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2025年 第51卷  第2期

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2025年, 第51卷, 第2期
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基于AF-BiTCN的弹道中段目标HRRP识别
王晓丹, 王鹏, 宋亚飞, 向前, 李京泰
2025, 51(2): 349-359. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0025
摘要:

针对弹道中段目标高分辨距离像(HRRP)的时序特征提取和识别问题,为充分利用弹道中段目标HRRP的双向时序信息,进一步提高识别性能,提出一种基于加性融合双向时间卷积神经网络(AF-BiTCN)的识别方法。对HRRP数据采用双向时序滑窗法处理为双向序列;构建BiTCN逐层提取HRRP的双向深层时序特征,并将双向时序特征采用加性策略融合;利用更加稳健的融合特征实现对弹道中段目标的识别,并使用Adam算法优化AF-BiTCN的收敛速度和稳定性。实验结果表明:所提的基于AF-BiTCN的弹道中段目标HRRP识别方法较堆叠选择长短期记忆网络(SLSTM)、堆叠门控循环单元(SGRU)等6种时序方法具有更高的准确率和更快的识别速度,在测试集上达到了96.60%的准确率,并且在噪声数据集上表现出更好的鲁棒性。

基于全球星机会信号的多普勒定位技术
秦红磊, 张宇, 师广婷, 王丹瑶
2025, 51(2): 360-367. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0013
摘要:

以数量庞大的低轨非导航卫星播发的信号作为导航源可不依赖全球导航卫星系统(GNSS)提供定位、导航、授时(PNT)服务能力。对于全球星低轨通信星座播发的机会信号,针对其信噪比低且使用多种扩频码进行复合正交扩频调制的特点导致难以提取多普勒的问题,开展基于全球星机会信号的多普勒定位技术研究。通过实测数据对全球星导频信号进行分析,针对性地提出利用平方交谐项实现全球星的导频扩频信号的解码方法,并利用解码结果通过并行码相位搜索捕获算法提取多普勒观测量,建立粗时多普勒定位数学模型并实现定位。实测验证结果表明:利用2颗全球星的实际信号能够达到精度优于100 m的水平定位性能。

机器与AGV联合利用再生能源的混合流水车间调度问题
朱光宇, 贾唯鸿, 李德彪
2025, 51(2): 368-379. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0021
摘要:

中国的制造业正经历着数字化和绿色低碳转型。为实现节能减排,提高设备利用率,针对考虑可再生能源的混合流水车间,建立机器与自动导引车(AGV)联合利用再生能源的混合流水车间调度问题(HFSP-MA-RE)数学模型。为求解该模型,提出基于提前调度的机器与AGV联合调度策略、能源分配策略,在考虑AGV路径优化和充电约束的情况下,实现对最大完工时间、碳排放量、总能耗和AGV利用率4个目标的优化。采用基于正向灰靶模型的多目标最佳觅食算法(PPGT_OFA)求解该问题。通过24个测试实例及1个工程应用,将所提算法与5个多目标优化算法进行实验,验证了HFSP-MA-RE模型及PPGT_OFA算法解决多目标优化问题的有效性。

低信噪比S模式基带信号到达时间估计联合算法
宫峰勋, 第五瑶光
2025, 51(2): 380-388. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0027
摘要:

为提高接收低信噪比(SNR) S模式基带信号时广域多点定位(WAM)精确度,提出基于非相干积累的到达时间(TOA)估计联合算法。依托二次监视雷达(SSR)波束扫描驻留时间内目标应答信号具有的相关特性,提出并建立前导四脉冲匹配滤波、非相干积累的低信噪比基带脉冲信号上升沿估计方法,有效提升−15~5 dB范围低信噪比S模式基带信号TOA估计精确度。蒙特卡罗仿真结果显示,在−15~5 dB范围内的低信噪比S模式基带信号通过联合算法估计TOA的均方根误差(RMSE)优于25 ns。对于非理想S模式基带脉冲信号,信噪比低至−15 dB时,经过5个脉冲非相干积累的联合算法的TOA估计精确度达到22.245 ns,远优于WAM要求。

Buck-Boost转换器总剂量辐射效应分析与抗辐射加固设计方法
郭仲杰, 卢沪, 刘楠, 吴龙胜
2025, 51(2): 389-396. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0050
摘要:

DC-DC转换器在总剂量辐射环境下会带来输出电压漂移、线性调整率与负载调整率下降等影响,使得电路的输出稳定性能变差。针对传统基于工艺与版图的抗总剂量辐射效应加固方法会带来成本较高、版图面积过大及普适性较差等问题,提出一种实时监测与自适应加固并行的抗总剂量辐射效应加固设计方法,可脱离工艺实现在电路级层面的总剂量辐射效应加固,提升了Buck-Boost转换器的抗总剂量辐射能力。基于0.18 μm BCD工艺对所提方法进行具体电路设计与物理实现验证,结果表明:在剂量值为2000 Gy (Si)的条件下,可将系统增益的下降率从19.26%补偿至6.65%,输出电压漂移率从0.0663%改善至0.0074%,负载调整率和线性调整率分别降低2.15%/A和0.0389%/V,为电路与系统级的抗总剂量辐射效应加固设计提供了一种新方法。

空间混洗与链式残差增强的轻量级视频人群计数
陈永, 张娇娇, 周方春
2025, 51(2): 397-408. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0063
摘要:

针对现有视频人群计数方法网络模型复杂度高、精确度和实时性差的问题,提出了一种空间混洗与链式残差增强的轻量级视频人群计数方法。所提模型由多尺度深度可分离反向卷积编码器、尺度回归解码器和预测输出层构成。在编码器部分,设计多尺度深度可分离反向残差块,提取不同分辨率的人群特征及相邻帧之间的时域特征信息,提高模型的轻量化程度;提出空间混洗模块嵌入到编码骨干网络中,增强不同尺度人群特征提取能力。在解码器部分,改进多分辨率融合模块及链式残差模块,对编码器输出的不同分辨率特征逐层聚合,减少细节特征丢失。通过解码器预测输出,得到回归人群密度图,并通过对密度图逐像素求和输出计数结果。所提方法在Mall、UCSD、FDST、ShanghaiTech等人群视频数据集上进行对比实验,结果表明:所提方法检测帧率和参数量等评价指标均优于对比方法;在Mall数据集上,相较于ConvLSTM人群计数方法,所提方法的平均绝对误差(MAE)、均方误差(MSE)的误差值分别降低了43.75%、72.71%,对不同场景视频人群计数具有更高的准确率和实时性。

Swarm异构轨道卫星运动学绝对和相对定轨
金彪, 李申阳, 刘宁宁, 赵立谦
2025, 51(2): 409-418. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0039
摘要:

精密位置信息是低轨卫星在轨任务成功实施的关键。载波相位模糊度的固定对GPS精密定位、定轨至关重要。利用观测值偏差产品对卫星端硬件偏差进行改正,采用星间单差消除接收机端偏差,实现单接收机模糊度固定。利用Swarm星载实测数据开展运动学绝对和相对精密定轨,分别固定单星模糊度和双差模糊度,研究模糊度固定对运动学定轨精度的影响。结果表明:固定模糊度可明显提升定轨精度。作为参考的简化动力学单星模糊度固定(SD-AR)解轨道卫星激光测距(SLR)残差标准差优于10 mm,相对于浮点解提升了20%。对于运动学绝对定轨,双差模糊度固定(DD-AR)解定轨精度相对浮点解提升26%,SD-AR解定轨精度提升46%。运动学相对定轨中,Swarm-AC编队SD-AR和DD-AR解基线精度相对浮点解提升40%;对于Swarm-AB和Swarm-BC异构轨道编队卫星,选取特定时段观测数据开展相对定轨,相对于浮点解结果,SD-AR解基线精度提升48%,DD-AR解基线精度提升54%。低轨卫星运动学定轨中固定载波相位模糊度可显著提升绝对和相对定轨的精度。

单点吊挂集装箱动稳定性分析
吕雨竹, 万海明, 徐玉貌
2025, 51(2): 419-427. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0036
摘要:

为研究单点吊挂集装箱的动稳定性,利用风洞试验捕捉吊挂集装箱的发散运动规律,进而解耦单点吊挂系统运动方程进行动力学分析,发现集装箱运动发散的原因为侧向气动力对摆动运动产生了激励作用。稳定性判据表明:单点吊挂系统稳定的必要条件为吊挂体的偏航力矩和侧向力对其偏摆运动产生阻尼作用,但偏航回复力矩过大也可能会降低吊挂系统的动稳定性。保持吊挂体的侧向阻尼力和偏航回复力矩适当,减小阻力,增大吊挂体质量和转动惯量均有利于吊挂系统稳定。直升机吊挂飞行过程中如遇到吊挂系统不稳定状态可通过适当减速进行控制,减小吊索长度可增加外吊挂稳定前飞的飞行速度,存在最优吊索长度使巡航速度下吊挂系统稳定性最佳。

基于策略蒸馏的四足机器人步态学习方法
朱晓庆, 王涛, 阮晓钢, 陈江涛, 南博睿, 毕兰越
2025, 51(2): 428-439. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0069
摘要:

以柔性动作评价(SAC)为代表的强化学习算法在机器人复现高等动物的运动技能中已取得成功,该框架将策略搜索和状态动作价值函数相结合。但智能体使用策略探索是贪婪的,评价网络估算的Q值函数却使用低估值。为使智能体采取更好的策略,将策略蒸馏(PD)与SAC算法相融合,提出一种PD柔性动作评价(PDSAC)算法,该算法让智能体使用混合策略进行探索,使强化学习得到的奖励函数收敛速度加快。为验证PDSAC算法的有效性,理论证明该算法能提升策略的探索效率,并在四足机器人步态学习任务中进行了验证。仿真实验结果表明:相比SAC算法,PDSAC算法在步态学习任务中可以使奖励函数值提高26.7%,同时收敛速度提升40%。

基于均匀设计试验法的电磁线圈发射关键参数优化
杨保成, 韩俊峰
2025, 51(2): 440-445. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0040
摘要:

电磁线圈发射的出口速度及发射效率会受到发射系统结构参数和电路参数等关键参数的影响。为获得更高的出口速度和发射效率,根据电路原理和动力学原理建立电磁线圈垂直发射模型,并利用有限元仿真软件Ansoft Maxwell进行动态仿真。利用均匀设计试验法安排数次试验,研究了5级线圈发射系统的触发位置等关键参数对发射效率的影响。对仿真结果进行逐步回归分析,提出利用模拟退火算法对触发位置进行优化的方法,得到最佳触发控制策略。对所得触发位置进行仿真,发射效率达到56.27%,验证了所提优化方法的有效性,为大质量发射技术的优化提供参考。

终端区离场航空器自主路径规划
王红勇, 郭宇鹏
2025, 51(2): 446-456. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0065
摘要:

随着航空器自主保持间隔运行概念的逐渐发展,基于连续爬升运行(CCO)模式,可有效解决当前终端区内航空器离场路径固定单一所造成空域运行效率低问题。为此,提出一种基于人工势场-粒子群优化(APF-PSO)联合算法的终端区离场航空器自主路径规划方法。构建面向航空器自主运行模式的空域环境模型,对空域环境进行栅格化处理并计算各栅格的空域复杂度,限制离场航空器进入高复杂度栅格以保障运行安全;构建基于BADA数据库和减退力爬升模式的航空器爬升性能约束模型;应用APF-PSO联合算法进行路径规划,通过粒子群优化(PSO)算法广域搜索思想解决人工势场法(APF)固有的局部极值-目标不可达问题;使用贝塞尔曲线法优化该路径,引入滑动时间窗口理念优化航空器离场时刻;使用上海终端空域的实际结构和运行数据,应用所提方法进行仿真模拟。仿真结果表明:APF-PSO联合算法可有效生成航空器无冲突离场路径并规避繁忙空域,优化处理后的路径满足航空器爬升性能约束,且优于实际运行路径(路径长度减少23.78%,最大转弯率降低55.73%,最大爬升率降低9.94%);离场航空器自主运行模式下的空中交通复杂性较当前运行模式更为均衡(栅格复杂度峰值降低3.92%),可有效提升空域利用率。

一种面向非结构化道路的点云语义分割方法
王章宇, 陈阳, 周彬, 王杰, 段星集, 赵忠山
2025, 51(2): 457-465. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0045
摘要:

针对以露天矿区为代表的非结构化道路场景环境恶劣、道路边界模糊、障碍物尺寸差异较大等问题,提出一种面向非结构化道路的点云语义分割方法,包括预处理、特征提取网络及逆处理3部分。其中,预处理通过坐标转换将三维点云映射到二维Range View (RV)图上,以提高网络推理速度;特征提取网络包括卷积注意力模块及多尺度残差模块,卷积注意力模块用于细化分割边界,解决道路边界模糊问题,多尺度残差模块使用大卷积核扩大感受野并融合上下采样特征,以适应非结构化道路环境下障碍物尺寸变化较大的问题;逆处理通过K最邻近(KNN)算法修正语义标签并将点云映射回三维空间。在典型非结构化道路露天矿区数据集上对所提方法进行测试,平均交并比达到85.1%,推理速度达到6.423 ms,与主流的基于球面投影的语义分割网络相比整体精度提升了3%,此外,所提方法在非结构化道路场景下进行了实际应用。

基于综合评价的BWB无人机总体方案优化
索欣诗, 王宇, 朱正
2025, 51(2): 466-477. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0250
摘要:

为提高翼身融合(BWB)布局无人机(UAVs)总体方案优化设计效率,根据翼身融合布局无人机外形和性能特点,建立了适用于概念设计阶段无人机总体方案的多学科综合分析模型、综合评价模型和优化模型,并开发了相应工具。采用数值分析和工程方法相结合,完成翼身融合布局无人机总体方案的几何、质量、气动和隐身特性分析。采用改进的逼近理想解排序法(TOPSIS),从无人机的装载能力、经济性和适应性角度出发,建立综合评价模型。以多个无人机方案为算例,验证了分析模型的合理性。利用可并行的子集模拟优化算法,以巡航升阻比最大和前向雷达散射截面积(RCS)最小为目标完成传统多目标优化,以竞争力最强为目标完成基于综合评价的方案优化。以多目标优化过程产生的全部方案为基础完成参数相关性分析,验证展长、后掠角和扭转角对气动和隐身特性的影响。最终的多目标优化方案RCS降低了41.6%,巡航升阻比提高了3.5%;综合评价优化方案的竞争力得分提高了44.0%。

考虑机轮形变的车辆-飞机牵引滑出系统运动学特性分析
鲁鑫, 孙宇宁, 唐杰, 张威
2025, 51(2): 478-486. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0029
摘要:

为探究抱轮机构与飞机前起落架机轮约束关系对牵引系统运动学特性的影响,基于Winkler接触模型建立了飞机前起落架机轮径向受力与径向接触形变的关系,以Douglas TBL-180无杆飞机牵引车和B737-800客机为参考对象,建立牵引车-飞机系统运动学模型,在抱轮机构与飞机前起落架机轮不同约束关系下,探究多种工况下牵引车与飞机加速度偏移的变化规律。结果表明:飞机前起落架机轮径向受力与径向接触形变具有较强的非线性关系,对牵引系统的运动特性具有较大影响;在加速与制动状态下,飞机前起落架机轮两端约束力的增大都将减小牵引车与飞机加速度的偏移,但在加速状态下,约束力的增大为加速度偏移减小的主要影响因素,而在制动状态下,约束力增大到一定值(约10000 N)后对加速度偏移影响很小。

无人机动态撞网回收制导控制方法与飞行试验
王玉杰, 陈清阳, 高显忠, 邓小龙, 侯中喜
2025, 51(2): 487-497. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0043
摘要:

针对舰载固定翼无人机(UAV)动态精确回收过程中的制导控制技术开展研究,提出基于分段策略的舰载无人机精确回收引导方法,完成了动态撞网回收控制系统方案设计与集成测试。通过数值迭代方法预测触网时间实现回收航线的在线规划,在回收中段采用基于引导点的非线性制导算法对航线进行精确跟踪,在回收末段基于经典比例导引及纵横解耦策略设计了三维空间末制导律,实现了针对动基座回收的撞网点精确控制。通过系统仿真和飞行试验证明了分段制导策略与各阶段算法的有效性,结果表明:回收航线规划方法简单有效、适应性强,制导控制算法对于航线的跟踪偏差小于0.5 m,高度控制的稳态精度优于0.5 m,动态撞网回收的末端精度优于0.8 m,各阶段的制导控制精度满足无人机动态撞网需求,所提方法适于工程应用。

引信目标与干扰信号稀疏分类识别方法
刘冰, 郝新红, 秦高林, 时明心, 刘佳琪
2025, 51(2): 498-506. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0071
摘要:

为提升复杂电磁环境战场中调频无线电引信的抗干扰能力,基于稀疏表示理论,将稀疏表示系数重构用于调频无线电的目标和干扰信号分类识别,提出一种目标信号和扫频式干扰信号的分类识别方法,解决了调频无线电引信的抗干扰能力不足的问题。采集了模拟目标及干扰信号作用于无线电引信的检波端输出信号,构建了目标信号过完备字典和干扰信号过完备字典,分别将测试信号在2类字典上进行稀疏分解并重构,依据重构误差对测试样本类别进行识别。结果表明:基于稀疏表示的调频无线电引信目标和干扰信号分类识别方法,可以对目标和干扰信号进行有效的识别,同时能够满足较低的虚警概率。研究成果对于调频无线电引信在复杂电磁环境中的抗干扰具有重要的借鉴意义。

FSK调制系统的干扰对抗效果
马雅楠, 王建, 范广腾, 曹璐
2025, 51(2): 507-517. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0007
摘要:

针对卫星通信面临的不同类型的干扰,以频移键控(FSK)调制通信信号为研究对象,重点对单音、多音、窄带、多音窄带、噪声调幅、噪声调频、噪声调相、线性调频、脉冲干扰9种干扰对抗条件下的误码率与信干比之间的关系进行研究。通过仿真提供了不同频偏、不同信干比情况下,不同干扰样式对FSK调制传输系统的恶化程度,并得出最佳干扰样式,同时给出了不同频偏、不同干扰样式情况下实现通信阻断(误码率大于10−2)需要的最高信干比。当信干比小于0 dB时,单音干扰和噪声调频干扰对系统恶化程度更严重;当信干比大于0 dB时,噪声调频干扰、多音窄带干扰和脉冲干扰具有更好的干扰效果。在不同频偏情况下实现通信阻断,脉冲干扰付出的功率代价最小。

CFRP平-折-平胶接接头疲劳寿命预测
许昶, 肖勇, 邓鹏程
2025, 51(2): 518-524. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0048
摘要:

以碳纤维增强基复合材料(CFRP)平-折-平(FJF)胶接接头为对象,通过试验拟合单向板的正则化疲劳寿命模型、剩余刚度模型及胶层的内聚力模型参数,并以此为基础通过ABAQUS软件预测了胶接接头的疲劳寿命。结果表明:在特定最大载荷条件下,预测得出的搭接区端部胶层开裂寿命与最终疲劳寿命相较于试验结果的误差值均不大于6%,具有较好的计算精度。胶接接头的搭接区端部胶层开裂寿命近似等于胶接接头最终疲劳寿命,说明搭接区端部胶层开裂寿命占胶接接头全寿命的主要部分,胶层裂纹扩展寿命可以忽略不计。

翼身融合布局平面参数对变弯度减阻特性分析
王雨桐, 刘悦, 王浩, 杨体浩, 刘红阳, 周铸
2025, 51(2): 525-545. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0011
摘要:

变弯度技术能提升飞行器气动性能,与翼身融合(BWB)布局相结合可进一步增强其气动优势。但无尾 BWB 仅靠后缘舵面配平,纵向力臂短,配平阻力惩罚大,因此进行BWB后缘变弯度设计时需充分考虑配平阻力损失。针对无尾 BWB,考虑平面参数对后缘舵面配平能力的影响,基于全局优化方法研究了不同机翼后掠角和机翼位置的BWB构型上后缘变弯度技术的减阻原理和作用效果。结果表明:在不同升力系数下,配平阻力损失都显著减小变弯度技术的减阻收益。BWB 平面参数通过影响激波强度与配平能力,左右变弯度技术的减阻收益并影响舵面偏转角度。相比于基准构型,增大后掠角会使得小升力系数下减阻收益增加、大升力系数下降低;而机翼位置靠前,则会使得不考虑力矩配平时减阻收益增加、考虑力矩配平时阻收益降低。工程上进行无尾飞行器后缘变弯度设计时,应综合考虑后缘变弯度的减阻收益以及变形所需的舵面偏转角度。

UH模型数值计算优化分析
张奎, 姚仰平
2025, 51(2): 546-552. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0001
摘要:

数值计算是进行岩土工程问题分析的重要工具,将统一硬化(UH)模型准确、高效地应用于岩土工程数值计算具有重要价值。基于此,研究分析了UH模型在理论继承性、加卸载判断、等效思想应用等方面的优越性,开发了UH模型图形用户界面(GUI)组件和用户自定义材料(UMAT)子程序,进而将UH模型有效嵌入有限元软件,并通过应用切线刚度矩阵的对称化方法及低压应力变换改进公式改进了数值计算的收敛性。将UH模型应用于地基荷载板试验模拟,发现UH模型计算所得荷载-沉降曲线与试验数据较为接近,体现了UH模型在地基变形计算中的可靠性。研究结果实现了UH模型数值计算功能的有效开发及计算方法的改进优化,对解决复杂岩土工程问题具有重要价值。

Boltzmann-Rykov模型方程气体动理论统一算法与喷管流动
李凡, 李志辉, 陈爱国
2025, 51(2): 553-562. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0054
摘要:

为研究气体分子转动非平衡效应对喷管内流动的影响,在气体动理论统一算法(GKUA)计算框架下,发展了分子速度分布函数层次下考虑转动能影响的喷管流动边界条件数学模型,构造了直接求解分子速度分布函数的气体动理论数值格式,数值求解了考虑转动能影响的Boltzmann-Rykov模型方程。通过对一维非定常激波管内流动、一维定常正激波结构及二维型面喷管内流动问题进行模拟研究,计算结果与理论解、文献值及实验数据相吻合,验证了统一算法对内流动问题的可行性与计算精度。分析了考虑转动能影响的喷管内流动流场,结果表明:可使用克努森数作为喷管流动特性和性能的表征。

减速器滞回模型及其应用
程慧明, 石照耀
2025, 51(2): 563-572. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0055
摘要:

减速器是典型的滞回系统,滞回影响传动性能。现有减速器滞回模型会忽略几何误差的滞回特性,而将其当成常量,导致模型不能完整反映其滞回特性。为此,探究了减速器滞回的产生机理,从理论上分析了几何误差、摩擦和弹性变形对减速器滞回的影响,建立了考虑几何误差滞回特性的减速器滞回模型。在模型的实际应用中,发现了减速器回差的动态性,并推导了动态回差公式。通过实验研究,验证了几何误差对减速器滞回的影响,证实了滞回模型的有效性;通过改变回差测试时的加载速率,验证了回差的动态性;发现材质不同,受加载速率的影响不同,加载速率每增加0.05 (N·m)/s,模数为0.22 mm的小型金属和塑料齿轮减速器的回差测试结果分别下降约3′和10′。

飞机环控系统发动机动态引气地面试验设备总体设计方法
吴豪, 郑永贵, 刘猛, 王浚
2025, 51(2): 573-583. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0014
摘要:

飞机环控系统(ECS)在动态工作时的故障是困扰环控系统设计和改进的一大难题。传统ECS地面试验设备只具备稳态供气或小范围慢速动态供气的能力,难以复现ECS在空中快速剧烈动态引气的环境。为弥补环控系统动态试验能力的不足,建立了参数覆盖范围最大、动态指标最高的环控引气双发动态模拟试验台,可以为环控系统模拟不同发动机在不同工作状态下的动态引气环境。使用总阀调压、冷热掺混调温的方式实现温度压力联合调节,合理分配各环节阻力关系以减弱调压-调温过程的耦合;使用旁路加热器供热、换热器换热的方式保证温度调节的快速性;采用双阀联动控制保证压力调节的大范围和高精度,双流量计互补测量以保证稳态测量精度和动态测量速度;基于传统分布式控制系统建立反射内存卡快速交互网络,实现控制系统的快速响应,采用基于专家系统的查表比例积分微分(PID)算法提升控制器的控制效果。试验结果显示所设计试验台具备快速、大覆盖范围的动态调温调压能力。

基于级联森林和多模态融合的脑力疲劳识别算法
邓浩伟, 侯月皎, 张朝月, 徐慕华, 朱玲玲, 赵永岐
2025, 51(2): 584-593. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0030
摘要:

脑力疲劳是影响人的认知功能和工作效率的重要因素,但目前没有公开的与脑力疲劳相关的多模态融合数据库,且常用于识别脑力疲劳的脑电信号在采集过程中易对人体造成负担和活动限制,因此,提出一种基于多模态生理信号的脑力疲劳识别算法。实验采用连续认知任务诱发受试者的脑力疲劳,同步采集脑电和心电2种生理信号。采用4导联(Fp1,F7,F8,Fp2)脑电信号和心电信号构建多模态融合特征,输入级联森林模型完成脑力疲劳识别任务。最终获得14份有效脑力疲劳多模态数据集,并实现了99.60%的平均识别率。通过引入级联森林和多模态融合技术,有效提高了脑力疲劳识别的准确性和鲁棒性,为脑力疲劳监测与干预提供了技术支持。

基于多星联合被动微波成像的运动目标检测
李睿, 邓丽, 段然
2025, 51(2): 594-601. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0076
摘要:

利用卫星编队形成天基被动干涉成像系统可获得高空间分辨率,但探测基线稀疏会导致反演图像存在混叠,影响单像素点目标检测。考虑观测区域的缓变特性,提出一种基于图像序列的目标检测方法。通过多帧图像进行背景估计,对反演图像进行背景消除;基于旁瓣特征聚集能量,估计目标区域噪声,筛选出候选目标;结合时序运动特征得到目标的运动轨迹,实现运动点目标的检测。以10颗地球静止轨道卫星构成的编队系统为例,对50个舰船点目标探测,进行300次仿真实验。结果表明:所提方法可实现大视场范围内的点目标检测,平均虚警率为14.5%,平均漏警率为19.5%。

一种在线训练的自决策主题爬虫算法
熊观野, 杨百龙
2025, 51(2): 602-615. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0002
摘要:

隧道穿越问题是主题爬虫发展过程中无法回避的一个问题,为解决隧道穿越问题,提出一种基于博伊德环的自决策主题爬虫 (FCIDOL) 算法。该算法以博伊德环为基本框架,按照“观察-评估-决策-行动”形成闭环,根据爬虫已完成的工作——记忆,对观察到的当前状态进行评估,产生激进或保守策略的决策,引导爬虫执行寻找新的主题相关网页团,或专注于短期收益的行动,记忆的作用在于为评估网络提供训练材料,实现对网络的在线训练满足爬虫的冷启动。实验表明:所提算法相较于多种主题爬虫算法在不同主题环境下收获率提升了7.8%以上,重复链接次数减少了15.6%以上。

预弯曲螺旋缠绕的气动软体夹持器的研究
谭暾旭, 滕燕, 王春渊
2025, 51(2): 616-624. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0010
摘要:

利用弹性不稳定性来提高仿生软体机器人的性能正日益得到人们的关注。设计了一种具有单稳态结构的预弯曲螺旋缠绕气动软体夹持器,包括应变限制层和快速气动网格通道层两部分。将应变限制层做轴向预拉伸,快速气动网格通道层沿着轴向预拉伸方向偏转一定角度与应变限制层相黏合,释放预拉伸后即得到有预弯曲角的螺旋状夹持器,在驱动下可表现出单稳态行为。通过理论和仿真分析,研究了该型夹持器无压驱动下的预弯曲机理和有压驱动下的弯曲力学行为,分析发现拉伸率和偏转角是影响夹持器性能的关键参数。最后,进行了该型软体夹持器的静力学试验和抓取测试,结果表明:该型夹持器具有良好的目标适应性和抓取能力。由于所具有的单稳态结构,在零气压初始状态下可加持自身质量1.35倍的物体;在有气压驱动状态下最大可夹持自身质量20.85倍的物体。

基于CT影像搏动性耳鸣识别及高致病区域
田山, 王治文, 曹学鹏, 苏磊, 刘兆会
2025, 51(2): 625-632. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0074
摘要:

搏动性耳鸣(PT)的病因诊断依赖于影像学检测,但病因众多,缺乏普适性强、机制明确的诊断标准。基于搏动性耳鸣患者和无耳鸣人群的计算机断层扫描(CT)影像横截面图,提出一种高精度的耳鸣识别神经网络模型,并自动标示高致病区域,辅助临床诊断。使用迁移学习Resnet-v1-50模型,取骨窗颞骨中部水平截面样本进行分类学习,并以梯度加权类激活映射(grad-CAM)方法对分类高权重区域自动标注;统计CT截面大图(全颅)、中图(双侧颞骨)、小图(右侧颞骨)3种数据集的耳鸣分类高权重区域涉及的解剖结构,逐步细化感兴趣区域,提高分类高权重区域标注分辨率。实验结果显示:包含双侧颞骨的中图数据集分类精度最好,测试集精度达到100%。搏动性耳鸣分类高权重区域集中于双侧或单侧颞骨部位,主要包括颞骨蜂房、鼓窦、乙状窦骨板、上鼓室等部位。搏动性耳鸣与颞骨及附近骨质结构有密切关系;搏动性耳鸣患者在双侧颞骨或耳鸣对侧颞骨均有较大概率存在区别于无耳鸣人群的结构异常;颞骨蜂房、鼓窦、乙状窦骨板、鼓室等结构均有较高概率包含搏动性耳鸣的高致病区域。以上影像分析结论与搏动性耳鸣生物力学研究结论实现了相互佐证。

基于SVT的广义斜投影三维极化滤波方法
王栗沅, 何华锋, 何耀民, 韩晓斐, 李震
2025, 51(2): 633-643. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0019
摘要:

针对不同噪声背景下广义斜投影滤波存在滤波“死角”,且易受噪声协方差矩阵估计误差影响的问题,提出了一种基于奇异值阈值(SVT)的广义斜投影极化-空域联合滤波方法。以均匀圆阵极化敏感阵列为基础建立阵列接收信号模型;利用最小化干扰约束广义斜投影算子设计广义斜投影三维极化滤波器;在干扰参数未知的情况下,提出了一种基于SVT的滤波权矢量计算方法;通过对滤波器性能进行理论分析并与三种同类方法仿真对比,结果表眀:基于SVT的广义斜投影三维极化滤波方法能够在无需估计噪声协方差矩阵的条件下实现干扰抑制并恢复出目标信号。

一种面向非合作空间辐射源的自扩展识别方法
陈仕凯, 冀金金, 荆有波
2025, 51(2): 644-654. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0024
摘要:

关于辐射源射频指纹识别(RFFI)研究通常被视为一个典型的闭集分类问题,但在非合作空间中,辐射源都是事先未知的,所以闭集分类算法很难适用。针对这一问题,本文提出一种面向非合作空间辐射源专家模型自扩展的开集识别方法,可自扩展识别非合作空间中的未知辐射源。首先利用开集方法对已知/未知辐射源样本进行识别,通过样本库构建形成若干独立辐射源识别专家模型;其次提出一种模型解耦式联邦策略,用于辐射源识别专家模型自扩展,使得专家模型能够在线持续学习(CL)空间中的辐射源样本,有效克服了传统辐射源识别模型设计中出现的无法自动学习识别新辐射源样本和易发生灾难性遗忘等问题;最后,采用样本均衡和交织技术提升专家模型对辐射源指纹特征的特异性,从而确保各专家模型快速收敛和保持对特定辐射源识别高泛化能力。实验表明:所提方法在5 dB信噪比(SNR)环境下对辐射源设备的分类准确率达到97.8%以上,27 dB信噪比环境下可达到100%的准确率。

基于动态尺度观测器的多无人机立体包含控制
王昊, 李新凯, 张宏立, 杨加秀, 窦磊
2025, 51(2): 655-667. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0026
摘要:

针对欠驱动多无人机包含控制中个体无人机无法获取全局信息,并受到未知外部扰动,难以快速收敛的问题,提出一种基于动态尺度观测器的欠驱动多无人机分布式固定时间控制策略。设计分布式固定时间观测器,使各无人机在大部分个体无法获取目标状态条件下能快速估计出完成包含任务所需空间状态;提出一种基于浸入与不变理论的有限时间动态尺度观测器,能快速准确地估计各无人机所受外部扰动;设计非奇异分布式固定时间控制器,利用局部信息实现了欠驱动多无人机系统的快速立体包含控制。所提控制策略使系统的收敛时间上界不受初始状态影响,只取决于信息传递阵特征值和控制器参数。通过理论证明和仿真实验验证了所设计控制器的优越性。

基于航位推算的车载组合导航系统NHC杆臂估计算法
邓成剑, 陈起金, 张提升, 牛小骥
2025, 51(2): 668-675. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0035
摘要:

车辆运动的非完整性约束(NHC)可用作车载组合导航系统的速度观测信息,能够有效抑制惯性导航系统(INS)的误差累积。充分发挥NHC的约束作用需要准确估计和补偿IMU安装角和NHC杆臂。因此对NHC杆臂进行研究,通过三维航位推算(dead reckoning)及扩展卡尔曼滤波器,在没有里程计的情况下,同时估计IMU安装角和NHC杆臂。实验结果表明,本算法能够同时准确估计高精度惯导和低精度MEMS惯导的安装角和NHC杆臂,安装角估计误差小于0.1°,使用估计的NHC杆臂投影点比IMU中心更符合NHC约束条件,能够明显提高NHC约束的辅助效果,提升车载组合导航系统的性能。

小视场角条件下地形跟随飞行适应角法的改进
朱日楠, 王彪, 唐超颖
2025, 51(2): 676-682. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0057
摘要:

针对小视场角条件下适应角法地形跟随飞行时可能出现波浪式前进的现象,分析两种波浪状航迹成因,提出地形信息丢失时的适应角法改进公式。通过设计抑制函数、验证其与高度控制的一致性,并推导指令增益,在无地形数据飞行阶段将地形丢失前的信息与实时高度结合,给出导引指令。利用不同真实地形数据视景仿真验证,该方法可有效解决波浪状航迹问题,避免航迹角与法向过载频繁变化,使飞机以期望安全高度平飞越峰,显著提升地形跟随效果。

基于嵌套连接的多尺度红外与可见光图像融合
吴楠, 穆成坡, 贺杨, 刘太晔
2025, 51(2): 683-691. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0077
摘要:

为解决红外与可见光图像融合方法中依赖于人工设计的融合策略、运行时间过长以及无法提取多尺度深度特征的问题,提出了一种实时的基于嵌套连接的多尺度图像融合模型。特征提取器提取多尺度深层次特征,通过融合网络生成具有多尺度深度特征的特征图像,通过图像重构器得到融合图像。在公开数据集上与其他算法进行对比,在主观定性评价中,该算法在保持图像强度的同时能够包含锐利的图像边缘,在过度曝光、目标遮挡、细节模糊等复杂情况下具有更好的融合效果。客观指标对比中,在基于信息论、基于图像特征、基于图像结构相似性和人类感知度量4类9个指标上取得了5个第一2个第二的结果,另外2个指标的结果也处于较高水平,且融合时间大幅缩短。实验证明,该模型能够有效解决当前图像融合方法中存在的问题,具有较高的实用性。

多阶段退化数据融合的伺服驱动单元可靠性建模
张忠文, 彭翀, 车众元, 王基坤
2025, 51(2): 692-704. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2023.0200
摘要:

为了精确评估数控系统伺服驱动单元的可靠性,提出了一种多阶段退化数据融合的可靠性建模方法。通过分析多种退化过程模型,针对不同伺服驱动单元之间存在的个体差异特点,引入随机效应并给出了考虑个体差异的可靠性模型建立方案;采用贝叶斯方法通过考虑多种退化过程,将不同退化的数据进行融合,建立了多阶段退化数据融合的伺服驱动单元可靠性模型,并采用马尔可夫链蒙特卡罗方法完成模型参数估计;在实验室环境下搭建伺服驱动单元加载测试平台,采集实验数据验证了模型的有效性。