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2019年  第45卷  第11期

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2019年, 第45卷, 第11期
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论文
车用锂离子电池直冷热管理系统用冷媒研究进展
杨世春, 周思达, 张玉龙, 华旸
2019, 45(11): 2123-2132. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0115
摘要:

电动汽车用直冷系统是未来电动汽车热管理系统的可行解决方案之一,在整车减重、改善温度一致性等方面具备较大潜力。冷媒是直冷热管理系统的重要组成,影响直冷系统制冷能力、效率、安全性等因素。选择高效、匹配的冷媒对直冷热管理系统设计格外重要。梳理了近年来电动汽车直冷热管理系统用冷媒的研究进展。首先,基于电动汽车工况阐述了锂离子电池的热特性需求与直冷热管理系统特性;其次,系统分析了常用冷媒特性的定义与表征;然后,详细介绍了单质冷媒与混合冷媒的研究进展;最后,总结了冷媒亟待解决的问题与未来展望,并为新一代直冷热管理系统用冷媒的发展提出了可行的研究方向。

PSO选星算法参数分析与改进
王尔申, 杨迪, 王传云, 曲萍萍, 庞涛, 蓝晓宇
2019, 45(11): 2133-2138. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0138
摘要:

多星座组合导航提供更多的可用卫星,但也增大接收机计算复杂度,选取部分可见星代替全部可见星进行接收机位置解算成为选星算法研究的热点。粒子群优化(PSO)选星算法将PSO算法引入到选星过程中,该方法能够减少选星时间,实现北斗/GPS组合星座快速选星。研究了该算法的关键参数包括惯性权重因子、加速系数、种群大小等对PSO选星算法性能的影响,并针对搜索过程容易陷入局部最优问题,提出自适应模拟退火粒子群优化(ASAPSO)选星算法,该算法通过引入随适应值大小自适应调整进化参数及结合模拟退火算法调整粒子速度,以增强算法跳出局部极值的能力。采用实际数据对算法进行验证,结果表明:ASAPSO选星算法在保证选星时间的同时,能够提高算法搜索结果的准确性,其性能优于PSO选星算法。

热力耦合问题数学均匀化方法的物理意义
朱晓鹏, 黄俊, 陈磊, 邢誉峰
2019, 45(11): 2139-2151. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0088
摘要:

针对复合材料周期结构热力耦合问题,通过构造各阶摄动项的全解耦格式,推导了高阶数学均匀化方法(MHM)的数学表达式,并使用加权残量方法将其转换为易于编程实现的矩阵列式。将弹性影响函数和热影响函数分别比拟为弹性虚拟位移和热虚拟位移,通过弹性虚拟载荷和热虚拟载荷的自平衡特性、量纲分析及几何直观等角度揭示了各阶影响函数和摄动位移的物理意义,并指出二阶摄动位移对于细观结构分析的必要性。数值计算结果验证了高阶MHM矩阵列式及物理意义分析的正确性。

基于最优角度自适应TSF的SRM直接瞬时转矩控制
刘勇智, 李杰, 鄯成龙
2019, 45(11): 2152-2159. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0101
摘要:

针对开关磁阻电机(SRM)在换相区转矩脉动大、运行效率低的问题,提出了一种基于最优角度自适应转矩分配函数(TSF)的SRM直接瞬时转矩控制(DITC)方法。首先,在电机全速范围内选取部分代表性转速,获得相应转速下最大平均转矩对应的最优开关角;然后,用离散的最优开关角数据训练改进的BP神经网络,获得全速范围内的最优开关角,从而使TSF根据不同转速动态地调整其形状,获得自适应能力,达到抑制换相区转矩脉动的目的。为验证所提方法的有效性,以一台3相6/4极SRM搭建仿真模型和实验平台,结果表明,所提方法有效抑制了换相区的转矩脉动,并提升了系统的运行效率。

两相控温型储液器进出流量的瞬态数值模拟
孟庆亮, 张焕冬, 赵振明, 赵石磊, 杨涛
2019, 45(11): 2160-2169. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0094
摘要:

两相控温型储液器是泵驱两相流体回路(MPTL)系统中的一个重要部件,承担着工质存储、供给、气液分离及精密控温的作用。采用Navier-Stokes方程建立了MPTL系统瞬态模拟的仿真模型,可用于研究热源功率变化时储液器与主回路的动态传热和传质特性。通过仿真与试验对比发现,数值模型的流量误差在±10%以内,验证了模型的有效性和准确度。数值模拟结果表明:热源开关机时,储液器与主回路发生工质交换,气液两相的温度和压力受到影响,系统的流阻也受到影响;随着热源功率的增加,工质交换速率和交换总量随之增加,储液器内气液两相的温度和压力变化趋势随之增大。该模型可用于研究不同工作条件下的流量、温度和干度的变化特性,指导MPTL设计,并在系统搭建前预测系统特性。

基于CNN的多尺寸航拍图像定位方法的研究与实现
潘海侠, 徐嘉璐, 李锦涛, 王赟豪, 王华锋
2019, 45(11): 2170-2176. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0045
摘要:

图像定位常用于无人机视觉导航,传统的无人机视觉导航广泛采用景象匹配导航方式,随着计算机技术的不断发展,深度学习技术为视觉导航的实现提供了新途径。以无人机的垂直侦查为背景,将飞行区域的航拍图像划分成大小相同的若干网格,每个网格代表一类区域,用网格图像制作数据集训练卷积神经网络(CNN)。基于AlexNet设计了一种融合显著性特征的全卷积网络模型,有效实现了一个基于CNN的多尺寸输入的滑动窗口分类器,并提出了一种邻域显著性参照定位策略来筛选分类结果,从而实现多尺寸航拍图像的定位。

基于电阻抗层析成像的CFRP结构损伤检测
范文茹, 王勃, 李靓瑶, 周琛
2019, 45(11): 2177-2183. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0149
摘要:

电阻抗层析成像(EIT)是一种新兴的碳纤维增强复合材料(CFRP)结构状态评估方法。通过将EIT技术应用于一种商用各向异性CFRP层合板,初步研究了EIT的结构损伤检测能力。利用COMSOL软件建立CFRP多种损伤模型,有限元分析获取三维场空间电势分布信息。为改进EIT技术对各向异性CFRP结构损伤的图像重构效果,采用嵌入式电极有效采集材料内部电信号;同时,提出一种改进的基于L1稀疏正则化的图像重建算法。另外建立一套基于数字万用表的嵌入式16电极的EIT硬件系统,利用EIT系统检测平台对简单CFRP损伤进行检测,结果显示损伤材料图像重建效果良好,证明EIT方法在CFRP结构损伤检测中的可行性。

倾转旋翼机低速回避区研究
陈金鹤, 汪正中, 马玉杰
2019, 45(11): 2184-2192. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0071
摘要:

针对单发、全发失效(OEI/AEI)后提升倾转旋翼机安全性的需求,基于最小化回避区思想分析预测倾转旋翼机的高度-速度低速回避区。首先,引入混合操纵模型,建立倾转旋翼机发动机失效后增广的二维纵向刚体飞行动力学模型,基于最优控制理论将倾转旋翼机低速回避区边界转化为安全着陆问题;然后,构建倾转旋翼机发动机失效后安全着陆飞行的连续非线性最优控制模型,采用间断有限元法(DPG)和非线性规划算法进行求解;最后,以XV-15为研究对象,验证了算法的准确性,并研究了不同飞行重量、操纵要求下,倾转旋翼机的单发、全发失效的高度-速度低速回避区,分析了倾转短舱对低速回避区的影响,给出了XV-15单发失效的垂直起飞最大安全重量。

0.13 μm部分耗尽SOI工艺反相器链SET脉宽传播
上官士鹏, 朱翔, 陈睿, 马英起, 李赛, 韩建伟
2019, 45(11): 2193-2198. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0076
摘要:

基于0.13 μm部分耗尽绝缘体上硅(PD-SOI)工艺,设计了一款片上反相器链(DFF)单粒子瞬态(SET)脉宽测试电路并流片实现,SET脉宽测试范围为105~3 150 ps,精度为±52.5 ps。利用重离子加速器和脉冲激光模拟单粒子效应试验装置对器件进行了SET脉宽试验。采用线性能量传输(LET值)为37.6 MeV·cm2/mg的86Kr离子触发了反相器链的三级脉宽传播,利用脉冲激光正面测试器件触发了相同级数的脉宽,同时,激光能量值为5 500 pJ时触发了反相器链的双极放大效应,脉宽展宽32.4%。通过对比激光与重离子的试验结果,以及明确激光到达有源区的有效能量的影响因子,建立了激光有效能量与重离子LET值的对应关系,分析了两者对应关系偏差的原因。研究结果可为其他种类芯片单粒子效应试验建立激光有效能量与重离子LET值的对应关系提供参考。

低速修正的可压缩求解器对湍流模拟精度的影响
李彦苏, 张坤, 何承军, 阎超
2019, 45(11): 2199-2206. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0129
摘要:

修正可压缩求解器能提高其对高速湍流中低速区的模拟精度,但低速修正效果受到求解器、计算格式精度、网格量等多因素影响,难以直接评估。研究了不同阶数、分辨率、网格量下,有无低速修正的可压缩求解器对复杂湍流模拟的影响。通过泰勒-格林涡算例,定量分析了不同结果的差异。结果表明:不同网格量、计算方法组合下,低速修正对结果的影响不同。网格量较小、重构格式精度较低的情况下,低速修正方法能够有效提高计算精度。

CFRP平-折-平连接接头试验研究与数值模拟
许昶, 刘志明
2019, 45(11): 2207-2216. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0062
摘要:

针对碳纤维增强复合材料(CFRP)平-折-平(FJF)连接接头强度和失效问题进行了试验研究和数值模拟。基于商用有限元软件ABAQUS,建立了FJF连接接头强度预测模型,通过与试验结果进行对比,探究了此类接头在拉伸载荷工况下的失效形式和承载能力,同时分析了搭接长度对接头强度和失效模式的影响。结果表明,利用模型预测的接头承载能力与试验结果的误差均小于3.5%,具有较好的精度。不同搭接长度下,FJF混合连接接头相较于胶接连接接头和机械连接接头强度均有提升。接头的强度随着搭接长度的增大而增大,搭接长度增大到一定程度后趋于平缓。搭接长度较小时,FJF混合连接接头失效表现为胶层沿搭接区的断裂和孔边挤压失效;搭接长度较大时,失效模式转变为层合板孔边拉伸断裂和胶层扩展至孔边的断裂。

几何不确定性区间分析及鲁棒气动优化设计
宋鑫, 郑冠男, 杨国伟, 姜倩
2019, 45(11): 2217-2227. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0077
摘要:

不确定性因素会导致飞行器偏离预先设计的气动性能,造成气动性能下降甚至产生严重的后果。针对工程中无法给出准确的几何不确定性概率分布以及跨声速条件下非线性气动问题,对几何不确定性的非概率参数化建模进行了研究,并结合Kriging模型及最优化方法建立了快速非线性区间分析方法。采用该方法对对称翼型进行不确定性分析,获得了气动性能参数的定量变化区间。在区间不确定性分析基础上建立了鲁棒优化设计流程。基于区间序关系及区间可能度转换模型将单目标区间不确定性优化问题转化为多目标确定性优化问题,并采用基于Pareto熵的自适应多目标粒子群算法对优化问题进行寻优。考虑几何不确定性以及升力、力矩、面积约束,以阻力性能为目标对超临界翼型进行了鲁棒优化设计。与确定性优化设计结果对比表明,确定性优化设计在不确定性因素的影响下易失效,而鲁棒设计可得到更安全可靠的结果。

空间站在轨维修操作复杂度评价及试验验证
葛祥雨, 黄杰, 周前祥, 柳忠起
2019, 45(11): 2228-2236. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0118
摘要:

在轨维修是维持空间站在太空特殊环境安全运行的必要手段,太空特殊环境和空间站结构特点决定了空间站在轨维修任务的复杂度。在轨维修操作复杂度关系到空间站维修方案的优化、维修计划的制定、货运飞船的安排、航天员培训和空间站可维修性设计。然而,针对空间站在轨维修操作复杂度的评价研究较少。因此,提出了空间站在轨维修操作复杂度的概念,考虑了维修固有复杂度和外部影响因子2个方面,基于信息熵理论建立了复杂度评估模型。固有复杂度包括维修操作逻辑、维修动作规模、维修人机界面和维修操作知识,并借助信息熵完成以上4个方面的量化;外部影响因子包括操作空间、有无维修工具、时间压力、视觉遮挡和航天服影响,并利用分级打分制予以量化。为验证模型的有效性,基于地面模拟舱开展了12类产品维修验证试验,采集了受试者的维修动作及时间。实验数据分析表明,提出的模型能够较好地预测产品的维修耗时(相关系数为0.82),并能较为合理地对空间站在轨维修操作复杂度进行量化分级。为在轨维修的开展、维修方案的评价、航天员乘组训练与安排和空间站设计更改提供方法指导。

基于随机相关的电子部件二元加速退化可靠性评估
盖炳良, 滕克难, 王浩伟, 王文双, 陈健, 宦婧
2019, 45(11): 2237-2246. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0130
摘要:

针对加速应力下电子部件二元相关退化可靠性分析难题,提出一种基于随机相关的可靠性分析方法。采用考虑个体差异的Wiener过程模型建立边缘退化过程模型,并基于加速因子不变原则建立了模型参数与加速应力的关系;构建了基于Copula函数的随机相关模型,采用两阶段贝叶斯参数估计方法进行参数估计,综合运用散点图、偏差信息准则(DIC)值以及Kendall τ的非参数估计值等方法进行随机相关模型选择,并采用蒙特卡罗仿真方法进行可靠度计算。最后采用实例验证了所提方法有效性,为考虑个体差异的贮存可靠性评估提供了技术支撑。

基于SD-LCMV算法的FDA平台外干扰抑制
王博, 谢军伟, 张晶, 葛佳昂
2019, 45(11): 2247-2256. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0140
摘要:

针对频率分集阵列(FDA)接收机在抑制与目标位置接近的平台外干扰过程中,最小方差无失真响应(MVDR)波束形成器在阵元数较大、导向矢量失配情况下出现的主瓣畸变问题展开分析。在采用重叠正弦频率分集阵列接收结构代替一维均匀线性频率分集阵列(ULA-FDA)接收的基础上,通过可变加载约束的最速下降线性约束最小方差(SD-LCMV)准则求解导向矢量失配时的权矢量,实现对阵列方向图主瓣的有效纠偏和保形。仿真验证了采用正弦频控函数的重叠子阵FDA阵列具有最佳的主瓣宽度和低旁瓣特性。当存在2°的指向误差时,正弦频控函数的重叠子阵FDA阵列经导向矢量修正得到的阵列方向图在有效抑制干扰的同时能够实现主瓣的纠偏和保形。

基于自适应伪谱法的高超声速飞行器再入轨迹优化
任鹏飞, 王洪波, 周国峰
2019, 45(11): 2257-2265. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0165
摘要:

针对高超声速飞行器再入轨迹优化问题,建立考虑地球自转的三自由度再入运动方程,以美国通用空天飞行器为对象建立再入约束模型。采用Legendre-Gauss-Radau配点对3种典型优化问题:最大纵程、最大横程及最小航迹角变化率问题进行离散,将连续时间最优控制问题转化为非线性规划问题。基于Legendre多项式近似理论,引入衰减系数构建相对误差估计关系式,并以此提出一种有效的自适应网格重构策略。最终获得了3种典型再入轨迹优化问题的最优解。仿真结果表明,该算法的求解结果与变步长Runge-Kutta-Fehlberg法积分一致。相比传统自适应伪谱法,其配点和区间分配更合理,迭代次数少,求解速度高,且对人工参数不敏感。

多粒度概率语言环境下基于PROMETHEE的改进FMEA方法
鞠萍华, 陈资, 冉琰, 胡晓波
2019, 45(11): 2266-2276. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0142
摘要:

针对传统故障模式和影响分析(FMEA)方法中存在关于故障模式评估、风险因子权重和风险优先级排序等方面的固有缺陷,提出了一种多粒度概率语言环境下基于偏好顺序结构评估法(PROMETHEE)的改进FMEA方法。该方法运用多粒度概率语言术语集(PLTS)刻画了专家评估信息的多样性和不确定性,并基于二元语义转换函数为引入工具的语言计算模型统一各专家多粒度风险评估信息,运用最优最劣法(BWM)和熵权法相结合的综合赋权法确定风险因子权重,将PROMETHEE拓展到概率语言环境中用于确定故障模式风险优先序。最后,运用托盘交换架故障风险评估案例来验证该方法的适用性和有效性,并进一步通过敏感度与对比分析以显示该方法的优越性。

倾转旋翼无人机最优过渡倾转角曲线
周玙, 刘莉
2019, 45(11): 2277-2283. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0073
摘要:

建立了典型三点式倾转旋翼无人机动力学模型,针对过渡过程,开展最优倾转角曲线研究以减小横侧控制耦合对纵向运动影响和过渡过程能耗。基于倾转角曲线对过渡过程的影响分析,提出了改进运动剖面算法对倾转角曲线进行参数化设计;并提出两阶段优化方案来对参数进行优化。第1阶段,综合考虑横侧控制耦合度最低和过渡过程能耗最小目标,以曲线参数为优化变量,构建了最优倾转角问题模型,采用遗传算法进行优化求解。第2阶段,引入舵机动力学模型,考虑过渡时间和系统超调进一步优化以减小结束阶段的超调。与2种现有典型倾转角曲线对比结果表明:给定过渡时间,设计的最优倾转角曲线有效地降低横向控制耦合程度和过渡过程的能耗,且减小结束时超调。

发动机短舱泄压过程瞬态仿真
王晨臣, 冯诗愚, 彭孝天, 邓阳, 陈俊
2019, 45(11): 2284-2290. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0081
摘要:

发动机短舱泄压门的设计会影响到短舱的安全性,泄压是一个动态变化过程,与舱内外压力、外界气流马赫数及泄压门结构有关。基于Modelica语言建立了短舱泄压过程零维瞬态仿真数学模型,并通过计算流体力学(CFD)方法得到不同开启角度下所需泄压门排放质量流量和力矩系数,并将这些系数代入零维瞬态仿真数学模型,得到了短舱泄压过程中舱内压力、泄压门开启角度等关键参数随时间的变化关系,分析了泄压门开启舱内压力阈值及最大开启角度对泄压过程的影响。研究结果显示,降低泄压门开启舱内压力阈值会使泄压过程到达平衡阶段时间减小,但是对平衡阶段舱内压力和往复摆动角度/幅度无影响。适当降低最大开启角度可有效降低泄压平衡阶段往复摆动角度/幅度,而对初始阶段的泄压速率和平衡阶段的短舱内部压力基本无影响,但是随着最大开启角度进一步降低,则会导致泄压速率下降,并使平衡阶段短舱内部压力升高。

基于半监督迁移学习的轴承故障诊断方法
张振良, 刘君强, 黄亮, 张曦
2019, 45(11): 2291-2300. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0082
摘要:

针对航空发动机轴承故障诊断过程中预测精度不足以及过拟合的问题,提出基于迁移学习的半监督集成学习器(SSIT)用以发动机轴承故障预测。首先,训练改进的基于迁移学习的极限学习机(TELM)以及基于迁移学习的支持向量机(TSVM),分别迁移不同目标空间的高相似度样本加入到源样本空间进行训练。然后,与对应的基学习器集成同簇学习器来识别未标记样本,构成半监督学习器不断调整初始基学习器权重,并继续集成半监督基学习器的识别结果到SSIT中。通过此学习机识别提取特征后的,用以故障识别。实验结果清楚地表明:此种方法可以有效降低迁移学习中的负迁移效果,提升迁移精度10%左右,降低机器学习中的过拟合效果,提高半监督学习稳定性,与现有的预测方法相比可以提高精度9%以上。

基于多场耦合建模与Bootstrap方法的滑环可靠性评估
刘贤军, 孙远航, 王永松, 施英莹, 孙习武, 余建波
2019, 45(11): 2301-2311. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0106
摘要:

导电滑环作为卫星太阳电池矩阵驱动机构的核心部件,其可靠性关系到卫星寿命的长短,由于空间用滑环寿命试验费用昂贵、试验周期长、样本数据量少等特点,无法获取大样本寿命数据,利用传统大样本数据进行统计推断,从而进行可靠性评估的方法存在困难。因此提出一种基于摩擦磨损模型的可靠性评估方法,应用赫兹理论、传热学方法分别计算摩擦副磨损过程中的接触区域变化和温度变化,量化热力电多场耦合对摩擦副磨损的影响,提出基于粘着磨损的多物理场耦合磨损模型,基于该模型得到的寿命数据,运用改进Bootstrap方法得到滑环寿命分布的参数估计,最后与传统可靠性预测方法结合,得到一系列滑环可靠性指标。方法对比结果表明,改进Bootstrap方法不仅具有较高的评估精度,还具有主观性小、适用性强的特点,由该方法所得的各可靠性指标均符合工程实际,具有很强的工程应用价值。

耗氧型惰化系统反应器性能理论
谢辉辉, 冯诗愚, 彭孝天, 潘俊, 王洋洋
2019, 45(11): 2312-2319. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0117
摘要:

为了研究耗氧型燃油惰化系统中反应器的工作特性,在Fluent 17.0软件多孔介质模型基础上以用户自定义变量(UDS)形式添加固相能量方程来建立气-固两相耦合传热的两温度反应器模型,以大庆RP-3燃油为对象并通过实验测试了其反应动力学方程,然后以用户自定义函数(UDF)源项的形式添加化学反应,对反应器进行了仿真。研究了不同工况对反应器惰化效率的影响,以及反应器在惰化过程中的内部温度及RP-3浓度变化特性。结果显示:反应物浓度对转化率的影响与氧浓度饱和值有关系,在没有额外冷却的情况下反应器会飞温,化学反应主要发生在反应器的后半段,且靠近反应器轴线处。因此在未来设计反应器时,应当考虑额外冷却措施以防止飞温,使催化床温度均匀分布来提高反应器工作效率。

高峰时段下离港航空器绿色滑行策略设计与评价
郑丽君, 胡荣, 张军峰, 朱佳琳
2019, 45(11): 2320-2326. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0124
摘要:

为有效减少大型枢纽机场高峰时段离港航空器拥堵延误及污染物排放,开展了不同滑行策略的设计与评价研究。首先,构建了包括环境成本在内的离港航空器滑行成本计算模型;然后,提出了正点推出、机位等待以及速度优化3种不同离港航空器绿色滑行策略;最后,以总滑行成本最小为目标,采用遗传算法开展算例仿真,求解不同策略下的最优滑行路径并对比分析了不同滑行策略对缓解拥堵及减少排放的有效性。结果表明:相较于正点推出策略,机位等待与速度优化策略可减少总滑行时间5.90%和22.49%,具有良好的拥堵缓解效果;此外,机位等待策略还具有最低的油耗及排放成本,而速度优化策略具有最低的污染物排放总量,均具有一定的减排效果。

基于度中心性的AFDX网络拓扑生成
王智宇, 何锋, 谷晓燕
2019, 45(11): 2327-2334. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0123
摘要:

航空电子系统随着任务需求和技术的发展不断向深度综合演进,其系统的复杂性给网络的设计和验证带来了巨大的挑战,如何通过网络生成实现受限资源条件下航电信息交互的实时性能保障是目前亟待解决的问题。针对目前存在的无法对航电网络进行实时性调控的拓扑设计方法进行改进,依据终端节点之间所有虚拟链路的最大通信帧长之和的大小关系,提出一种基于度中心性理论的航空电子全双工交换式以太网(AFDX)网络拓扑生成算法。将终端节点之间数据帧长作为节点度的衡量标准,对所有终端节点进行集合划分,并根据集合中终端节点的数据帧长对交换机进行连接。采用确定性网络演算以及仿真的方法对基于度中心性的AFDX网络拓扑生成算法进行效能评估。利用确定性网络演算方法,在小规模虚拟链路(VL)的组网下,结果显示:基于度中心性的拓扑生成算法生成的网络拓扑中75%的VLs实时性能优于原始人工设计的网络拓扑,且端到端延迟平均减小9.37%。利用OMNet++仿真方法,在1 400条虚拟链路的组网规模下,结果显示:基于度中心性的拓扑生成算法生成的网络拓扑中94.3%的VLs实时性能优于人为规划网络拓扑,且端到端延迟平均减小50.2%。由此表明:基于度中心性的拓扑生成算法很大程度上提高了网络的实时性能保障。

无人驾驶矿用运输车辆感知及控制方法
李宏刚, 王云鹏, 廖亚萍, 周彬, 余贵珍
2019, 45(11): 2335-2344. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0521
摘要:

针对当前矿区生产作业效率低下、安全事故频发等问题,提出了一种矿用运输车辆无人驾驶感知及控制方法。感知部分,设计出基于激光雷达和毫米波雷达融合的多目标识别架构,在数据关联的基础上,应用基于卡尔曼滤波的联合概率数据关联(JPDA)算法实现矿区环境下多目标识别;控制部分,采用路径预瞄-跟踪的方式,将横向控制与纵向控制进行解耦,并通过反馈机制实时进行偏差修正,实现无人驾驶矿用运输车辆精准的横向与纵向控制。此外,搭建了矿车无人驾驶系统平台,在矿区不同场景下对上述感知及控制方法进行了测试。实验结果表明,感知算法能够实现道路可行驶区域的精确检测,并可识别出多种障碍物类型,控制算法在上下坡等场景下可实现无人驾驶矿用运输车辆纵向速度和横向位置的精准控制,满足实际应用需求。

常见问答