月球表面地形数学建模方法

月球表面地形数学模型的建立是月球探测器和月面巡视探测器研制的基础,是登月飞行器和科学探测仪器设计的重要输入条件和约束条件。文章根据国外公布的月表地形模型进行分析,建立数字高程模型,对地形进行数字化描述和表示,生成月表光滑月海区域仿真地形数据。该数据能够为一般任务提供数据支持。     

基于卫星测高数据的海底地形反演及分析

由于受限于观测条件,海底地形模型在分辨率与精度两方面较陆地和大地水准面模型有很大的差距。传统的海底地形测量是利用声呐船测技术获取水深数据,但该测量方法测量效率低、测量点分布稀疏不均匀。文章详细研究并推导了基于卫星测高数据进行海底地形反演的方法,采用卫星测高重力异常数据和少量船测水深数据,对北太平洋部分区域进行了海底地形反演,得到1′×1′分辨率的海底地形模型,并对反演关系中的非线性项进行了分析。仿真结果验证了此方法的可行性,指出海底地形与重力异常数据在一定波段内以线性关系为主,叠加非线性二次项和三次项可较好地提升反演精度,高于三次项的部分对反演的结果没有明显的作用,可以忽略。     

基于特征点的地形数据存储模型

低空突防在现代战争中发挥着越来越重要的作用，而机载数字地图是现代自主式低空突防系统的一个关键子系统。突防区域内的三维地形数据是数字地图最重要的信息源，故数字地图子系统的成功构筑有赖于在机载环境下有效地存储三维地形数据。本文提出了一种基于地形特征点的三维地形存储模型，其中给出了地形特征点的提取方法及地形特征点的存储编码方式。研究表明，该存储模型可大大减小地形数据的存储空间，并有利于提高三维地形的显示速度。     

一种三维航迹快速搜索方法

本文提出了基于SAS的自动三维航迹规划方法。该方法通过把约束条件结合到搜索算法中去，有效地减小了搜索空间，缩短了搜索时间，从而使三维规划能够用于实时航迹规划。在搜索过程中地形信息得到了充分利用，使算法生成的航迹能够自动回避地形和威胁。实验证明，该方法能够快速有效地完成规划任务，获得满意的三维航迹。     

一种三维地形特征提取和匹配方法

针对行星漫游器地形相关导航中的地形匹配问题，提出一套三维地形特征提取匹配方法。该方法通过特征邻域散布矩阵特征值检测凸起和凹陷地形，以特征间距离和方向为元素构成三维特征描述集合，并引入集合相似理论判别特征是否匹配。由于采用特征之间的相对位置关系描述特征，从而提高了稀疏三维点云条件下地形特征的显著性。仿真结果表明，对于激光雷达（LiDAR）获取的三维地形数据，所提方法在特征重复检出率和正确匹配率方面优于现有方法，能够满足行星漫游器导航对地形匹配的要求。     

月球探测器自主软着陆中的三维重构技术研究

为了使月球探测器自主的在月球表面进行软着陆，应对着陆区域的地形进行三维重构的方法，获得着陆区域的地形描述。提出了一种通过运动获得长基线的立体视觉的三维重构方法，针对长基线立体视觉方法所存在的问题，通过设计一系列的算法，完成了图像特征点选取和匹配，估计相机在不同位置的相对旋转和位移；对立体图像对进行校正，获得稠密的视差图；通过视差图进行三维重构，生成着陆区域的DEM。根据月球地形的特点建立了软件仿真平台，并且在仿真平台的基础上对文中的算法进行验证。仿真的结果表明该方法可以有效的应用于月面地形的三维重构。     

实时嵌入式软件系统测试需求建模研究

使用形式化语言构建测试需求模型,有助于提高系统测试的自动化程度.UML状态图具有形式化特征,适合复杂系统详细行为的描述.本文基于面向对象思想,以状态图为核心技术,结合类图,提出了一种适合实时嵌入式软件的系统测试需求建模方法.该方法对被测软件系统的静态结构和动态行为进行建模,能清晰、完整地描述测试输入信息,包括前置条件、接口数据、激励事件、过程描述、后置状态等.并通过相关的建模机制实现了对实时性、并发性、时序性及数据反馈等约束特征的描述.基于该方法生成的需求模型,结合一定的测试用例生成策略,可以自动生成测试用例.作为示例,本文结合该方法对某飞行器控制功能进行建模,模型具有简洁、直观、易用的特点.     

基于CAD三维模型几何特征简化的卫星桁架结构快速建模仿真与试验验证

为提高卫星桁架结构设计过程的仿真建模质量,优化仿真过程对三维模型信息的利用方式和效率,文章提出一种基于CAD三维模型几何特征简化的卫星桁架结构快速建模仿真方法,并给出分别采用梁单元和壳单元建模的路径及软件界面。将该方法应用于某卫星结构的仿真建模,得到了三维有限元模型模态分析数据,其与力学试验数据的对比结果表明:横向模态分析与试验误差最大,为6.07%;各方向误差均满足指标要求。基于CAD三维模型几何特征简化处理的卫星桁架结构快速建模仿真方法合理可行,建模过程便捷、高效,数据可信。     

基于矢量数据的三维航迹规划方法

提出了基于矢量数据的三维航迹规划方法。通过将威胁数据以矢量的方式与地形等高线结合起来对规划空间进行灵活表述，使得航迹规划可以充分考虑地形／威胁的影响，同时在规划时考虑了低空飞行器性能及其他约束。试验结果表明，该方法可以快速有效地完成三维航迹规划，给出的结果既满足各种约束条件又符合人的直觉。     

液体火箭发动机异构CAD三维模型装配技术分析与应用

针对某新型液体火箭发动机三维模型装配技术应用现状,不同三维建模工具之间数据格式互不兼容,不能相互调用,以及在产品数据管理系统中,异构CAD三维模型装配无法自动生成产品BOM结构,装配信息无法跨软件进行传递。对Pro/E与NX三维模型相互调用、异构三维模型装配、产品BOM结构自动生成、更改同步等问题进行了研究,采取轻量化模型JT和中间格式进行装配实现异构CAD三维模型的装配和管理,采用轻量化模型JT装配方法,既可以保证JT与三维模型的一致性,也可以实现装配BOM结构的自动生成和更新。采用STEP中间格式进行装配,解决了产品数据管理系统中对轻量化模型转换控制,降低了CAD集成环境下异构三维模型的装配要求,确保了STEP文件与三维模型的一致性,实现了异构CAD三维模型在统一环境下BOM结构的自动更新和发动机技术状态的管控。     

基于CAXA制造工程师的复杂模具三维建模与自动编程

论文介绍了应用CAXA制造工程师进行摩擦楔块锻模零件的三维建模及自动编程的过程。在利用CAXA制造工程师提供的特征造型方法创建锻模零件三维实体的基础上,根据三维实体加工表面的形状确定合适的加工造型,进而生成各表面的加工轨迹和数控加工程序。实例表明,利用CAXA制造工程师不仅可以实现复杂模具零件的三维建模,还可以根据三维实体加工表面形状自动生成符合要求的刀具路径,从而极大地提高复杂模具的加工效率。     

基亏CAXA制造工程师的复杂模具三维建模与自动编程

论文介绍了应用CAXA制造工程师进行摩擦楔块锻模零件的三维建模及自动编程的过程。在利用CAXA制造工程师提供的特征造型方法创建锻模零件三维实体的基础上,根据三维实体加工表面的形状确定合适的加工造型,进而生成各表面的加工轨迹和数控加工程序。实例表明,利用CAXA制造工程师不仅可以实现复杂模具零件的三维建模,还可以根据三维实体加工表面形状自动生成符合要求的刀具路径,从而极大地提高复杂模具的加工效率。     

航天器大型网状天线透光性遮挡的精确计算方法

针对航天器太阳电池阵的设计和仿真中需要考虑大型网状天线造成的透光性遮挡的问题，提出一种精确计算透光性遮挡的方法。该方法以最小重复单元对金属网布进行三维建模，求取不同光照下金属网布透光率并存为表格；计算含金属网布构件造成的透光性遮挡图形时，用三角面片对构件进行三维建模，先计算出三角面片与入射光线的位置关系，查表得到该三角面片的透光率后将其投影区域的光照强度相应减少。径向肋天线算例表明，该方法快速准确，能正确生成透光性遮挡图形，为太阳电池阵仿真分析奠定了基础。     

基于参数化CAD模型的飞行器气动／隐身一体化设计

提出一种将CAD软件与气动／隐身多学科设计优化相结合的方法。该方法的流程为：(1) 建立外形参数化数学模型;(2) 应用CATIA二次开发技术,自动生成三维CAD模型;(3) 从该模型上提取气动和隐身计算所需的外形数据;(4) 应用多目标优化算法进行气动／隐身一体化设计。以一个翼身融合体飞行器气动／隐身一体化设计为例,详细阐述流程的具体实现过程。结果表明这种方法具有如下优点：(1) 充分利用了CAD软件精确的参数化建模功能;(2) 为气动分析和雷达散射截面（RCS）计算提供了一个统一的外形模型;(3) 能从CAD模型中获取容积、表面面积等几何特征信息;(4) 优化结果直接反映为三维CAD模型。这些优点使得该方法具有实用意义。
     

基于实测数据的宽带雷达回波半实物仿真方法

自动目标识别技术的发展对雷达回波仿真的要求越来越高。分析了散射点回波叠加法和电磁散射建模回波生成法各自的优缺点,结合两种方法提出了基于实测数据的雷达回波半实物仿真方法。首先通过电磁散射建模预估目标的RCS信息,再从实测回波数据中提取目标的运动特征,从而仿真出雷达回波。该方法灵活性好、精度高、易于工程实现,仿真出的回波成像后具有较清晰的轮廓和明显的运动特征。     

月面数字地形构造方法研究

月面巡视探测器着陆区域的地形将对其产生重要的影响。文章对月面数字地形构造方法进行了研究。首先,对月面典型地形特征石块和撞击坑的分布规律和典型形状进行了分析。其次,说明了数字地形的生成流程。再次,先后利用两种方法确定石块和撞击坑的直径,在此基础上构建了数字地形。一种方法是根据巡视器的越障能力确定石块和撞击坑直径,该方法可在一定程度上满足巡视探测器移动性能试验需求;另一种方法是随机生成石块和撞击坑的直径,使生成的地形符合月面的实际情况,不仅可以应用于巡视探测器的移动性能试验,而且也可以应用于路径规划和着陆器着陆过程的模拟。     

基于改进灰色模型的遥测变量预测方法

针对现有灰色模型预测方法进行遥测变量预测时所存在的建模精度、外推能力依赖于生成序列光滑程度的问题，提出一种能够显著提高模型预测精度的改进算法。该算法以光滑比概念为基础，提出了一种改进序列光滑度的综合变换函数，并且通过严格的理论证明和实测数据试验分别验证了采用该方法，不但使得变换后的建模数据较采用传统幂函数平滑方法、线性函数平滑方法以及对数函数平滑方法具有更好的光滑程度，而且通过引入可调参数使得算法具有更大灵活性和更广的适用范围。     

三维纹理模型及图象模拟

从二维纹理图象随机场模型出发，提出了三维纹理图象模型，用随机的方法来处理三维纹理图象。将定义在平面域上随机场的邻域系、集簇和势函数等概念推广到三维空间域，提出了三维纹理图象模拟松驰算法，简述了三维纹理模型的参数估计问题，并在计算机上生成了二值三维纹理图象。从理论上解决了三维纹理的建模问题，为三维图象处理提供了可以实际操作的随机方法。     

一种卫星遥测参数动态ARMA建模方法

针对部分卫星遥测参数序列在长时间演变中其底层数据生成机制与相互关系存在变化的情况,对传统自回归移动平均(ARMA)模型进行改进,提出一种动态ARMA建模方法。该方法根据预测误差来衡量模型对后续数据的"适合度",并根据适合度对序列进行分割。在序列分割的基础上,不断更新模型,从而实现动态ARMA建模。最后,利用"天巡一号"(TX-1)卫星遥测数据进行验证,结果表明该方法能有效分割序列,提高建模与预测精度。     

基于深度强化学习的复杂地形适应机器人设计与实验

针对行星表面轻量化自主探测任务，基于仿生思想设计了一种仿海胆结构的十二足球形机器人，其具备自主改变构型以贴合复杂地形的能力，可实现无倾覆、高容错的全向运动；基于数据驱动方法，对该机器人设计了一种数据高效的无模型强化学习运动策略，可实现无先验知识的从0到1步态训练以及步态的实物样机快速部署。通过在平面地形和非结构化地形中对其进行仿真实验，验证了经过训练的机器人具备自主运动、适应非结构地形等能力；通过与常用基准策略进行对比，证实了本文提出的运动策略具有训练高效、鲁棒性好的优势；最后通过开发原理样机，开展实物实验验证了仿真环境中所生成的步态在真实物理环境中的动力学可行性。