期刊目录
2020年  第42卷  第2期 刊出日期 2020-04-28   目次   上一期   下一期
     
航天工程·材料科学与工程
  • 二维可压缩流动抽吸流量模型及验证
  • 张宝虎,赵玉新,柳军
  • 2020,42 (2):72-77[摘要](423) [PDF  4183K](597)
    根据超声速与亚声速流动的特征,依据Prandtl-Meyer膨胀波理论,根据背压与来流静压确定膨胀波后的马赫数,获得了质量抽吸流率,并导出了壅塞发生的条件,建立了二维超声速抽吸模型;根据冲量定理,假定气体从主流区域到抽吸腔流态的变化是由于压差的冲量作用,建立了亚声速抽吸模型,并且进一步阐述了亚声速抽吸壅塞发生的机制。计算流体力学验证表明亚声速抽吸冲量模型的偏差较大,因此通过数值拟合模型来描述亚声速抽吸流动。该研究为三维抽吸研究提供了参考。
  • 导弹结构热防护一体化设计与优化
  • 徐世南,吴催生
  • 2020,42 (2):78-84[摘要](374) [PDF  5233K](363)
    针对导弹面临的严酷气动热力环境,基于传统波纹夹芯结构,为导弹设计了一种兼具承载和热防护功能的一体化结构。建立热-结构耦合计算模型,对一体化结构进行结构承载与热防护性能分析,结果表明:一体化结构在高温下具有较好的承载能力;增加一体化结构隔热层与内壁厚度有助于提高导弹的热防护效率。以一体化结构热防护效率最高和质量最小为目标,采用第二代非支配排序遗传算法实现了多目标优化,并认识到:一体化结构热防护效率与质量相互影响,设计时需要需综合考虑。
  • 基于位置预测的靶场图像实时判读方法
  • 钟立军,于起峰,周颉鑫,郭鹏宇,黄维
  • 2020,42 (2):85-91[摘要](480) [PDF  5487K](371)
    在靶场经纬仪对目标实时跟踪测量时,会发生相机随机抖动的情况,引起目标在图像中大幅度运动。应对大幅度运动时,基于搜索窗口的跟踪方法容易丢失目标,而基于全图搜索的跟踪方法时效性差。针对以上问题,提出一种结合核相关滤波算法(Kernelized Correlation Filter, KCF)和目标位置预测的改进的跟踪学习检测算法(Tracking-Learning-Detection, TLD)跟踪框架。利用正交多项式最优线性滤波器及相机角度信息预测目标下一帧位置,在此区域利用KCF进行快速跟踪,可以提高跟踪的成功率和时效性,跟踪失败时再进行检测。仿真实验表明,最优线性滤波器能较准确预测目标位置,给KCF提供较准确的搜索位置,算法每帧耗时仅为1.1 ms,且定位精度优于TLD和KCF,能有效应对相机抖动的问题。靶场实际试验证明该方法可提高靶场自动判读水平,减少人工干预。
  • 混合不确定条件下航空不安全事件量化分析方法
  • 崔利杰,陈浩然,任博,张贾奎
  • 2020,42 (2):92-97[摘要](416) [PDF  4078K](324)
    为解决不确定条件下航空不安全事件量化分析的难题,基于随机和模糊理论对影响飞行安全的主客观变量进行了混合不确定描述,将难以用概率表示的主观变量处理成为隶属度λ水平截集上服从均匀分布的随机变量。在此基础上,提出了混合不确定条件下航空安全指标和数值计算方法,所提指标和方法能够简洁、直观、准确地反映航空安全水平。通过航空安全领域普遍采用的Bow-tie模型对轮胎爆破事件安全性指标和隶属度关系进行仿真分析。结果表明: 将不确定变量控制在一定隶属度水平,能显著提高航空安全指标。
  • 空间双体系绳系统展开阶段末端星姿态动力学分析
  • 陈书敏,王长青,扎伯罗特诺夫·尤里,李爱军
  • 2020,42 (2):98-106[摘要](364) [PDF  6225K](337)
    为了研究空间系绳系统展开过程中末端星的姿态运动,采用第二类拉格朗日方程建立系统展开及末端星角运动的数学模型,分析展开阶段末端星的姿态动力学特性。建模时将系绳末端连接的母星与子星视为尺寸不可忽略的刚体,且母星质量远大于子星质量,系绳视为有质量的刚性杆。利用该数学模型可以分析系绳系统的展开过程,研究影响末端星姿态运动的主要因素,包括姿态角初始扰动以及末端星动/静不对称性。仿真结果表明,系绳展开时末端星姿态角初始扰动及动静不对称性可能会导致姿态角失稳,出现系绳缠绕星体的情况。仿真结果可以为展开阶段末端星姿态控制提供参考。
  • 利用预报误差分布拟合实现卫星历史轨道机动检测的方法
  • 李涛,黄昊,陈磊
  • 2020,42 (2):114-120[摘要](413) [PDF  4993K](347)
    轨道机动会引起在轨卫星的轨道异常,是空间态势感知的重点关注对象之一。为此,提出一种从卫星的两行轨道要素编目数据中检测历史机动的方法。通过分析预报误差检测轨道参数的异常编目值,进而获得相应的历史机动信息。对卫星的两行轨道要素编目数据两两预报求差得到预报误差的样本数据后,利用期望最大化算法可以拟合得到以高斯混合模型表达的预报误差的概率分布模型;以此为基础,可以确定利用预报误差检测轨道参数异常编目值的门限;利用轨道机动与异常编目值之间的对应关系,最终实现机动检测。对典型活动卫星的机动检测结果表明,所提方法能够在准确检出历史机动事件的同时保持较低的误检率。
  • 采用优化加点Kriging模型的助推火箭残骸安全区预示方法
  • 祝学军,卜奎晨,王浩,高峰,赵长见
  • 2020,42 (2):121-126[摘要](360) [PDF  4210K](361)
    建立火箭及其分离残骸弹道计算动力学模型,并采用四元数方法对姿态角解算进行处理。提出基于优化加点Kriging模型的安全区预示方法,结合Monte Carlo和Kriging代理模型的特点,给出安全区预示流程。以某型助推火箭残骸安全区计算为例,对提出的安全区预示方法进行仿真验证。仿真结果表明,提出的基于优化加点Kriging模型安全区预示方法与Monte Carlo方法相比,在不损失计算精度的前提下,具有更高的计算效率,满足快速迭代的工程需求;相比传统极限偏差叠加方法,可显著降低安全区覆盖面积,具有较强的工程应用价值。
机械工程·控制科学与工程
  • 多重优化的分布式无线覆盖探测算法
  • 王红军,向庭立,潘继飞
  • 2020,42 (2):127-134[摘要](361) [PDF  5707K](330)
    为满足无线通信网络信号覆盖有效性的实时实地可重复探测的需求,提出一种基于传感器网络的分布式无线覆盖探测算法。通过随机部署于目标区域内的无线传感器节点对无线通信网接收信号强度进行感知和预处理;利用变异函数构造新的BP神经网络目标函数,通过改进粒子群算法优化其初始权值和阈值;利用训练好的网络模型对存在探测盲区的目标区域进行插值估计,并联合传感器节点采集到的数据生成无线通信网络等信号强度线。仿真结果表明,所提算法比其他经典算法具有更高的精度,可有效探测目标区域无线通信网络的信号覆盖情况。
  • 混响背景下基于高阶统计量的动目标检测方法
  • 王晓彤,蔡志明
  • 2020,42 (2):135-141[摘要](378) [PDF  4804K](349)
    针对混响背景中的动目标检测问题,根据基阵接收数据经过波束形成与匹配滤波后的输出结果计算高阶统计量,并将其视作观测空间。基于此空间中混响和目标回波的差异,利用多ping的高阶统计量构造特征向量,计算特征向量之间的马氏距离作为混响和目标差异的量化标准,再依据最大一致条件功效检测准则选择门限检测方法。波形数据仿真与海上实录数据检验均表明该方法的检测性能优于单ping波束形成及匹配滤波方法。通过蒙特卡洛仿真获得不同信混比下的接收机工作特性曲线,与单ping检测相比,在保证虚警概率小于0.01、检测概率大于0.5的条件下,最小可检测信混比降低约6 dB。
  • 基于统一理论框架的故障诊断模型及学习进化方法
  • 张士刚,罗旭,骆彦廷,杨拥民
  • 2020,42 (2):142-149[摘要](402) [PDF  5725K](347)
    以概率图理论为基础,系统研究基于这一理论框架的故障诊断模型,对模型的构建方法以及在不同场景下的模型演化方案进行探讨,使得在统一理论框架下可实现多模式系统故障、耦合故障、动态故障、故障预测等复杂情形的诊断。为了弥补单独利用基于模型的方法和基于数据的方法的缺陷,研究了诊断模型的学习进化策略,实现了诊断效果的改进和优化。对模型后续的能力扩展和可能的研究方向进行了展望,为后续理论研究提供了参考。
  • 舰炮身管的模态分析与多目标优化
  • 刘国强,陈维义,陈华东,程晗
  • 2020,42 (2):150-155[摘要](338) [PDF  4163K](320)
    舰炮的炮口扰动是影响舰炮射击精度的重要因素。为了减少舰炮的炮口扰动,优化身管结构,建立了柔性身管的ABAQUS有限元模型,将有限元模型的模态计算值与模态试验值进行比较,发现建立的柔性身管有限元模型是合理可行的。提出了混沌量子粒子群算法与动力学联合优化的方法,进行身管和炮口的多目标优化。优化结果表明,优化后炮口中心的线速度、角速度和角位移与优化前相比显著减小,身管质量有所降低,结构更加合理,该优化方法有效可行,为下一步全炮总体优化设计提供了一定的借鉴。
  • 4电平S类数字功放的电平合成策略
  • 周强,朱蕾,陈剑斌
  • 2020,42 (2):156-161[摘要](340) [PDF  4501K](334)
    通过增加量化电平,Delta-Sigma调制器输出序列能够获得更好的调制性能。但在S类数字功放中,受限于开关功放的实现结构,多电平Delta-Sigma调制器输出脉冲序列无法直接驱动开关功放,需采用由多个开关功放单元构成的多电平开关功放。针对2比特Delta-Sigma调制器输出序列,分析了电平合成策略对4电平S类数字功放性能的影响,提出了两种优化的电平合成策略。理论分析和仿真结果表明,采用合适的电平合成策略,4电平S类数字功放可以获得更优的输出性能,尤其在输出功率回退状态下,电平合成策略对功放性能的影响更为显著。
  • ASLR机制脆弱性自动分析方法
  • 黄宁,黄曙光,潘祖烈,常超
  • 2020,42 (2):162-170, 185[摘要](359) [PDF  6419K](311)
    地址随机化是一种针对控制流劫持漏洞的防御机制。已有的漏洞自动分析与利用技术缺少对地址随机化机制影响的分析,导致生成的测试用例在实际环境中的运行效果受到极大限制。针对地址随机化的缺陷及其绕过技术的特点,提出了一种地址随机化脆弱性分析方法。该方法使用有限状态机描述程序运行路径中各关键节点的状态;针对常见的内存泄漏与控制流劫持场景建立约束条件;通过求解内存泄漏状态约束与控制流劫持状态约束的兼容性,分析地址随机化机制在特定场景下的脆弱性。实验结果表明,该方法可有效检测通过内存泄漏导致的地址随机化绕过及控制流劫持攻击,实现自动化的地址随机化脆弱性分析,提高针对软件安全性分析的效率。
  • 数据基故障诊断算法更新问题研究
  • 赵晨旭,涂遗,邱静,刘冠军
  • 2020,42 (2):171-176[摘要](376) [PDF  4366K](329)
    机内测试被广泛应用于故障诊断、装备健康管理与预测等领域。针对机内测试设备在设计和升级时遇到的分类器更新、样本数量不平衡、硬件条件限制问题,提出初步解决方案。利用基于密度的聚类和人工免疫方法处理原始数据;提出基于代表样本点的混合学习方法;利用支持向量机和仿真案例验证所提方法。结果表明所提方法能够解决上述问题,有助于基于数据的机内测试设备设计与升级。
  • 考虑非线性退化与随机失效阈值的剩余寿命预测
  • 王泽洲,陈云翔,蔡忠义,罗承昆
  • 2020,42 (2):177-185[摘要](339) [PDF  6506K](326)
    针对广泛存在的非线性退化设备,现有方法尚未考虑随机失效阈值对剩余寿命预测结果的影响。因此,通过对设备性能退化过程进行分析,提出了一种综合考虑非线性退化与随机失效阈值的剩余寿命预测方法。基于Wiener过程构建了考虑个体差异与测量误差的非线性退化模型;基于卡尔曼滤波算法建立状态空间模型以实现对退化状态的在线更新;基于极大似然法估计失效阈值分布系数估计方法,得到随机失效阈值的概率分布;基于随机失效阈值推导出剩余寿命的概率分布,实现对剩余寿命的在线预测。算例研究表明,所提方法可以有效地提升剩余寿命预测的准确性,具备一定工程应用价值。
  • 面向作战任务的最小风险传感器调度方法
  • 单甘霖,庞策,段修生
  • 2020,42 (2):186-193[摘要](381) [PDF  5912K](311)
    基于风险理论提出一种面向不同目标探测任务的传感器调度方法。将主动传感器辐射被截获风险和目标探测风险结合起来,建立一般目标探测框架下的传感器最小风险调度模型。分目标跟踪、目标识别和目标威胁等级评估三种情况将传感器最小风险调度模型具体化,给出不同情况下目标探测风险值的计算方法。针对模型的求解提出一种基于混沌思想、反向学习和双向轮盘赌的改进人工蜂群算法。通过仿真实验证明了模型的可行性和算法的有效性。
  • 采用改进遗传算法的舰载机保障调度方法
  • 刘珏,王能建,罗旭,孟祥雷
  • 2020,42 (2):194-205[摘要](467) [PDF  9439K](351)
    舰载机保障作业过程受到多种资源约束,同时可能存在突发事件的干扰。针对此特点,分析并制定干扰情况下的模型修正策略。在遗传算法中引入禁忌搜索算子改进传统遗传算法的变异操作,并通过具体实例进行仿真验证,其结果证明改进后的遗传算法在优化含干扰事件的多机保障问题时效率更高,并通过甘特图直观地反映重调度方案,为真实情况下有效处理舰载机保障过程中的干扰事件奠定理论基础。
  • 弹性轨道磁悬浮控制系统模型降阶研究
  • 刘武斌,王泉
  • 2020,42 (2):206-210[摘要](367) [PDF  3158K](311)
    在磁悬浮控制系统中,常常忽略轨道的弹性来设计控制算法。在这种控制算法作用下,当轨道刚度较小时,系统容易产生振动。为解决该问题,可以将轨道弹性加入悬浮模型,然后设计控制算法。考虑轨道弹性之后,悬浮系统的模型会比较复杂,控制算法难以在工程实现。为此,采用Hankel范数近似法对考虑轨道弹性后的模型进行降阶,并且在降阶模型的基础上设计控制算法,解决了轨道弹性引发的系统振动问题。并且,这种方法容易在工程中实现。文章最后利用仿真结果验证了降阶方法的可行性。