面向飞行器总体设计的UMDO技术综述

针对当前飞行器设计领域对总体设计过程中不确定性因素的精细化管理需求，对不确定性多学科设计优化（Uncertainty-based Multidisciplinary Design Optimization，UMDO）的研究现状和应用模式进行了综述和展望。首先综述UMDO的国内外发展现状，讨论开展UMDO研究和应用的必要性和紧迫性；从不确定性源建模、不确定性灵敏度分析、多学科不确定性分析、鲁棒性多学科优化设计4个方面梳理UMDO技术的发展体系，分析UMDO工程应用的研究现状，围绕飞行器总体设计过程提出适应各阶段设计需求的现代飞行器UMDO应用模式；最后，针对飞行器总体精细化设计能力的提升需求，分析了目前UMDO在工程应用过程中存在的问题，并探讨了UMDO的未来发展设想。     

基于模型的系统工程方法在卫星总体设计中的应用实践

针对基于文档的卫星总体设计信息离散、关联性差、不易追溯等问题,将基于模型的系统工程(Model-based Systems Engineering,MBSE)方法引入卫星总体设计过程,运用MagicGrid系统建模框架,提出了基于模型的卫星总体设计方法与流程。文章从用户期望定义、卫星任务运行方案、系统功能划分与物理划分、性能参数的工程分析4个方面进行了论述,并以微重力科学实验卫星系统为例,采用系统建模语言(System Modeling Language,SysML)对卫星任务的需求、行为、结构、参数进行建模。结果表明:该方法利用系统模型,能够提高设计信息的一致性和可追溯性,可为MBSE方法在卫星总体设计中的应用提供参考。     

使用解析目标分流策略的海洋卫星多学科优化

在海洋卫星总体设计阶段,为了提高卫星整体设计性能和效率,采用多学科设计优化（MDO）技术对其总体参数进行设计优化。考虑轨道、有效载荷、结构和电源四个学科的设计变量和约束条件,以卫星总质量最小为优化目标建立海洋卫星MDO模型;针对各学科优化问题属性设计高效的优化方案并采用解析目标分流（ATC）这一多级MDO策略来协调整个优化过程。优化后海洋卫星总质量相对海洋一号（HY-1）卫星下降17.6%,整个优化过程花费的时间也比采用单级All at once(AAO)策略减少85.7%。一方面表明所建立的海洋卫星MDO模型的合理有效性,另一方面表明ATC策略结合学科定制优化方案的求解技术的有效性。     

卫星总体与姿态控制一体化优化设计方法

针对传统卫星总体和控制串行设计过程低效、设计性能受限、设计方案冗余等问题，提出了一种卫星总体与姿态控制一体化优化设计方法。在轨道、结构、电源、推进等多学科耦合的传统总体设计模型基础上，将面向应用任务过程的卫星姿态控制仿真嵌入卫星多学科分析过程中，实现卫星总体方案与姿态控制的耦合精确分析和整体任务效能的综合评估，在此基础上进一步实现总体和控制的一体优化。最后，以某对地观测敏捷卫星为对象开展方法应用研究，优化结果表明所提方法获得了比传统设计方法目标函数性能更优、冗余度更低的设计方案，验证了卫星总体与姿态控制一体化优化设计方法的可行性和有效性。     

改进差分进化算法求解多成像卫星调度问题

针对多成像卫星联合调度规划建模难度大和求解复杂度高等问题,通过分析成像卫星的成像过程和工作原理,将成像卫星调度过程分为调度预处理、任务规划和调度优化3个阶段。在调度规划过程中,建立了多星联合调度约束满足最优化模型,采用启发式算法思想,定义了个体适应度评估函数,设计了任务冲突消解方法,提出了一种改进的差分进化算法。在此基础上,采用一些确定性规则对调度规划方案可行解进行了评估和二次优化。结果表明:提出的成像卫星调度问题求解方法能够有效地分配卫星资源,生成优化的调度方案。设计结果也能够为卫星系统最优化设计和效能评估提供必要的决策支持。     

飞行器总体不确定性建模与优化设计方法

针对考虑不确定性的飞行器总体设计迭代周期长、优化困难等问题，提出一种基于裕度量化解耦策略的飞行器总体不确定性建模与优化设计方法。首先采用主动学习策略开展基于优化加点Kriging的阈值不确定性分析，实现了不确定性裕度的高效求解。进而提出一种适用于飞行器总体设计的裕度量化解耦策略，将双层嵌套的不确定性优化问题解耦为确定性优化与不确定性分析过程顺序执行，高效给出满足概率约束的优化设计方案。该方法解决了传统解耦方法采用嵌入式算法而导致的工程应用困难的问题。通过非线性多约束数值案例以及滑翔飞行器工程案例，验证了该方法能够在保证精度的前提下，提高不确定性优化设计效率。     

卫星设计过程信息分析的方法研究

在综合分析现有卫星设计信息分析技术的基础上,将总体数据规划的思想引入卫星设计过程的信息分析,提出了一种利用信息工程论下的总体数据规划和并行工程下的设计结构矩阵相结合的技术进行卫星设计信息分析的新方法。深入讨论了从任务分析着手构建数据模型的思想,研究了设计结构矩阵的分解和撕裂算法,并以卫星总体设计方案阶段为例,具体说明在这种方法指导下,如何实现卫星设计的信息分析。     

卫星总体优化设计研究

结合传统卫星总体设计思想和现代优化方法，对卫星总体优化设计的概念、研究内容进行了分析，并且提出了卫星总体优化设计流程，即：首先将用户提出的任务目标转化成任务要求，进而进行总体方案类型优选。然后在此基础上进行总体参数优化设计，最后形成满足用户任务目标和任务要求的最佳总体方案设计文件。     

基于MDO方法的月球探测卫星总体设计

根据月球探测卫星任务及环境的特点,在将多学科设计优化(MDO)方法用于卫星总体概念阶段的设计。分析了卫星总体设计中轨道设计、卫星设计和发射选择间的耦合关系与协同效应,建立了MDO的简化模型。用单级整体优化策略(AAO)和多岛遗传算法(MIGA)进行优化。算例结果表明,MDO简化模型可有效解决卫星概念设计阶段中的多学科耦合。     

卫星电源系统优化设计

对卫星电源系统进行总体优化设计是提高其可靠性和性能,减轻重量的一条重要途径。以太阳同步轨道卫星为背景,研究了太阳电池阵/蓄电池组联合电源系统的优化设计。包括以下内容:(1)轨道光照条件的计算方法;(2)研究了固定展开式、一个自由度对日定向式和两个自由度对日定向式等构型的太阳阵的最佳应用范围,建立了太阳阵的直流分析模型;(3)建立了蓄电池组的容量设计方法和直流分析模型,对蓄电池组的组成和充电方式,能量多圈平衡等问题进行了优化分析;(4)以太阳阵的输出功率为目标,对峰值功率跟踪(PPT)和直接能量传输(DET)两种太阳阵功率调节方式的应用范围进行了分析和比较。以电源系统的重量功率比最小为目标函数,对四种典型DET方式的电源系统配置方案进行了优化比较;(5)建立了以母线为核心的电源系统的交流小信号模型,导出母线阻抗,稳定性,瞬态响应和纹波的分析方法,对母线性能进行了优化设计;(6)对SEDSAT-1小卫星电源系统进行了仿真实验,部分验证了上述研究结果。本文的研究可用于电源系统总体设计的方案比较和方案优选过程。它将有助于定量地比较和优选电源系统设计方案,并实现降低重量功率比和提高性能的目的。     

基于服务设计体系的儿童游戏软件界面符号设计研究

近年来,交互设计、界面设计蓬勃发展,交互界面设计具备诸多理论依据,人机工学,心理学和其他学科的支持下,界面设计也在迅速发展。伴随体验经济和服务经济时代的发展,服务设计与交互界面设计关联度愈发紧密,成为设计新趋势。为进一步研究服务设计系统在软件界面设计中的应用,本文从服务设计系统入手,结合符号学相关知识,将服务设计隐性要素通过界面设计显性化,并结合儿童这一特殊群体进行研究,为设计行业及儿童身心发展贡献绵薄之力。     

浅议飞行程序设计

飞行程序设计就是为航空器设定其在终端区内起飞或下降着陆时使用的飞行路线。设计飞行程序的目的是保证航空器在机场区域内按规定程序安全而有秩序地飞行，避免在起飞离场和进近着陆的过程中，航空器与地面障碍物、航空器与航空器之间相撞。飞行程序设计涵盖了领航学、飞机性能、空中交通管制、气象学等多门学科知识，是一门综合性学科。笔者从事了几年飞行程序设计工作，有些不成熟的“心得体会”，不对之处敬请指正。     

基于SolidWorks的阵列特征设计

通过实例介绍了基于SolidWorks平台的机械零件阵列特征设计的方法。除了圆周阵列和线性阵列的规则阵列特征外,还有由草图驱动的阵列、表格驱动的阵列、曲线驱动的阵列等不规则阵列及随形阵列功能。对于具有相同结构特征的零件,有助于减少重复性工作,从而提高设计效率。     

基于Autodesk Inventor的自适应设计

本文介绍了基于Autodesk Inventor环境的自适应设计技术,通过简单的例子说明自适应设计方法提高了设计效率和设计的自动化程度,从而使其具有更大的应用价值。     

基于Autodesk Inventor的自适应设计

本文介绍了基于Autodesk Inventor环境的自适应设计技术,通过简单的例子说明自适应设计方法提高了设计效率和设计的自动化程度,从而使其具有更大的应用价值.     

基于SolidWorks的阵列特征设计

通过实例介绍了基于SolidWorks平台的机械零件阵列特征设计的方法.除了圆周阵列和线性阵列的规则阵列特征外,还有由草图驱动的阵列、表格驱动的阵列、曲线驱动的阵列等不规则阵列及随形阵列功能.对于具有相同结构特征的零件,有助于减少重复性工作,从而提高设计效率.     

星座设计中的安全性问题研究

如何避免星座中卫星之间发生碰撞是星座安全性设计需要考虑的重要问题,给出了预测星座中卫星发生碰撞的一种方法,提出保证星座安全性需要考虑的三个问题并研究了如何避免星座中工作卫星、备份卫星和寿命终止卫星与工作卫星发生碰撞的措施。     

高精度超声波测距仪的设计

论文针对一般的超声波测距仪存在测距依据是基于超声波在标准空气中的传播速度,而超声波在不同温度的空气中的传播速度略有不同,因而导致实际测量精度不够高的不足,提出了一种克服该缺陷的高精度超声波测距仪的硬件及软件的设计方法。     

基于路由器的防火墙设计

本文阐述了基于路由器的防火墙设计方法,并根据常见的网络攻击手段提出相应的解决方案.     

基于载波相位的完整性监测及其优化方法

根据垂直保护限准则,利用载波相位观测信息,提出一种用于飞机精密进近着陆阶段的GPS接收机自主完整性监测优化方法。该方法不增加外部观测量,将整个飞机精密进近着陆过程分成若干独立观测时段,时段中任意一个历元报警,则整个时段报警;在满足国际民航组织规定的每个时段误警率和漏检率设计指标前提下,时段误警事件是单历元误警事件的和事件,时段漏检事件是单历元漏检事件的积事件。试验结果表明,应用该优化方法,在垂直方向上,漏检概率由时段的1×10~(-9)/15s增加到单历元的1×10~(-0.6)/s,有效地减小了垂直保护限值VPL,增强了GPS卫星导航系统的可用性。