期刊目录
2019年  第41卷  第3期 刊出日期 2019-06-28   目次   上一期   下一期
     
航天工程
  • 加权模糊C均值聚类算法实现BDS三频组合观测值优选
  • 孟凡军1,李树军1,潘宗鹏2,孙亦成1,李忠盼2
  • 2019,41 (3):92-98[摘要](194) [PDF  908K](126)
    在对BDS三频载波相位组合观测值进行误差分析的基础上,确定了优选载波相位线性组合系数的筛选标准。针对传统聚类算法在高维多频混合数据集分类中存在的不足,采用一种基于加权的模糊C均值聚类算法,通过对同一维度在不同簇上赋予不同的权重值,对传统遍历搜索法所获得的部分BDS三频载波相位组合观测值进行了优化分类选取,有效解决了传统全球导航卫星系统载波相位观测值选取方法效率低的问题,同时为多系统多频数据组合观测值系数的优化选取提供了一种新的思路。对分类结果进行分析,确定了各类组合观测量的适用范围,并结合实测数据,利用无几何层叠模糊度解算方法对优选组合进行了整周模糊度的解算,结果验证了该方法的可行性。
  • 空间应用载荷的天地端到端IP隧道协议通信架构设计
  • 邱爱华,张涛,乔旷怡,顾逸东
  • 2019,41 (3):99-105[摘要](162) [PDF  902K](104)
    在地面运控子网和载荷信息网中设计IPsec、GRE或RFC2003三种IP隧道协议,通过平台信息网和天地测控网,封装的用户数据包能在天地通信链路中路由,以支持在轨载荷和地面运控终端之间端到端的灵活通信。设计支持IP隧道协议通信的天地一体化信息网络架构,给出各级路由器的设置和网段IP地址分配,计算和分析出三种IP隧道协议的通信效率与实时性。分析结果表明,采用IP隧道协议对改变传统地面运控模式、提高运控效率具有重要意义。
  • 雾霭图像实时处理算法加速策略
  • 崔文1,李强1,刘晓春2,李由3
  • 2019,41 (3):106-111[摘要](173) [PDF  633K](119)
    为仿真前视红外导引头实时匹配导引过程,完成目标实时跟踪性判断,针对限制对比度自适应直方图均衡和归一化互相关算法开展加速策略研究,提出基于统一计算设备架构(Compute Unified Device Architecture, CUDA)的雾霭图像实时处理加速方案,并进行设计参数寻优,得出线程块、线程网格设计参数存在最优尺寸,需实验测定的结论。实验结果表明,引入CUDA加速优化后,较未进行CUDA加速前时间指标提高5~20倍,能够满足目标跟踪实时性要求,可为红外导引头目标实时跟踪系统设计提供参考。
  • 多种服役环境下航空铝合金疲劳裂纹扩展行为
  • 颜光耀,刘治国,穆志韬,李旭东
  • 2019,41 (3):112-118[摘要](178) [PDF  839K](107)
    通过收集机场环境数据并依据环境谱编谱流程,编制出试验室环境下航空铝合金加速腐蚀试验谱,并依据该谱开展LD2CS铝合金预腐蚀疲劳试验。统计分析试验数据,利用影响平均值方法,筛选出三个重要腐蚀损伤表征量,即最大蚀坑深度、最大蚀坑宽度、点蚀率。通过归一化无量纲处理和加权平均方法,计算出腐蚀损伤综合指标α。对比不同损伤程度下预制裂纹疲劳扩展行为特点,定义腐蚀加速系数Ω(α)。利用加速腐蚀第18—20a的试验数据验证Ω(α)表达式的有效性,得到预测值相对误差均小于10%,这说明修正后的疲劳裂纹扩展公式适用于表示腐蚀损伤对长裂纹扩展的加速作用,为航空铝合金的损伤容限设计提供新的思路。
计算机科学与技术
  • 多核网络分组处理系统的数据分段卸载发送机制
  • 杨惠1,李韬1,吕高锋1,全巍1,戴幻尧2
  • 2019,41 (3):36-41[摘要](193) [PDF  1765K](194)
    为摆脱对商用网卡的依赖,降低软硬件复杂度,提出通用多核网络分组处理系统,构建面向大报文高速分组转发应用的软硬件协同数据分段卸载发送机制,并实现原型系统。该机制基于轻量级输入输出的软硬件协同多核分组处理系统,以降低大报文切分、拷贝开销以及软硬件复杂度为目的,把实现切分报文、封装报文头以及校验功能中硬件实现复杂的部分卸载到驱动中,将分段报文数据拷贝缩减为新报文头的拷贝,结合链式直接内存存取技术,为多核实现高速的大报文分组转发提供有效的解决方案。基于国产通用多核和高性能现场可编程门阵列平台进行发送性能测试。测试结果表明:采用数据分段卸载发送机制能大幅提升报文发送性能,有效解决大报文引发的多核网络分组处理性能下降的问题。
  • 基于扩展标记变迁模型的时钟同步协议正确性验证
  • 曲国远1,徐晓飞1,刘威廷2,3,4,王沁煜2,3,4,贺飞2,3,4
  • 2019,41 (3):42-49[摘要](141) [PDF  1292K](167)
    时钟同步协议是时间触发网络的一个重要组成部分,是时间触发网络实时性和确定性的关键。本文基于扩展标记变迁模型对时钟同步协议进行建模,基于模型检测方法对协议是否满足正确性属性进行验证。验证结果证明了在不同启动场景下时钟同步网络协议的正确性,也表明了扩展标记变迁模型对于协议验证的有效性。
电子科学与技术
  • 双六边形环电路模拟吸波材料及其等效电路模型
  • 于家傲1,彭世蕤1,刘立国2,李有权1
  • 2019,41 (3):153-158[摘要](147) [PDF  930K](170)
    提出以双六边形环为单元结构的电路模拟吸波材料。根据单元的双频特性建立等效电路模型,根据六边形环周期分布规律提出等效周期概念,给出等效分布电参数的计算方法。利用该模型对双六边形环电路模拟吸波材料的结构进行参数分析,并与HFSS全波分析结果进行对比,验证该方法的准确性。加工样品和实测,结果发现所设计吸波材料在1.9~8.9 GHz频段内对正入射波具有良好的吸波特性,实测结果与等效电路模型仿真结果吻合较好,进一步验证了该方法的有效性。
信息与通信工程
  • 阵列雷达自适应多零点单脉冲群目标测角算法
  • 王罗胜斌,徐振海,刘兴华,董玮,王国玉
  • 2019,41 (3):1-6,158[摘要](191) [PDF  888K](199)
    针对阵列体制雷达,由极大似然估计导出自适应多零点单脉冲测角原理。分析发现迭代步长过大导致双零点单脉冲技术在多目标条件下失效,因此提出加权步长改进角度估计的迭代过程,只需要较少计算量就能实现群内多个目标的精确测角。仿真结果表明:该算法在较高信噪比条件下可以精确测量群内三个目标角度,测角误差约为0.15倍波束宽度;当群目标数较多或者目标相位差接近于0时,算法性能下降明显。
  • 北斗系统新民用导航电文历书参数算法与性能分析
  • 肖伟1,刘文祥1,左勇1,王梦丽2,孙广富1
  • 2019,41 (3):7-12[摘要](152) [PDF  1094K](198)
    研究新公布的北斗民用导航电文中的两类历书与北斗二号导航电文历书的差异,对比分析各类历书对接收机首次定位时间的影响。利用实际的历书数据,比较不同历书类型的用户算法,分析不同龄期数据对接收机首次定位性能的影响。结果表明,高精度历书在1周的数据龄期内性能较为稳定,中等精度历书精度稍逊于高精度历书,但由于简化了电文空间,能接近高精度历书性能。简约历书进一步简化了参数数目和电文空间,尽管位置误差达到了数百千米,但却能在数月之后保持相应精度,有利于缩短接收机首次定位时间。
  • 北斗RDSS系统新体制信号子载波间干扰产生机理与消除方法
  • 王雷,陈华明,唐小妹,李井源,王飞雪
  • 2019,41 (3):13-17[摘要](160) [PDF  666K](109)
    为提高新一代北斗无线电测定卫星服务在有限带宽内的信息服务容量,借鉴了正交频分复用的理念,新体制无线电测定卫星服务信号设计采用多个子载波进行信号调制。以往针对多用户的分析主要考虑多址干扰,对载波频偏损耗和伪码损耗单独考虑,这不能解释新体制调制在相同的同步头的情况下其他子载波上信号在当前观测子载波上形成较大相关峰的问题,该问题对信号接收产生较大干扰。本文对该问题产生机理进行了分析,并提出了两种相关干扰的消除方法。
  • 采用区分性幅相联合字典学习的低截获概率信号分离方法
  • 陈游1,周一鹏1,王星1,田元荣2,周东青3
  • 2019,41 (3):18-24[摘要](134) [PDF  831K](99)
    为解决采用字典学习的信号分离方法存在的相位信息缺失和子字典交叉表示问题,提出一种区分性幅相联合字典学习方法。该方法针对相位信息缺失问题,构建了幅相联合字典模型;针对混合信号在联合字典上投影时存在的交叉表示问题,基于区分性字典学习思想提出在字典学习过程目标函数中加入交叉表示抑制项。仿真结果表明:幅相联合字典能够充分表示典型低截获概率信号的幅相信息,交叉表示抑制项能有效抑制信号间的交叉表示,算法具有良好的分离性能。
  • 采用随机几何工具的终端直通通信接入控制方法
  • 孙鹏1,陈永卫1,周年光1,伍晓平2,章理1
  • 2019,41 (3):25-30[摘要](154) [PDF  577K](109)
    针对现有具备终端直通(Device-to-Device, D2D)功能的蜂窝网络的干扰管理问题,提出一种新型的采用随机几何工具的D2D通信接入控制方法。利用随机过程理论以及随机几何工具建立模型分析邻近基站和D2D通信对蜂窝通信的影响,并推导蜂窝业务接入失败概率表达式。基于该表达式能够计算网络允许的最大D2D用户密度,辅助D2D通信接入控制实现干扰管理。仿真证明基于所提数值计算方法获得的估计结果与蒙特卡洛仿真结果相符,且通过合理限制D2D用户密度和D2D用户发射功率可满足指定的蜂窝业务接入失败概率要求。
  • 采用张量方法的盲干扰抑制及信源恢复技术
  • 陈智1,2,卢尧1,方俊1,郭彦涛2
  • 2019,41 (3):31-35[摘要](146) [PDF  484K](151)
    针对多输入多输出系统受到有意干扰情况下的盲干扰抑制和信源恢复问题,提出一种双阵列天线接收机结构,通过差分处理,在不考虑独立性的条件下实现盲干扰抑制。消除干扰后的数据有明显的张量切片特征,将其堆积成三阶张量,并通过基于张量分解的方法不经信道估计直接恢复源信号,相较于传统基于信道估计的信源恢复方法大大降低信道估计误差的影响,提高恢复精度。仿真结果表明,所提方法较传统基于训练序列进行信道估计的方法能以更小的训练开销达到更优的信号恢复性能。
  • 超图约束和改进归一化互相关方法相结合的图像配准算法
  • 朱明1,2,姚强1,唐俊1,张艳1
  • 2019,41 (3):50-55[摘要](135) [PDF  2567K](192)
    为提高图像配准算法的精度和适应能力,将超图约束和改进归一化互相关方法应用于图像配准。利用Hessian-Affine检测得到的仿射不变区域代替固定窗口来改进归一化互相关方法,获得初始匹配点对;通过马氏距离计算超边间的相似度,采用超图约束计算匹配分数对匹配对进行排序;利用分数高的部分匹配点对初始化变换矩阵,通过过滤匹配对来循环更新得到最优变换矩阵实现配准。实验结果表明,该方法具有较好的匹配和剔除错误匹配的效果,在不同类型的图像配准中也有较好的配准效果。
机械工程
  • 采用遗传算法的电控增压器电磁阀优化设计
  • 杨昆,刘振明,周磊,刘楠,应宇辰
  • 2019,41 (3):56-62[摘要](150) [PDF  2977K](177)
    运用Ansoft Maxwell软件建立电磁阀的动态响应特性仿真模型,并通过试验验证模型的准确性。利用模型集成ISIGHT软件的方法,对影响电磁阀动态响应特性的参数进行灵敏度分析,得出各个参数对动态响应特性的Pareto图。基于遗传算法对电磁阀进行多参数优化设计,获取最佳参数组合,并利用电磁阀动态响应特性试验台架,开展参数优化前后电磁阀动态响应特性的对比试验研究。试验结果表明:相比于原参数方案,参数优化后的电磁阀动态响应特性得到大幅度提升,其开启响应时间缩短了59.1%,关闭响应时间缩短了47.2%。
  • 浮式振荡立轴叶轮的三维效应影响
  • 张锦岚1,王凯1,张万超2,周亚辉3
  • 2019,41 (3):63-69[摘要](133) [PDF  1001K](90)
    为研究振荡运动下立轴水轮机的三维效应影响,采用ANSYSCFX软件三维模拟立轴水轮机在不同展弦下的振荡运动(横荡、纵荡),并与二维模拟的立轴水轮机作对比,通过最小二乘法拟合计算得到水轮机推力和侧向力系数时域结果,分析得到不同展弦比下水轮机阻尼系数和附加质量系数。结果表明:随着展弦比增大,叶轮潮流能的转换效率逐渐增大;三维振荡叶轮的水动力载荷与叶轮展长呈正相关,当展弦比达到10时其水动力载荷及能量转换效率和二维的计算结果相当;三维水轮机水动力系数常数项和阻尼项随展弦比增大而增大。
  • 高速破片撞击充液容器形成液压水锤的试验研究
  • 纪杨子燚,李向东,周兰伟,蓝肖颖
  • 2019,41 (3):70-76[摘要](157) [PDF  1264K](96)
    为研究高速破片撞击充液容器形成的液压水锤效应,设计一套试验装置和测试方法,试验破片撞击充液容器产生空腔的变化过程、液体中不同位置处的压力变化以及前后面板的变形情况。试验发现:破片撞击容器后面板时会出现一圈空化气泡,气泡在后面板内表面从撞击点位置迅速沿径向扩展;液压水锤初始冲击阶段,距离撞击点较近区域在初始冲击波压力脉冲过后会出现一个较大负压,而距离撞击点较远区域不受负压影响;破片撞击速度对容器前面板最大变形影响较小,变形范围随着撞击速度的增大沿撞击点向四周扩展。后面板的最大变形及变形范围都随着破片撞击速度的增大而变大。
  • 线膛身管有限元网格参数化建模方法
  • 邹利波1,于存贵1,郭昭蔚2,冯广斌1
  • 2019,41 (3):77-82[摘要](127) [PDF  997K](176)
    为了精确快速地建立身管结构有限元网格模型,提出基于Python脚本语言操作单元和节点坐标的参数化建模方法,建立身管结构有限元网格模型。使用该方法能够精确地建立身管内膛(包含药室、坡膛和导向部)和外部轮廓的有限元网格模型,并进行参数化建模。以76 mm火炮身管为对象,建立身管与弹丸耦合的有限元模型,计算弹丸在身管内的全弹道运动过程,并结合相应实验进行验证。研究结果表明:该方法能够精确快速地建立身管结构有限元网格模型。
  • 内置式耐压液舱实肋板拓扑优化设计方案分析
  • 吴春芳1,2,张二2,张宇晨2
  • 2019,41 (3):83-91[摘要](124) [PDF  735K](209)
    通过对内置式耐压液舱中实肋板开孔拓扑优化设计后的强度和稳定性分析发现,对于周向范围为162°的内置式耐压液舱,实肋板在中内龙骨附近开孔较优。实肋板开孔后对于其本身的稳定性影响不大,但MISES应力会有所变化;实肋板开孔后,液舱结构的稳定性会稍微降低,后期在进行液舱结构设计时要考虑是否加强。
控制科学与工程
  • 舰船中央冷却系统多智能体自治控制
  • 陈于涛,曹诗杰,李东亮,邵钰蟒
  • 2019,41 (3):119-124[摘要](135) [PDF  1049K](211)
    面向下一代舰船电力推进装置的分布式冷却需求,针对复杂情况下系统自重构与自愈控制问题,提出以某型中央冷却系统为控制对象的多智能体自治控制体系。设计各类智能体的个体结构和多智能体的分布式结构,采用智能体联盟和熟人机制对合同网协作模型进行改进,并优化自动任务分配和故障恢复过程中的多智能体协作流程。在此基础上,设计中央冷却系统原理性装置,建立以多智能体控制系统为核心的自治控制试验研究平台,对控制系统效能进行分析验证。试验结果表明:所设计的多智能体自治控制体系能够自主地完成系统动态重构和故障恢复控制,使电力推进装置中央冷却系统具备自重构和自愈的能力。
  • 针对不同视场辅助信标的无人机目标定位方法
  • 朱惠民1,2,贾正荣1,王航宇3,孙世岩1
  • 2019,41 (3):125-136[摘要](143) [PDF  2063K](197)
    针对无人机在单站测角测距的目标定位过程中受无人机姿态角误差影响较大的问题,提出一种对辅助信标进行探测并与惯性传感器相结合的无人机姿态求解方法。建立基于容积卡尔曼滤波的惯性传感器姿态求解模型,采用梯度下降法对基于辅助信标的无人机位姿参数进行求解,并综合它们的结果对无人机的姿态偏差进行估计和校正,最后完成了不同视场条件下的目标定位和仿真计算。结果表明,所提方法对无人机目标定位精度有明显提高。
  • 干扰及机动条件下的比例导引智能调控策略
  • 徐洋1,方洋旺1,伍友利1,杨鹏飞2,张丹旭1
  • 2019,41 (3):137-145[摘要](141) [PDF  1226K](106)
    由于红外诱饵干扰样式复杂、目标机动形式多变导致传统比例导引律极易被干扰。为提高采用比例导引方法的导弹性能,提出一种利用径向基函数网络调控比例系数及导弹发射时机的智能导引律。以飞行时间及脱靶量为参考,通过构建加权型指标函数将求解最优比例系数及发射时机问题转化为单目标优化问题;引入量子粒子群算法求解最优决策参量,并以其作为网络输出,干扰样式作为网络输入,离线训练径向基函数网络;为提高训练效率,结合K-means及K最近邻算法初始化径向基函数网络。仿真结果表明,当存在红外诱饵干扰时,智能导引律性能优于扩展比例导引律及自适应滑模导引律。
物理学
  • 电偶腐蚀下非稳态扩散瞬时静电场分析
  • 王向军,张建春,徐庆林
  • 2019,41 (3):146-152[摘要](122) [PDF  731K](177)
    为分析在浓差极化条件下非稳态过程中的静电场分布情况,在斐克第二定律的基础上利用拉普拉斯变换求解电极表面氧浓度随时间的变化。通过法拉第定律分析受氧浓度控制下的电偶腐蚀电流密度,在此基础上利用电流元模型求解电解质溶液中任意位置处产生的瞬时电位及静电场强度,并通过实验验证结果的正确性。结果表明:浓差极化下的非稳态扩散传质产生的静电场及电位会随着时间的增加而逐渐减小,并最终达到稳态,且电流密度会随着氧的浓度减小而减小。
数学与系统科学
  • 基于Kullback-Leibler距离离散度的加权代理模型
  • 晏良,段晓君,刘博文,徐琎
  • 2019,41 (3):159-165[摘要](122) [PDF  935K](169)
    复杂系统的仿真通常具有高维度、高计算量等特点,代理模型因其明晰的数学表达和良好的计算特性可用于逼近真实系统。加权模型对比单个代理模型来说,其稳定性和适应性更广。不同的代理模型其性能不一,根据特定指标,可以构造最优加权代理模型。基于代理模型预测分布以及Kullback-Leibler距离构造各子代理模型之间的离散度,并提出一种新的权函数构造方法。算例表明,该方法与最优子模型的精度相当,同时能提高对真实响应分布的逼近。
  • 复杂网络影响力极大化快速评估算法
  • 王潇杰1,赵城利1,张雪1,易东云1,2
  • 2019,41 (3):166-173[摘要](127) [PDF  920K](88)
    分析复杂网络中影响力极大化问题,设计一种新的启发式算法框架。针对信息传递中节点的交互方式进行分析,给出节点在任意时刻处于信息接收态的概率。通过期望计算得到种子节点集传播影响力的近似估计,实现集群影响力快速计算,进而得到基于序列采样的影响力极大化快速评估算法。特别地,对于六个来自不同领域的真实网络上的影响力极大化问题进行了研究,仿真结果表明:该方法能够高效识别网络中具有重要传播影响力的节点集,在三种常见度量准则下的表现均明显优于三种影响力极大化问题基准算法。
  • 灵活的多层嵌套拉丁超立方体设计构造
  • 徐琎1,段晓君1,王正明2,晏良1
  • 2019,41 (3):174-178[摘要](146) [PDF  516K](139)
    计算机试验的设计方法越来越受到重视,嵌套拉丁超立方体设计是计算机试验设计中的一种新型方法,其在多种精度试验中有广泛的应用。但多数嵌套拉丁超立方体设计要求低精度试验次数需为高精度试验次数的倍数,这在应用中会有很大的局限性。通过对其构造方法的改进,得到一种结构更加灵活的多层嵌套拉丁超立方体设计,使得不同精度试验的次数可以更加灵活选取。该设计方法在一维投影上可以达到很好的均匀性。仿真结果表明,该方法较若干相关方法能够达到更小的均方误差。
  • 线性模型的海基制导系统误差分离方法性能分析
  • 周萱影1,王正明2,李冬3,王炯琦1
  • 2019,41 (3):179-186[摘要](137) [PDF  569K](170)
    利用传统制导工具系统误差线性回归模型,对Bayes估计、主成分分析以及正则化分析三种改进的分离方法进行了比较,分析了它们在工程应用上的优缺点,给出了实际应用时的限制因素;同时结合海基导弹特有的初始状态误差,设计了整体估计、分段估计以及迭代估计三种估计策略,给出了相应的分离步骤。仿真结果表明,文中给出的三种误差分离方法在不同的评价标准下具有不同的实际应用意义;而在弹道差评价标准以及方差评价标准下,分段估计和迭代估计策略下的误差分离结果要明显好于传统整体估计结果。