偏最小二乘回归在军用飞机价格预测中的应用

由于军用飞机性能要求的不断提高,影响飞机采购价格的费用驱动因子繁多,使得原有的价格预测模型已经不适用于现代军用飞机。分析了军用飞机采购价格样本数据少、费用驱动因子多的特点,考虑到偏最小二乘回归(PLSR)方法在处理小样本多元数据方面的优势,应用PLSR对军用飞机采购价格进行预测。PLSR首先提取第1、第2主成分对采购价格样本的特异点进行剔除;然后进行变量投影重要度分析以筛选费用驱动因子;最后,PLSR对费用驱动因子进行回归建立军用飞机价格预测模型。实例表明,在军用飞机价格预测方面,与原有的预测模型和逐步多元回归模型相比,应用PLSR预测的精度更高,更能体现采购价格与飞机性能参数之间的关系。     

现代战斗机出厂费用预估模型

Burns模型被广泛用于三代战斗机出厂费用的估算,但由于未考虑三代以后的现代战斗机在研制过程中存在的改进改型、研制周期变长和航电设备技术升级等因素,使Burns模型在计算现代战斗机的出厂费用时会出现明显的误差。根据现代战斗机的技术特征,通过分析其研发采购费用的统计数据和研制过程,将改进改型、研制周期和航电设备技术水平等影响因素考虑入内,建立了一种新的出厂费用计算模型。通过以国外有代表性的现代战斗机为算例进行了验证,结果表明新模型的计算精度有了明显改善,具有一定的有效性和实用性。     

递阶偏最小二乘回归在飞机研制费用预测中的应用

分析了飞机研制费用样本数据少、费用驱动因子众多的特点,考虑到递阶偏最小二乘回归(Hi-PLS)方法在变量规模巨大情形下进行回归建模的优势,应用递阶偏最小二乘回归方法对飞机研制费用进行预测。以战斗机机体研制费用预测为例进行研究,首先对战斗机机体研制费用驱动因子进行分组,然后应用递阶偏最小二乘回归方法对分组后的费用驱动因子进行回归建立机体研制费用预测模型。实例表明,在飞机研制费用预测方面,采用递阶偏最小二乘回归方法预测更能体现研制费用与飞机性能参数之间的关系。     

制造过程质量预测与控制系统设计与实现

介绍了制造过程质量预测与控制软件系统的功能,构建质量预测模型和应用模型进行质量数据预测的典型过程、相关方法和技术,重点介绍了制造过程质量预测与控制软件系统中质量预测模块的设计与实现,质量预测模块应用决策树、关联规则和线性回归等方法构建质量预测模型并应用模型进行质量数据预测。     

面向适航符合性的智能航电系统认证研究进展

民用飞机航电系统引入人工智能/机器学习技术会带来可信性、不确定性和可解释性等问题,有必要通过有效的符合性方法向公众与利益攸关方证实智能航电系统的适航安全性。首先,分析了智能航电系统的等级分类和应用现状,阐述了现有指南和标准的适用性;然后,基于对当前研究成果的梳理,总结了包含可信度分析、安全性评估、安全风险缓解和认证/批准活动的智能航电系统认证框架实施流程及其技术细节;最后,给出智能航电系统在全生命周期各个阶段的符合性验证要求及实现方法建议,评估了符合性验证对现有适航体系的影响,为民用飞机智能航电系统的设计与认证提供了参考依据。     

基于支持向量回归机的数控机床 几何误差元素建模研究

针对数控机床几何误差元素建模时面临的误差样本数据少且呈非线性的问题,研究在小样本数据集非线性回归分析中具有独特优势的支持向量回归机,并基于此建立数控机床几何误差元素的预测模型。分析现有几何误差检测中常用的九线法所存在的测量选点难和计算累积误差等问题,提出增加每条测量线垂直方向直线度的测量和修正误差项计算模型的改进方法。以高斯径向基核函数为支持向量回归模型的核函数,运用交叉验证法,选取合适的模型参数,求解凸二次规划问题,进而建立几何误差元素的预测模型。以QLM27100–5X五轴龙门机床X轴为例,基于改进的九线法进行测量辨识得到几何误差样本数据,然后分别基于支持向量回归机和最小二乘法建立几何误差元素预测模型,对比两个模型的预测精度,结果显示,前者的预测均方差值MSE为0.0238,小于后者的0.072,验证了支持向量回归模型在小样本集下具有更高的预测精度。     

综合化航电智能电源控制软件设计与实现

综合化航空电子系统已经成为高度复杂的实时系统,新一代航电系统的发展对电源模块的设计提出了新的要求：大电流供电、余度供电、故障隔离等。传统的电源模块已经不能适应这些需求,因此,需要设计具有电源控制及管理功能的智能电源及其控制软件。通过对一种智能控制电源软件设计及其控制策略的分析,详细描述了智能电源在新航电系统中的功能及应用,为智能电源在不同场合下的应用提供了探索。     

基于模型的航电系统集成验证技术研究

为了满足系统集成度高、交联关系复杂的航电系统集成验证需求,提出了基于模型的航电系统集成验证技术。详细介绍了基于模型的航电系统仿真和测试方法,航电系统仿真建模规范,以及基于模型运行的航电系统集成验证平台。通过在航电系统集成过程中的应用,基于模型的集成方法有效地提高了航电系统集成效率,保证了航电系统集成准确度。该方法可应用于航电系统全数字集成、半物理集成和全实物动态集成,保证各阶段试验的衔接,持续提升航电系统集成工作的技术水平。     

基于支持向量机回归的民机航材消耗预测研究

航材作为装备保障的关键部件,其精确化保障在降低库存管理成本、优化资金分配、提高飞行安全等方面有重要作用。为保障飞机正常起飞,增加航空公司运营收入,降低航材保障费用,针对飞机航材消耗样本小、变化大难以预测的问题,提出一种基于支持向量机回归的航材消耗预测模型。以某国产民用飞机实际消耗数据为例,对支持向量机回归模型的预测精度进行验证。结果表明：该支持向量机回归模型对小样本数据有很好的适应性,相比指数平滑法具有更高的预测精度。     

基于支持向量机的航空发动机性能衰退指标预测

针对航空发动机性能衰退状态的趋势预测问题,基于非线性支持向量机回归建立了发动机性能衰退指标的预测模型,给出了反映其性能衰退的综合指标。利用该模型对发动机的性能衰退指标进行了预测分析,并与神经网络模型预测结果进行了比较。结果表明:支持向量机回归预测模型能更准确地对发动机的未来状况进行预测。     

航空电子嵌入式计算建模仿真方法研究

航空电子系统经过数十年的演进，正朝着更加开放、灵活、智能的方向发展，同时也不断面临新的 问题和挑战, 需要在功能复杂度不断提升的前提下实现资源的高效分配，保证系统的实时性与可靠性。通过分 析机载嵌入式计算特点，基于模型的系统工程理论的同时结合形式化建模仿真方法，针对典型嵌入式计算平台 场景中的组件开展基于模型的设计方法研究与应用。该方法能够清晰描述航电嵌入式计算的时间关键性特征， 有效辅助设计和论证工作，降低研发周期、提升设计的可复用性。     

航空电子设备直接维修成本预计方法

直接维修成本(DMC)是衡量飞机维修经济性的关键指标。整架机的DMC可以分解为各部件的DMC。介绍了航空电子设备DMC分析和控制系统,阐述了国内航电设备供应商DMC预计方面的问题,针对经验数据匮乏的问题,根据产品可靠性、维修性参数,结合航电设备的特点,提出了一种航电设备DMC预计方法。实验证明,方法不依赖于经验数据,可以较准确的预测实际DMC,适用于DMC系统运行的早期阶段。     

FPGA-based military avionics computing circuits

There are processing requirements for military avionics applications in excess of 10/sup 10/ operations per second. Field programmable gate arrays (FPGAs) support these types of processing rates, and also offer other advantages (i.e., lower cost, lower power consumption, and smaller size) for military avionics relative to alternate types of processing solutions. This paper discusses the need for very high performance computing in military avionics, with precision guided munition (PGM) applications used as an example of this need. It presents a model suggesting continued rapid improvements in FPGA processing capability, and it analyzes the utility of FPGAs as processing engines in terms of processing capability, cost, power consumption, and size. It presents several examples of the use of FPGAs as processing engines which validate the model, and it also uses these examples to describe various FPGA-based processing engine implementation techniques.     

Avionics cost of ownership

The cost of ownership of avionics includes not only the development and acquisition cost, but also the yearly operating and support (O and S) (maintenance) cost of hardware, software, and support equipment. This paper presents an avionics cost of ownership methodology developed for USAF, its data sources, and business metrics computed for USAF decision makers as we move toward operating avionics as a business. The business model is used to determine which existing avionics are candidates for replacement with new technology and to prioritize the replacements. These avionics are often used on multiple aircraft types which necessitates analysis of the causes of the high cost of ownership on each type. Databases are used to document the processing functions, data flow, and constraints of the item being analyzed. These constraints include physical, environmental, electrical, and data interfaces. Databases containing alternatives are evaluated against standard mission scenarios for aircraft utilizing these high cost avionics to determine their impact on performance, O and S costs, and mission effectiveness. The results of the foregoing analyses steps are then used in life cycle cost analyses which consider different retrofit scenarios for each alternative for each aircraft type against the avionics being analyzed for replacement. The alternatives are prioritized and a risk analysis performed considering technical, schedule, and cost growth risks. The avionics cost of ownership methodology described in this paper processes data from USAF maintenance organizations. This has revealed the very large expenditures being made to support highly unreliable avionics. These methods can be applied to all military and commercial aircraft systems to determine not only the cost of ownership of existing systems, but also the cost of ownership of new systems when they are retrofit     

基于人工蜂群算法的航空电子系统负载均衡研究

针对航空电子系统中存在的任务请求多、资源利用率低、负载不均衡等问题,通过基于人工蜂群算法,设计并实现航空电子系统负载平衡机制。建立航空电子系统负载均衡数学模型,通过研究人工蜂群算法的四个阶段来求解航空电子系统的负载均衡,将待分配的计算任务指派给当前负载最轻的处理器。实验结果表明该算法负载均衡效果好。     

云服务技术在航电软件研发中的应用研究

航空电子系统硬件的发展，为云服务技术在航空领域的应用提供了可能。借助虚拟化及容器管理技术， 将机载计算资源进行池化管理，并借助服务化技术，将复杂航电软件拆分为可协作的独立模块，能够实现航电 软件的快速构建、灵活部署，并提高航电软件之间的互操作能力。本文讨论了云服务技术在航空领域的应用现 状，研究并提出了一种应用于航电软件研发的云服务架构，给出了服务化和容器管理平台的实现方案，并构建 了应用原型验证环境。     

Small UAV Automation Using MEMS

This paper presents a framework for the automation of a small UAV using a low cost sensor suite, MNAV, and an embedded computing platform, Stargate, which together provide a complete avionics package for aerial robotic applications. In order to provide a complete INS solution (i.e., attitude, velocity, position, and biases), an extended Kalman filter algorithm is developed and implemented in real-time. A devised control strategy utilizes multiple PID loops with a hierarchy enabling simple attitude stabilization to full waypoint navigation. The developed ground station unit, a laptop computer, communicates with the avionics package via 802.11b WiFi, displays the aircraft critical information, provides in-flight PID gain tunings, and uploads waypoints through a simple GUI. The system is installed in an off-the-shelf delta-wing R/C aircraft and demonstrates its performance for aerial robotic applications     

综合化航空电子系统可信软件技术

航空电子系统要求航空任务的执行具有确定性、可预测和可控性。深入分析综合化航空电子系统软件安全性、可靠性、完整性和实时性需求,提出了综合化航空电子系统软件可信性的定义。首次将可信计算引入到综合化航空电子系统中,建立综合化航空电子系统可信软件体系结构,在此基础上,提出软件可信运行环境构建方法和可靠性增强技术。这些技术能够保障综合化航空电子系统的可预测性,对保证飞机任务的执行及其安全具有重要的作用,为研制适合于中国大飞机的综合化航空电子系统可信软件奠定基础。     

A cost effective critical space systems design approach

NASA-ISC requires avionics platforms capable of serving a wide range of applications in a cost-effective manner. In part, making the avionics platform cost effective means adhering to open standards and supporting the integration of COTS products with custom products. Inherently, operation in space requires low power, mass, and volume while retaining high performance, reconfigurability, scalability, and upgradability. The Universal Mini-Controller (UMC) project is based on a modified PC/104-Plus architecture while maintaining full compatibility with standard COTS PC/104 products. The architecture consists of a library of stackable building block modules, which can be mixed and matched to meet a specific application. A set of NASA developed core building blocks, (e.g. processor card, analog input/output card, high level analog card, and a Mil-Std-1553 card) were constructed to meet critical functions and unique interfaces