基于数字样机的飞机研制项目监控技术

由于周期漫长、数据繁杂、并发事件多等特点,飞机研制项目需要高效的管理支撑环境.针对这种需求,提出了一种基于数字样机的项目监控方法.该方法首先在项目管理与产品数据管理集成模型的基础上创建一种面向项目监控的数字样机.通过将样机模型与任务信息进行绑定,实现多视图的项目监控环境.在进行样机模型可视化时,采用双层载入策略以降低系统显示负载.该方法以对数字样机的可视化与交互为基础,向项目管理人员提供一种支持多层面信息展示的项目监控界面,丰富了项目管理用户与企业信息间的交互方式.      

一种保留几何及属性边界的网格简化方法

在实际应用领域,三维模型除包含由三角形网格构成的几何、拓扑信息外,还包含颜色、纹理、法矢量等属性信息,因此数据量较大,且不可避免地存在边界和孔洞.基于三角形折叠的方法,对误差矩阵的计算和误差控制方法进行了改进,并提出了几何及属性边界三角形的概念,给出了一种保留原始模型边界及属性信息的简化算法.该算法针对不同的边界情况将原始三角形网格划分为边界三角形、角点三角形、内部三角形及特征三角形,并采取相应的约束策略,在减小模型数据量的同时,较好地保留了边界和属性信息,并且生成递进网格文件,为包含属性的非封闭网格模型提供了连续多分辨率的模型重现.实验结果证明该方法快速有效,已成功应用于基于Web的三维递进传输和发布.      

卫星天线双轴定位系统虚拟样机动力学仿真

首先概述了双轴定位系统工作原理,在对系统结构进行分析、简化的基础上建立了双轴定位系统三维实体模型。其次,详细说明了基于三维实体模型的虚拟样机建模方法。然后,对虚拟样机进行了运动学和动力学仿真,并针对仿真结果进行深入细致分析,为卫星天线双轴定位系统物理样机的优化设计提供了技术支持。     

基于特征运动观测的蝴蝶前飞规律及样机验证

为了研究蝴蝶扑翼飞行的原理，研制低频扑翼的仿生器，通过蝴蝶飞行运动的生物学观测，提出蝴蝶的3种特征运动状态，分析扑翼运动、胸部俯仰运动及腹部摆动运动之间的相位关系，构建蝴蝶前飞运动学模型。基于“杆-膜”仿生翼的新工艺和定制的机载飞控系统，研制轻量化的仿生蝴蝶扑翼飞行器样机，研究蝴蝶样机的飞行控制策略。通过六维力传感器对样机做地面动力学测试，利用高速摄像机对样机飞行进行运动学跟踪，证明了基于特征运动状态的蝴蝶前飞规律和原理样机研制的有效性。     

电子战特种飞机电磁兼容预设计技术

为解决飞机电磁兼容传统设计方法的不足,提出并采用自顶向下、全机系统量化的电磁兼容预设计方法,在特种飞机系统方案论证阶段构建能量传输模型和系统受扰的关联矩阵,通过数值仿真、行为级仿真、等效推算、模拟测试、数据统计等手段,分析机载设备、火工品、燃油和人员的安全性,对全机的电磁兼容进行评估、指标量化分配和优化设计,实现全机系统良好的电磁兼容设计状态;能针对分系统指标的变动随时分析全机电磁兼容性的变化,也可为实现全机电磁兼容而调整分系统指标.该方法在全机系统定型前充分暴露可能出现的电磁兼容问题,并最大程度将其解决在系统设计阶段.该方法已应用于多个特种飞机型号的电磁兼容研制中,预设计成功率高,为解决型号研制中的电磁兼容问题提供了重要的技术支撑.      

月球着陆器软着陆冲击仿真

为提高分析月球着陆器软着陆有效载荷着陆冲击响应的准确性,提出一种基于瞬态动力学的着陆器有效载荷软着陆冲击响应分析方法.根据着陆器全机结构柔性和月壤柔性对有效载荷着陆冲击响应的影响,参照某型着陆器,于MSC.PATRAN环境中建立着陆器全机柔性体模型及月壤柔性体模型,运用瞬态动力学仿真软件MSC.DYTRAN对着陆器软着陆有效载荷着陆冲击响应特性进行了仿真研究.仿真结果与试验结果具有一定的一致性.研究结果表明:使用该方法分析着陆器软着陆有效载荷的着陆冲击响应是准确有效的,能够比较逼真地模拟月球着陆器实际着陆工况.     

融合卷积注意力和Transformer架构的行人重识别方法

行人重识别技术是智能安防系统中的重要方法之一,为构建一个适用各种复杂场景的行人重识别模型,基于现有的卷积神经网络和Transformer模型,提出一种融合卷积注意力和Transformer(FCAT)架构的方法,以增强Transformer对局部细节信息的关注。所提方法主要将卷积空间注意力和通道注意力嵌入Transformer架构中,分别加强对图像中重要区域的关注和对重要通道特征的关注,以进一步提高Transformer架构对局部细节特征的提取能力。在3个公开行人重识别数据集上的对比消融实验证明,所提方法在非遮挡数据集上取得了与现有方法相当的结果,在遮挡数据集上的性能得到显著提升。所提方法更加轻量化,在不增加额外计算量和模型参数的情况下,推理速度得到了提升。     

面向资源受限无人系统的深度神经网络轻量化软件设计与应用

地外探测无人系统具有存储、算力和能量等资源受限的特点.以深度学习为基础的感知、定位和决策算法可有效提升无人系统的智能化水平,而这类算法通常需要高算力,难以直接应用于地外探测无人系统.首先针对剪枝和量化的深度神经网络模型轻量化方法,在公开数据集上对多种算法进行定量分析.其次,提出基于剪枝、量化的轻量化计算方案,实现了基于模块化配置的轻量化计算软件StarLight,对深度神经网络进行快速轻量化和性能评估,解决了模型难以直接应用到计算资源受限系统的问题.最后,基于StarLight,对应用于火星车实验系统中的多种任务模型进行轻量化,在计算功耗≤15 W、计算处理主频≤1.2 GHz和计算存储容量≤1TB的受限资源条件下,实现了深度神经网络模型部署.实验表明,该软件能够满足计算资源受限系统的深度神经网络模型轻量化需求,为进一步提升地外探测无人系统的智能化水平奠定了基础.     

一种空间非合作目标的稀疏点云配准算法

点云数据配准是三维重构的关键技术之一,为了提高空间非合作目标的稀疏扫描点云数据配准的速度和精度,提出一种改进的基于四点算法的全局配准算法进行初始配准,再使用迭代最近点算法精确配准.针对直接扫描所得到点云数据量大的问题,本文提出一种基于KD Tree点云均匀采样简化算法,并且对传统基于四点算法中的阈值参数进行了统一,确定了各误差阈值参数和点云密度之间的关系.仿真结果表明,该方法能够快速、有效地实现卫星稀疏点云的配准,改进的四点算法配准耗时仅为几何哈希算法的42.49%.     

基于设计特征模型的加工特征映射技术

为了实现数控编程过程中能够自动确定加工区域,对基于特征设计系统构建产品模型的方法、产品信息模型、信息模型间的关联关系、飞机结构件加工特征定义分类、设计特征与加工特征间的内在关系进行了深入的研究,提出了基于设计特征模型映射加工特征的方法.该方法通过遍历特征设计树,判断特征间的关系,查询特征组成面信息,从而构建出特征属性邻接图,进而采用基于图匹配的特征识别方法得到加工特征,并提取加工特征信息.该方法压缩了图匹配空间,大大提高了特征识别的速度,应用此方法实现了飞机壁板类零件的特征识别.      

基于GB/T 24734的三维自动标注

结合制造企业对三维CAD零件尺寸自动标注的需求,探讨了以国标GB/T 24734为依据的在CAD系统中实现三维尺寸自动标注的技术.设计并实现了三维自动标注的算法,详细阐述了其相关的技术.该算法涉及零件基准识别、特征简化、表面分组、垂向投影标注以及零件特征还原等一系列技术.其中,特征简化和还原主要涉及特征和草图级别的倒角、圆角及阵列操作.为了便于尺寸的布局和识别,采用了表面分组和垂向投影标注的方法来对零件进行分解.以CAXA实体设计软件为平台,实现了上述算法,开发了自动标注模块,并验证了算法的可行性.     

面向制造的飞机复合材料构件数字化定义

为满足数字化研制环境中制造环节的数据需求和对构件可制造性的要求,总结了面向制造的飞机复合材料构件数字化定义的完整构成.通过定义方向坐标系来建立方向基准,并根据构件高斯曲率的不同,给出了3种方向坐标系的定义方法和映射规则.给出了三维模型中几何数据的内容、几何数据和复合材料特征对象的关联关系以及材料铺放数据中复合材料特征对象的层次关系.总结了数字化定义中工艺信息的详细内容和定义方法,并采用基于视图的方式组织管理数字化定义数据集.      

视觉检测中椭圆中心成像畸变误差模型研究

针对在三维视觉检测应用中,空间椭圆的中心经摄像机针孔成像后存在畸变误差的问题进行了研究.基于透视投影变换和空间解析几何理论,建立了在摄像机的像平面上该畸变误差的数学模型,从而为圆孔(椭圆孔)或圆柱(椭圆柱)类工件中心位置的视觉检测、结构光三维视觉检测应用以及视觉检测中的CCD摄像机内部参数标定等问题的解决提供了一个有效的理论依据,具有一定的理论意义和工程应用价值.      

一种基于八叉树的三维网格盲水印算法

鲁棒性数字水印特别是盲水印是保护数字作品版权的重要手段.提出一种针对三维网格模型的盲水印算法.首先通过PCA(Principle Component Analysis)对模型进行预处理,将模型调整到唯一的姿态朝向,然后对三维模型进行剖分得到八叉树.对有意义的RGB(Red, Green, Blue)水印信息图进行随即置乱生成密钥,并将水印信息量化并作为细微扰动信息嵌入到八叉树底层节点包含的顶点坐标中.提取水印时不需要原始模型数据,且与模型拓扑无关,可直接对点云数据进行水印嵌入.特点是嵌入容量大,可抵抗旋转、平移、均匀缩放和顶点重排序攻击.根据八叉树高层节点编码抽取模型的特征来构造零水印,并注册到第三方公证处,还可以在一定程度上抵抗均匀化简、噪声和重新网格化等攻击,具有较强的鲁棒性和普适性.      

基于故障行为模型的产品寿命分析方法

针对传统可靠性工程方法无法满足高可靠长寿命需求产品设计与分析要求的现状。本文充分考虑引起产品寿命分散性的内因和外因的不确定性,在产品功能模型或数字样机模型的基础上,结合产品的故障行为模型,建立了一种基于产品故障行为模型的产品寿命分析方法。在该方法中,内因参数与外因参数的分散性分别可以用相应的概率密度函数来表示,都是通过对实际使用情况和生产条件的估计得到的,因此,按照这种方法评估得到的产品寿命特征,能够弥补基于故障物理的可靠性预计方法无法体现产品正常使用条件的不足。      

基于三维点云模型的空间目标光学图像生成技术

空间探测任务中大量先验图像数据的缺乏，使得基于光学图像的态势感知和导航算法无法被有效定量测试和评估。针对此问题，提出了一种基于三维点云模型和射影变换基本理论的空间目标光学图像生成方法。在完成对空间目标三维点云模型和仿真摄像机模型构建基础之上，利用射影变换基本理论依次计算像平面所有像素点与空间目标三维点云模型空间点的对应关系，并基于Lambertian漫反射模型和相对应空间目标三维点云模型空间点的光照方向，得到所有像素点的灰度值，从而生成给定空间目标的光学图像。大量仿真实验表明:与传统的基于解析模型的仿真图像生成方法相比，所提的空间目标光学图像生成技术能够以更快的速度生成更加真实的仿真图像，且生成的仿真图像可以广泛应用于椭圆拟合、陨石坑检测、着陆器视觉导航、航天器交会对接、空间目标跟踪等典型空间应用算法的定性与定量评估。      

网络图中边集束优化问题

网络规模增大和复杂度提高造成的节点遮挡覆盖和边交叉阻塞等问题成为网络可视化研究的热点.针对网络中出现的视觉凌乱问题,以空间位置和群组关系为出发点,从网络中独立的边和群组两个层次,以边汇合的角度研究边集束技术,将网络中临近的边集聚成束以降低视觉复杂度,提出和改进了分段力导引算法(FDA)简化模型和群组边相容的网络图边集束模型.其中分段集束模型,提出以二次样条曲线表示网络边,通过样条控制点进行迭代汇聚的方法,实现了网络中边的集束;针对分段集束模型中部分连线过度弯曲问题,提出通过CNM聚类算法将网络进行群组划分,在群组结构的基础上对组内连线应用边相容原则,根据连线的匹配系数计算其集束程度的方法,网络图集束后曲线扭曲变形减少,曲线过渡更加平滑.选取国内航空网络作为案例,通过两种边集束模型进行网络图简化,分析结果表明,国内机场的群组结构具有地理属性的相近性,航空网络在整体上呈现出明显的十字脉络,东西走向和南北走向的航线分别汇聚集结成束,表现了航空网络建设在南北和东西方向的总体趋势.本集束简化算法适用性广,绘制的网络图具有良好的视觉效果和可读性.      

基于平行直线的摄像机标定方法

针对视觉测量中摄像机镜头畸变对精度的影响问题,提出一种基于平行直线求解镜头畸变系数及摄像机标定的方法.考虑到空间直线在理想摄像机模型下的成像仍然是直线的特点,根据畸变对直线的影响,利用径向畸变的数学模型和参数分解的方法对径向畸变系数进行线性求解;仅存在切向畸变的点和理想点到主点距离相等,采用非线性拟合直线确定理想点的方法求解出切向畸变系数.对标靶点进行畸变校正,计算出摄像机内外方位参数.实验结果表明,该方法得到了准确可靠的标定参数.     

基于视频帧间运动估计的无人机图像车辆检测

基于人工智能(AI)芯片搭建轻量化深度神经网络，可以在无人机(UAV)机载端实现视频中车辆目标的自动检测，具有重要的应用前景。为此，提出了一种针对无人机图像车辆目标的检测方法，并在AI芯片上进行部署与测试。方法具体包括:结合无人机图像中车辆目标的尺寸范围，对MobileNet-SSD网络进行裁剪，构建轻量化单帧图像检测器；为解决小目标特性在轻量网络框架下引发的检测性能下降问题，引入帧间运动矢量估计，根据相邻帧信息辅助预测当前帧丢失目标的位置范围，并利用检测结果进行修正，实现丢失目标的再召回。通过对多个数据集进行融合与自动补充标注，搭建了一个高质量的无人机图像车辆目标数据集；同时将方法在基于RK3399芯片计算的嵌入式开发平台上进行实验验证，结果表明:搭建的网络能够显著减少存储资源占用，具有轻量化的特点；同时相比于单帧检测法，引入视频帧间运动估计方法可以有效提高检测精度，并在AI芯片上实现125.3 ms/帧的检测速度。