载SAR的MCCS成像算法

王鹏波, 周荫清, 陈杰, 李春升

2006, 32(04): 440-444.

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摘要:
在分析经典条带成像算法在处理高分辨率多通道天线星载SAR(Synthetic Aperture Radar)回波信号方面局限性的基础上,提出适用于高分辨率多通道天线星载合成孔径雷达的多通道Chirp Scaling成像算法(MCCS, Multi-channel Chirp Scaling Algorithm).该算法利用补偿滤波器组来实现从高分辨率多通道天线星载SAR回波数据到传统条带SAR回波数据的等效转换,利用Chirp Scaling原理实现精确聚焦,进而从根本上摆脱了分布相位中心(DPC,Displaced Phase Center)等效条件对高分辨率多通道天线星载SAR的约束.最后...

一种分布式小卫星SAR单视复图像信号仿真方法

徐华平, 陈杰, 王宝发, 周荫清

2006, 32(04): 445-449.

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总结了分布式小卫星合成孔径雷达(DSS-SAR,Distributed Small Satellite Synthetic Aperture Radar)回波信号仿真所需具备的基本功能.给出了DSS-SAR的空间几何模型和信号模型.空间几何模型由描述小卫星编队构形的Hill方程给出,信号模型由单视复图像信号模型、信号相关性模型和干涉相位的统计特性共同描述.结合空间几何模型和单视复图像信号模型,提出了一种简洁的DSS-SAR单视复图像信号的仿真方法.该仿真方法中,小卫星的空间位置是根据虚拟中心空间位置和小卫星的编队构形计算得到,因此仿真时能够任意设置小卫星群的编队构形.通过对圆锥三维地形和平地两...

国产压力容器用钢的概率失效评定曲线

骆红云, 张玉波, 钟群鹏

2006, 32(04): 450-454.

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摘要:
随着概率安全评定技术(PSA,Probabilistic Safety Assessment)的发展,该技术已经开始逐步向工程应用领域渗透,但其在应用方面还存在若干的问题,失效评定曲线的概率化就是其主要问题之一.对多个厂家、多种炉号、多种板厚4种国产钢种5种裂纹形式的大量失效评定曲线进行了概率分析,采用三段分析法和逼近法得到了不同可靠度下的4种国产钢的概率失效评定曲线及其表达式,以及一般长屈服平台国产钢在不同可靠度下的一般失效评定曲线及其表达式.运用这些表达式可实现适合我国国产钢种含缺陷构件的工程概率安全评定分析.

三维五向编织复合材料的弹性性能

卢子兴, 刘子仙

2006, 32(04): 455-460.

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根据实际编织工艺和编织预制件的细观结构模型,利用刚度等效的思想,导出了三维五向编织复合材料的刚度矩阵并计算了其弹性常数.在此基础上,对比分析了三维五向和三维四向编织复合材料的弹性常数随编织角及纤维体积分数的变化规律,讨论了编织预制件的截面尺寸对三维五向编织复合材料弹性常数的影响.结果表明,三维五向编织复合材料在保持三维四向编织复合材料良好性能的同时对纵向力学性能进行了增强;编织预制件的截面尺寸只在较小的情况下才对编织复合材料的弹性常数影响较大.

连续粒径粉体在浆体中的堆积密度

黄新, 朱宝林, 郭晔, 马保国

2006, 32(04): 461-465.

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摘要:
采用测定相同流动度时浆体需水量的方法,试验证明了不同粒径分布的矿粉其堆积密度有显著的差异.将浆体中的粉体颗粒及其表面包裹着的一层水膜作为复合颗粒,从而将求浆体中粉体颗粒堆积密度的问题转化为求假想复合颗粒体系的堆积密度问题,在Stovall模型的基础上推导了浆体中连续粒径粉体的堆积密度计算公式;通过试验确定了该公式中的待定参数值,并对公式的适用性进行了验证,结果表明:用该公式可以根据粉体的粒径分布计算它在浆体中的堆积密度.

改进的小波阈值消噪法应用于超声信号处理

陈益, 李书

2006, 32(04): 466-470.

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摘要:
超声检测中回波信号信噪比低、易于被噪声淹没,小波变换是一种有效的提取缺陷回波的方法.建立了超声缺陷回波信号的数学模型,对基于小波变换的软、硬阈值消噪法作了改进,提出一种折中方法用于超声缺陷回波信号的去噪,同时以信噪比为目标函数对参数的选取也作了优化.仿真实验结果表明,改进方法非常适合用于超声信号的分析,能够很好地抑制噪声,它最大程度的发挥了小波软、硬阈值消噪法的优点,避免它们的缺点,使用该方法处理的信号相对于小波软、硬阈值消噪法在一定程度上改善了去噪的效果,提高了回波信号的信噪比.

基于μc/os-Ⅱ嵌入式数控系统研制

王田苗, 陈友东, 孙恺, 魏洪兴

2006, 32(04): 471-474.

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摘要:
介绍了嵌入式数控系统的结构及其组成.系统硬件平台采用嵌入式微控制器ARM(Advanced RISC Machines)和现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Arrays),软件平台采用μc/os-Ⅱ实时操作系统.给出了该系统的硬件结构.根据数控系统的软件需求,给出了系统的软件结构,系统的模块,任务以及任务的优先级和周期.同时给出了实现系统的一些关键技术.在嵌入式实时操作系统μc/os-Ⅱ上实现了该系统,在数控机床上进行了加工试验、环境适应能力测试以及静电放电抗干扰试验,试验表明系统稳定可靠.

薄壁管轴压胀形关键工艺参数及成形极限

李新军, 周贤宾, 郎利辉

2006, 32(04): 475-480.

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摘要:
利用粘性介质传压,对薄壁管轴压胀形进行了研究;基于塑性理论和分散性失稳理论,推导了轴对称胀形内压力分布规律,得出了内压加载区间和轴向加载关系;建立了基于载荷控制的加载函数,提出了送料控制方法,优化了加载模式;基于集中性失稳理论,计算了胀形压力极限,建立了均匀变形极限和极限应力比的概念,形成了零件可成形性的基本判据;分析了管材成形过程中应力变化特点,揭示了管材胀形区由拉-压应力状态迅速发展到双向受拉的机理.通过实验并利用有限元方法对薄壁管轴压胀形过程进行了模拟计算和研究,验证了理论分析结果.

两种手形对游泳推进效率影响的数值模拟

康宏琳, 袁武, 高瑞泽, 阎超

2006, 32(04): 481-483.

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摘要:
针对采用何种手形游泳能产生较高的推进效率,运用计算流体力学(CFD,Computational Fluid Dynamics)方法,建立了国内某女运动员手掌和前臂在五指并拢和五指分开两种手形的三维非结构网格模型;计算了90°攻角划水时两种不同手形的手掌和前臂在不同来流速度下的推进阻力、推进升力及其系数值,依据计算结果对手周围的流场进行了分析,研究了不同手形对游泳推进效率的影响.结果表明压差阻力是推进阻力的主要组成部分,在90°攻角划水时五指并拢具有更高推进效率.

一种网格作业管理器的研究与实现

王勇, 夏先波, 万雨, 胡春明

2006, 32(04): 484-488.

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摘要:
随着网格技术以及应用的发展,网格作业的形式越来越呈现出复杂的流程性特征.网格作业的定义、执行和管理需要软件系统的支持,其中作业管理器是支撑软件系统中的核心部件,它负责作业定义的解释执行,并提供运行时的监控管理功能.在借鉴服务组合技术的基础上,提出了一种网格作业描述语言,并设计实现了支持流程性作业的作业管理器.作业管理器由作业管理器入口、会话管理器、实例管理器、作业实例、活动实例以及活动调用管理器等主要部件组成,为网格作业的运行提供了执行引擎.作业管理器具有分层消息处理结构,简化了处理过程的复杂性;支持的3种不同的会话机制,能够满足作业之间以及作业和成员服务之间会话的灵活性要求;基于事件的消息传...

一种Linux用户空间下的快速伪随机数生成算法

高小鹏, 张哲, 刘国良, 龙翔

2006, 32(04): 489-493.

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摘要:
随机数发生器是网络安全应用中的重要组成部分,对于构造加密算法的密钥具有重要作用.Linux操作系统提供了内核级随机数发生器,但因其随机数产生效率较低而不宜将其应用于密钥变换频繁的网络安全应用.给出了一个快速伪随机数生成算法.算法以64 bit硬件高频计数器作为随机数源.算法将计数器的低32 bit放入集合中,然后通过SHA(Security Hash Algorithm)算法对集合进行处理,并采用集合的前16 byte作为随机数输出.采用非参数检验方法检验算法产生的随机数质量,测试结果表明算法产生的随机数具有较高的安全性.同时由于算法运行在用户空间,比Linux的内核级随机数发生器具有较高的随...

面向用户的以太网可用性模型

石健, 王少萍, 魏振金

2006, 32(04): 494-498.

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摘要:
带冲突检测的载波侦听多路访问协议(CSMA/CD)可以有效的解决竞争,提供高的吞吐量和低的延迟时间,并且成为了局域网设计中颇具吸引力的协议.基于计算机以太网CSMA/CD协议,面向用户探讨以太网可用度模型.通过定义工作站"拥塞状态"和"空闲状态",建立基于网络带宽、时隙的可用度模型.以信息成功发送概率作为衡量以太网可用性的指标.根据以太网中工作站的数量、平均字节长度、单机产生数据的速率以及单机数据重传速率对可用性影响的分析表明,随着局域网中接入的工作站的数量的增加在相同的时间内局域网的可用度将降低.随着数据产生率的升高,局域网的可用度将首先升高,当网络达到饱和后再增加数据产生率,局域网的可用度...