• 2009年第31卷第2期文章目次
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    • >航天工程
    • 大流量气体减压器振动问题研究

      2009, 31(2):1-4.

      摘要 (6596) HTML (92) PDF 396.86 K (5275) 评论 (0) 收藏

      摘要:对大流量气体减压器工作过程中的振动故障进行分析,建立了减压器系统动态数学模型,进行了故障数值仿真,找到了简单有效的提高减压器输出响应稳定性的方法——减小控制腔入口面积,并得到试验验证。仿真结果还表明,大流量气体减压器的振动问题不仅和减压器本身设计参数有关,还和下游管路容积有关。

    • 超燃冲压发动机燃烧室中双凹腔对引导氢分布的影响

      2009, 31(2):5-9.

      摘要 (8515) HTML (82) PDF 815.69 K (5674) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究超燃冲压发动机燃烧室中多个凹腔对气体燃料分布的影响,运用数值仿真的方法模拟了引导氢(氢气作为引导气体引燃煤油)的分布情况。从三个方面对仿真结果进行分析,首先对比了串联凹腔燃烧室和单凹腔燃烧室中的燃料分布,结果表明后凹腔的存在使得双凹腔燃烧室下游的氢气射流中心更偏向主流;其次比较了前后凹腔同一位置的燃料分布情况,结果表明前凹腔中氢气在展向方向分布更广,后凹腔中氢气在横向方向分布更宽;最后对比了并联凹腔燃烧室和单凹腔燃烧室内的燃料分布情况,结果表明并联凹腔对气体燃料的分布影响不大。

    • 基于相对轨道根数的几种大椭圆轨道编队构形

      2009, 31(2):10-14.

      摘要 (6679) HTML (80) PDF 314.43 K (5179) 评论 (0) 收藏

      摘要:大椭圆轨道航天器在较长轨道周期内运行于远地点上空,可以实现高纬度地区长时间的通信和预警,具有重要的军事应用价值。大椭圆轨道编队飞行可实现空间磁场探测、信息干扰等特殊空间任务,有必要研究大椭圆轨道的多航天器协同运动理论。完善了以相对轨道根数为变量的大椭圆编队相对运动模型,分析了模型的误差。推导并证明了几种特殊的伴随星相对运动轨迹:直线、圆、椭圆,给出了两颗以及三颗卫星形成特殊编队构形的条件。仿真结果表明,在二体条件下,对近距离大椭圆轨道航天器的相对运动,编队具有较高的精度。论文研究结论可为大椭圆轨道航天器编队构形初步设计提供理论指导。

    • 基于星间测距和地面发射源的导航星座整网自主定轨

      2009, 31(2):15-19,30.

      摘要 (7172) HTML (87) PDF 512.14 K (5419) 评论 (0) 收藏

      摘要:导航卫星星座自主定轨技术是我国新一代卫星导航系统的关键技术之一。但是仅仅依靠星间相互测距定轨会因缺少地面基准而出现基准秩亏现象。针对这个问题,提出利用少量地面发射源随机工作的方式提供地面基准,将星间测距和地面发射源信息融合起来进行星座整网定轨,进一步提高定轨精度。最后利用仿真实验对该方法的合理有效性进行了验证。

    • 机载视觉自主着陆过程中的跑道提取方法

      2009, 31(2):20-24.

      摘要 (7063) HTML (85) PDF 483.73 K (5239) 评论 (0) 收藏

      摘要:跑道直线参数的准确提取,是机载视觉完成自主着陆过程的重要条件。首先在边缘图像的基础上利用相位编组算法,得到当前边缘图像中大量的线段,根据线段之间的角度,端点距离,以及线段两边的灰度均值,设计了一套规则来定量描述线段之间的亲近性,根据亲近值,将处于同一直线上的短线段首尾连接成长线段。取最长的若干条线段待选,再利用跑道区域的先验知识,主要是跑道内外的灰度对比信息,将位于同一条跑道的两条边缘上的线段识别出来。大量的实际图像结果验证了算法的有效性。

    • 从空间站出发的奔月轨道设计

      2009, 31(2):25-30.

      摘要 (6947) HTML (87) PDF 399.90 K (5249) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于空间站的运行轨道在惯性空间是已经确定的,因此对于基于空间站组装的月球探测器,需要对其奔月轨道做出专门设计。本文结合月球的运动规律,建立了完整的奔月轨道数学模型,并结合工程的实际背景,给出了相应的约束条件,从而将轨道设计问题转化为求解满足一系列约束条件的轨道动力学方程。然后通过选取合理的优化目标和约束参数,利用遗传算法和SQP算法进行求解,计算得到了满足条件的奔月轨道参数。最后,将得到的初步设计结果,与STK计算结果进行了比较,进一步验证了结论的正确性。

    • >材料科学与工程
    • C/SiC复合材料残余应力的电火花小孔法测定研究

      2009, 31(2):31-35.

      摘要 (7707) HTML (94) PDF 499.74 K (5488) 评论 (0) 收藏

      摘要:进行了C/SiC复合材料残余应力的小孔法表征。基于现有小孔法的不足以及材料的较好电导率,提出了电火花打孔法的残余应力测量方法,建立了相应的残余应力测量流程。进行了不同平整表面样品的残余应力测量。结果表明电火花打孔法具有较好的区分性,也表明C/SiC复合材料具有较小的本征残余应力和机加工应力,这说明:C/SiC复合材料作为反射镜材料具有很好的面形稳定性的优势。

    • 二氧化硅气凝胶隔热复合材料的性能及其瞬态传热模拟

      2009, 31(2):36-40,69.

      摘要 (7632) HTML (87) PDF 515.16 K (6001) 评论 (0) 收藏

      摘要:高马赫数、新型航天飞行器承载严重的气动加热环境,其隔热材料的性能与传热计算对飞行器热防护结构的优化和预测具有一定的指导意义。研究了二氧化硅气凝胶隔热复合材料的结构与性能,并进行了瞬态传热模拟。结果表明复合材料热导率仅为0.018W/m?K,瞬态传热模拟结果与考核测试值吻合,为预测和优化隔热材料提供了一定的依据。

    • Na2SO4·10H2O相变过程及其相变潜热计算

      2009, 31(2):41-43.

      摘要 (7294) HTML (90) PDF 195.98 K (5607) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用CDR-34P差动热分析仪测试Na2SO4·10H2O相变前后的热效应,结合Na2SO4-H2O体系的二元相图,分析相变前后热效应的来源及体系相态、组分的变化;提出无机水合盐相变潜热除来源结晶水脱离外还包括固相物质溶解、溶液浓度梯度变化的热效应的观点;根据上述相变过程计算Na2SO4·10H2O相变潜热,误差仅为2%。

    • >信息与通信工程
    • 基于动态罚函数遗传算法的电磁探测卫星多星规划方法

      2009, 31(2):44-50.

      摘要 (7374) HTML (81) PDF 503.63 K (5987) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对电磁探测卫星的特点,考虑其主要约束条件,建立了多星联合规划数学模型,提出了基于遗传算法的电磁探测卫星多星规划算法。为处理遗传算法迭代过程中产生的不可行解,引入了基于罚函数法的约束处理方法。针对罚函数法中惩罚系数难以确定的特点,设计了惩罚系数自适应调整的动态罚函数机制。根据模拟的数据进行实验及分析,表明该方法能有效解决电磁探测卫星多星规划问题。

    • 基于纯纠缠态的量子安全直接通信协议

      2009, 31(2):51-54.

      摘要 (6754) HTML (80) PDF 176.95 K (6042) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于纯纠缠态,提出一种量子安全直接通信协议。通信方利用decoy光子来检测窃听。在保证量子信道的安全后,发送方通过控制非操作和von Neumann测量将秘密消息编码在纯纠缠态上并发送给接收方。由于所有的纯纠缠态都用于传输秘密消息,该协议具有较高的量子比特效率。就实验的可行性来说,该协议可以用当前的技术实现。此外,该协议在噪声量子信道中也是安全的。

    • BLT方程在任意布局传输线串扰分析中的应用

      2009, 31(2):55-58,89.

      摘要 (6930) HTML (86) PDF 501.77 K (5829) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用BLT方程对任意布局传输线间的串扰进行分析。将传输线离散,并引入理想节点的概念计算离散时引入节点的散射参数,将传输线等效为多导体传输线网络进行求解。主要针对非平行线及交叉线两种具有代表性的传输线布局进行分析,数值算例表明了方法的有效性,能够对电磁兼容中的串扰分析提供理论指导。

    • 面向点及区域目标的遥感卫星任务调度

      2009, 31(2):59-63.

      摘要 (6848) HTML (85) PDF 338.79 K (5453) 评论 (0) 收藏

      摘要:遥感应用需求中存在点目标和区域目标两类任务,遥感卫星对两类任务的调度方式存在很大区别,将二者统一调度困难。本文将点目标视为特殊的区域目标,将它们按照卫星观测机会分解,构建元任务,将两类目标在元任务层次进行统一;根据任务类型分别构建收益函数,兼顾了二者在收益计算上的差异,并建立了面向点及区域目标的遥感卫星任务调度模型,实现了对两类任务的综合调度。仿真实例证明,此方法能够提高卫星的观测效率。

    • 三维分布式星载SAR多星联合成像方法

      2009, 31(2):64-69.

      摘要 (6631) HTML (85) PDF 1.48 M (5402) 评论 (0) 收藏

      摘要:分布式小卫星SAR天线面小,存在严重的多普勒模糊,联合处理多颗卫星的回波可以有效消除模糊,实现高分辨宽测绘带成像。以一发双收的分布式构型为例,建立其回波信号模型并分析了两路回波信号之间的关系,在补偿由切航向基线引起的包络差和部分相位差后,得到两路回波信号频谱之间关系的解析表达式。根据回波谱之间的关系,设计加权函数,消除了回波的方位模糊,最后采用传统成像算法完成成像。

    • 基于优化初始聚类中心K-Means算法的跳频信号分选

      2009, 31(2):70-75.

      摘要 (6413) HTML (86) PDF 924.86 K (5496) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种优化初始聚类中心的方法。方法通过搜索参数统计直方图峰值预估类数目,并根据峰值位置确定聚类中心大概位置。由于优化的初始类心与实际类心相隔不远,聚类迭代次数大为减少。与传统的优化聚类中心方法相比,本方法计算量更少。最后将改进K-Means聚类算法应用于跳频信号分选,仿真结果表明,分选效果良好。

    • >计算机科学与技术
    • 麒麟操作系统层次式内核设计技术

      2009, 31(2):76-80.

      摘要 (9201) HTML (0) PDF 739.13 K (5757) 评论 (0) 收藏

      摘要:麒麟操作系统是高性能、高安全的国产服务器操作系统,自主设计了层次式内核结构,由基本内核层和系统服务层组成。基本内核层负责硬件初始化,并提供基本的存储管理和任务管理,系统服务层基于FreeBSD改进,提供UFS2文件系统和BSD的网络协议。详细阐述了麒麟操作系统层次式内核的结构,然后采用标准的Benchmark对麒麟操作系统进行了基本性能测试,测试结果表明层次式内核结构的麒麟操作系统与宏内核结构的UNIX类操作系统性能相当,最后探讨了麒麟操作系统层次式内核结构的特点和下一步发展思路。

    • 差分压控振荡器中单粒子瞬变的研究

      2009, 31(2):81-85.

      摘要 (7287) HTML (0) PDF 559.09 K (5567) 评论 (0) 收藏

      摘要:压控振荡器(VCO)是锁相环(PLL)中对于单粒子瞬变(SET)最为敏感的部件之一。基于180nm体硅CMOS工艺设计了一款经典的对称负载结构差分VCO电路,并利用电流源表征单粒子效应中电荷沉积和收集的过程,模拟了VCO电路的SET响应。模拟和分析表明,SET响应不仅取决于入射能量、振荡频率,还受到轰击时刻的制约,不同轰击时刻产生的最大相位差可以相差300°以上。此外,偏置电路某些结点最为敏感,可以放大SET的影响,导致时钟失效长达7个周期。

    • 高非线性度弹性S盒的构造

      2009, 31(2):86-89.

      摘要 (6321) HTML (0) PDF 1.49 M (5571) 评论 (0) 收藏

      摘要:弹性S盒可应用于容错分布计算,量子密码密钥分配和流密码中伪随机序列产生。基于线性码和高非线性度的S盒,给出了一种构造具有高非线性度, 且代数次数大于给定值的弹性S盒的方法。对于给定参数的线性码,构造的弹性S盒的非线性度是可以计算的。结果表明所构造的函数的非线性度优于已有的结果。

    • 一种基于混合搜索的高效Top-K最频繁模式挖掘算法

      2009, 31(2):90-93.

      摘要 (6301) HTML (0) PDF 248.99 K (5163) 评论 (0) 收藏

      摘要:挖掘数据集中的Top-K最频繁模式具有重要意义。已有Top-K最频繁模式挖掘算法通常采用最频繁的k个项目作为初始项目,并将初始项目中频率最低的项目的支持度作为初始边界支持度。但实际组成Top-K最频繁模式的项目数目可能远少于k,从而制约了算法的效率。为此,提出了一种基于混合搜索方式的高效Top-K最频繁模式挖掘算法MTKFP。该算法首先利用宽度优先搜索获得少量的短项集,并利用短项集确定数目少于k的初始项目范围以及较高的初始边界支持度;然后利用深度优先搜索获得所有Top-K最频繁模式。实验表明,MTKFP算法所获得的初始项目数目至少低于已有算法70%,初始边界支持度高于已有算法;MTKFP算法的性能优于已有最好算 法。

    • 二维混沌置乱矩阵构成置换群的理论和实验证明

      2009, 31(2):94-98.

      摘要 (6901) HTML (0) PDF 1.19 M (5675) 评论 (0) 收藏

      摘要:群论是研究对称性问题的强有力的数学工具。混沌指的是确定性非线性动力系统表现出来的内在随机性,具有有界、非周期、对初始条件和参数极度敏感等特点,由其产生的离散序列可用来对数字图像等数据进行加密。目前已有的文献中对二者之间的关联现象鲜有研究。基于群和混沌的基本理论,结合置换群的概念,从理论和实验两方面证明了二维混沌置乱矩阵对置换变换构成置换群的结论,并由此指明了试图用不同初值,经不同混沌系统产生多个混沌二维置乱矩阵对数字图像、视频等多媒体数据进行多重置乱加密以加强安全性的做法的无效性。

    • >机械工程
    • 水下监测系统的生存性定义与模型

      2009, 31(2):99-102.

      摘要 (6887) HTML (84) PDF 223.26 K (5440) 评论 (0) 收藏

      摘要:当水下监测系统遇到外部攻击、发生故障和事故时,生存性为系统仍保证基本服务提供了保障。为准确衡量此类系统的生存性,提出了它的生存性定义、计算方法和系统模型。生存性定义为在指定工作环境下,受事件影响的系统服务仍能达到用户要求的能力,表示为系统服务性能的数学期望。根据这种定义和计算方法能更准确地判别系统设计是否满足生存性标准。在基于多状态系统的生存性模型中,服务性能是各子系统状态的函数,与系统的结构函数有关。子系统状态的概率分布由系统的可靠性和安全性决定。最后通过实例说明了生存性模型的有效性。

    • 基于矩阵运算的光学零件磁流变加工的驻留时间算法

      2009, 31(2):103-106.

      摘要 (6914) HTML (90) PDF 602.21 K (5621) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种光学零件磁流变加工的驻留时间计算方法。该算法以矩阵运算为基础,首先确定工件上各个控制节点的高度余量,并将磁流变抛光模对各控制节点的材料去除能力体现到去除矩阵中,然后利用非负最小二乘法求解驻留时间向量。采用该算法在自行研制的磁流变抛光机床上进行抛光实验,经过2次迭代加工后,有效口径为145mm的球面镜P-V值达到40.5nm(约为λ/15),RMS值达到5nm(约为λ/125),表面粗糙度 Ra 值达到0.57nm。

    • 光学材料抛光亚表面损伤检测及材料去除机理

      2009, 31(2):107-111.

      摘要 (7449) HTML (84) PDF 479.19 K (5786) 评论 (0) 收藏

      摘要:抛光后光学元件仍然存在亚表面损伤,它降低光学元件的抗激光损伤能力和光学性能,为去除抛光亚表面损伤以提升光学元件使用性能,需要对其进行准确检测和表征。首先,采用恒定化学蚀刻速率法和二次离子质谱法分别检测水解层深度和抛光杂质的嵌入深度。然后,使用原子力显微镜检测亚表面塑性划痕的几何尺寸。通过分析表面粗糙度沿深度的演变规律,研究浅表面流动层、水解层和亚表面塑性划痕间的依存关系。最后,建立抛光亚表面损伤模型,并在此基础上探讨抛光材料去除机理。研究表明:水解层内包括浅表面流动层、塑性划痕和抛光过程嵌入的抛光杂质;石英玻璃水解层深度介于76和105nm之间;抛光过程是水解反应、机械去除和塑性流动共同作用的结果。

    • 一种基于滑模变结构观测器的故障检测方法

      2009, 31(2):112-115.

      摘要 (6973) HTML (85) PDF 238.59 K (5527) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种基于滑模变结构观测器的残差生成及故障检测方法。利用滑模变结构所具有的对未知输入扰动的不变性,移除外界扰动对残差的影响,使残差只对故障信号敏感,从而提高故障检测的准确性,较好地解决基于状态估计的故障检测方法中检测鲁棒性与灵敏度之间的矛盾。仿真验证结果表明了该故障检测方法有较高的检测鲁棒性,同时对小幅值故障较为灵敏。

    • 渐开线环形齿球齿轮传动时变刚度系数

      2009, 31(2):116-120.

      摘要 (6939) HTML (82) PDF 499.34 K (5421) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究渐开线环形齿球齿轮传动过程中齿轮副间的接触力,基于Hertz弹性接触理论定义了齿面接触点的刚度系数;利用微分几何相关知识,分析了球齿轮的齿面特征,得到了实时啮合点主曲率半径计算公式;研究了重合度系数对啮合刚度的影响,结合球齿轮机构传动特点,推导出任意位置反向啮合点位置计算公式;最后通过一个实例说明球齿轮机构接触点刚度系数具有典型的时变特征。

    • 超声阵列障碍探测技术及其在无人车辆中的应用

      2009, 31(2):121-125.

      摘要 (6845) HTML (83) PDF 504.80 K (5778) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了适合安装在汽车前保险杆的超声障碍检测系统。提出了一种新颖的混合型超声波换能器阵列、基于换能器阵列合成孔径和超声波脉冲编码的障碍检测算法,以区分回波信号是否含有危险信息。理论计算与实验结果表明,该系统可检测到直径15mm的平板目标,其有效测量距离为0.2~25m,并可实现多目标定位。

    • >数学
    • 非自治时滞抛物方程的pullback吸引子

      2009, 31(2):126-130.

      摘要 (6091) HTML (95) PDF 204.07 K (5872) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究一类具有平移指数增长函数的非自治时滞抛物型偏微分方程,证明了由方程解生成的非自治无穷维动力系统在L2(Ω)×C([-r,0]; L2(Ω))空间中存在pullback吸引子。

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