基于机器视觉技术的飞机绕机外观检查方法研究

大型民用飞机试飞和航线运营期间,对其外观表面进行绕机外观检查是适航性安全检查的必要工作。目前飞机的绕机检查主要采用人工绕机方式,该方式,且成本高、效率低,易出现漏检、误检等人为因素,因此智能外观表面检查方法的研究是一项迫切的任务。相比于其他工业检测任务,飞机外观检查智能识别目前无公开数据集,且飞机真实外观损伤类型多样。通过对飞机外观图像的采集和处理,研究基于YOLO V3的飞机表面检查工程方法,初步建立了飞机外观损伤图像数据集框架。首先采用YOLO检测网络粗略获取飞机外观损伤位置和损伤类型,其次针对不同损伤类型的特点,用水平集算法获取图像块中更精准的损伤位置,最后根据精细化后的结果进行量化分析。提出了能够解决机器深度学习网络智能检测已知类别损伤的方法,对未知损伤具有较强容忍度和较大的灵活性与适应性。实践表明,本文提出的方法可以解决传统人工目视检测的部分弊端,可以为机器人智能绕机检查的工程应用提供技术参考,对降低飞机试飞和运营阶段的维修、维护成本有重要意义。     

基于粗糙集理论的飞机供电系统诊断规则提取

 为有效解决飞机供电系统故障诊断专家系统在知识获取方面的“瓶颈”，在对某型号飞机供电系统进行故障模式分析的基础上，利用粗糙集理论不需要提供待求解问题所需处理的数据集合之外的任何先验信息的特点，提出了一种诊断规则的自动获取方法。在运用粗糙集理论对故障样本集进行属性约简和值约简的过程中，针对“不确定测量状态”提出了改进的约简规则。通过在交流一次配电子系统上的验证分析表明，该方法具有较强的容错能力，可有效地约简知识，自动获取规则，且规则具有正确的逻辑意义。该方法为飞机供电系统故障诊断专家系统由理论验证向实际应用的转化提供了可行性。     

EWIS支架装配变形及其承载分析

民用飞机EWIS系统支架遍布全机,在空间狭小的区域,考虑到装配和维修的要求,需采用单侧安装工艺,若支架装配时未固定好或操作不当,会导致支架承受安装力矩载荷,使支架结构产生塑性变形和残余应力,严重的会导致支架破坏。为了分析EWIS支架在安装力矩下的应力和变形情况,采用ABAQUS对典型标准支架进行有限元分析,考虑材料的非线性特性,得到了支架在不同安装力矩下的变形和应力情况,并对塑性变形后的支架继续承载进行了分析,对比分析支架塑性变形前后承载的应力,得出了变形对承载的影响。采用非线性有限元分析方法可对支架安装力矩的作用进行模拟,并计算结构产生塑性变形后承载的应力水平,为民用飞机EWIS支架的装配过程和塑性变形后的承载分析提供参考。     

Multi-scale simulation model of air system based on cross-dimensional data transmission method

The Secondary Air System (SAS) plays an important role in the safe operation and performance of aeroengines. The traditional 1D-3D coupling method loses information when used for secondary air systems, which affects the calculation accuracy. In this paper, a Cross-dimensional Data Transmission method (CDT) from 3D to 1D is proposed by introducing flow field uniformity into the data transmission. First, a uniformity index was established to quantify the flow field parameter distribution characteristics, and a uniformity index prediction model based on the locally weighted regression method (Lowess) was established to quickly obtain the flow field information. Then, an information selection criterion in 3D to 1D data transmission was established based on the Spearman rank correlation coefficient between the uniformity index and the accuracy of coupling calculation, and the calculation method was automatically determined according to the established criterion. Finally, a modified function was obtained by fitting the ratio of the 3D mass-average parameters to the analytical solution, which are then used to modify the selected parameters at the 1D-3D interface. Taking a typical disk cavity air system as an example, the results show that the calculation accuracy of the CDT method is greatly improved by a relative 53.88% compared with the traditional 1D-3D coupling method. Furthermore, the CDT method achieves a speedup of 2 to 3 orders of magnitude compared to the 3D calculation.     

基于SAS算法的起飞一发失效应急路径规划方法

为解决起飞一发失效应急程序（EOSID）手动设计的不足,提出一种基于SRTM数据的稀疏A*搜索（SAS）算法的EOSID路径规划方法。首先采用航天飞机雷达地形测绘使命（SRTM）的网格地形数据,结合起飞一发失效相关规章,考虑爬升梯度与保护区限制确定可行搜索空间;然后基于可行搜索空间运用稀疏A*搜索算法搜索应急离场路径,在传统A*算法寻找扩展节点时加入起飞性能约束条件,同时利用地形高程数据进行地形和威胁回避,生成一条三维应急离场航迹;最后利用三次样条曲线对规划的应急离场航迹进行平滑处理。实验结果表明该方法能自动搜索出有效的EOSID三维航迹。     

航空电子设备安装支架的刚度与频率优化设计

航空电子设备用于飞行中的数据采集,通常使用安装支架固定于机头雷达罩,研究安装支架的刚度和一阶频率性能,避免设备支架在飞行过程中出现塑性变形和共振现象,对提高飞行稳定性具有重要的工程意义。在惯性载荷下对安装支架进行静强度和模态分析,采用一种灵敏度分析方法确定安装支架的设计变量,以结构总质量最小为优化目标,在保证安装支架的刚度和一阶模态性能的前提下对支架各个构件的厚度进行优化设计,并对优化后的安装支架结构进行振动试验。结果表明：优化后的安装支架结构刚度基本保持不变,一阶频率提高了18.09%,质量减少了19.33%,改进设计满足设备安装要求。     

通信约束下异构多无人机任务分配方法

针对异构多无人机协同执行侦察和打击任务中,存在通信距离、时间延迟等约束条件下的局部任务分配问题,提出了一种基于合同网的分布式多无人机任务分配方法。首先建立了异构集群发现新目标时的局部任务分配问题模型,设计了局部无人机通信网络中的信息一致性算法,实现了任务分配过程中任务发布阶段各无人机的冲突消解。设计了任务分配过程中的联盟构建和无人机资源管理方法,使联盟中各无人机能够以更加平衡的方式消耗资源。仿真结果表明,该方法能够解决通信约束下,异构多无人机执行察打任务时,所触发的针对目标打击任务的任务分配问题,且能够获得最大的系统效能。     

Source free unsupervised domain adaptation for electro-mechanical actuator fault diagnosis

A common necessity for prior unsupervised domain adaptation methods that can improve the domain adaptation in unlabeled target domain dataset is access to source domain dataset and target domain dataset simultaneously. However, data privacy makes it not always possible to access source domain dataset and target domain dataset in actual industrial equipment simultaneously, especially for aviation component like Electro-Mechanical Actuator (EMA) whose dataset are often not shareable due to the data copyright and confidentiality. To address this problem, this paper proposes a source free unsupervised domain adaptation framework for EMA fault diagnosis. The proposed framework is a combination of feature network and classifier. Firstly, source domain datasets are only applied to train a source model. Secondly, the well-trained source model is transferred to target domain and classifier is frozen based on source domain hypothesis. Thirdly, nearest centroid filtering is introduced to filter the reliable pseudo labels for unlabeled target domain dataset, and finally, supervised learning and pseudo label clustering are applied to fine-tune the transferred model. In comparison with several traditional unsupervised domain adaptation methods, case studies based on low- and high-frequency monitoring signals on EMA indicate the effectiveness of the proposed method.     

通信光缆无人机长距离巡线系统

随着信息化程度逐步提升,通信网络规模的不断扩大,巡检光缆等运维工作量也随之大幅增加。同时,由于各单位编制体制改革,巡线人员大量精减,使巡检人员少和光缆线路长、设备多的矛盾日益凸显。针对传统光缆巡检因人力巡检方式带来的低效问题,设计了 1种无人机巡线系统替代人力巡检,对实时航拍巡检路段的视频、图片等数据信息,后台可智能识别航拍图片中的危险告警信息,从而生成告警报告,有效提高光缆巡检人员工作效率。     

航天器电缆网快速协同设计方法及关键技术

以航天器电缆网传统研制模式的局限性为出发点,提出了电缆网全息模型的概念及其通用模型体系,实现了包含全要素设计信息的完整产品数字化定义;基于先"修路"后布线的设计理念,系统地提出了导航式电缆网快速协同设计方法及其相关算法,建立了航天器整器级统一的电缆网络通道"地图",有效增强了电缆网的顶层设计,减少了每束电缆并行设计时路径统筹规划不够和走向不优化的问题;构建了电缆网机电一体化协同模式和面向研制全周期的一体化业务流程,建立了跨型号跨专业的通用模型库、参数库、算法与规则库,完善了电缆网系统级设计和底层数据模型,实现了不同专业间的并行协同;开发了导航式电缆网快速协同设计系统,实现了基于参数驱动的复杂电缆网快速三维布线,提升了设计效率效益,并在以空间站为代表的载人航天型号中开展了应用,为复杂电缆网的研制提供了一种有效方法和手段。     

短切玻璃纤维增强聚醚醚酮承力支架研制

为加工某航天器高性能承力支架零件,本文对不同玻璃纤维含量的短切玻璃纤维增强聚醚醚酮(SGF/PEEK)的力学性能进行了分析,利用Moldflow分析软件对承力支架注塑模具、注塑工艺参数进行了优化。结果表明,30wt%的SGF/PEEK作为承力支架材料时力学性能最优,模流分析有效预测注塑过程,改善主流道及二级流道尺寸可有效提升保压效果,保压压力和模具温度对承力支架翘曲变形的影响最为显著,得出一组优化的工艺参数,采用该参数成型的零件已成功应用于某航天器燃料贮箱中并通过了飞行考核。     

无监督深度学习单目视觉里程计研究

针对传统单目视觉里程计存在的尺度漂移和尺度不一致问题，提出了一种基于无监督深度学习的单目视觉里程计。首先，联合使用空间几何约束和图像相似性约束，得到长序列尺度一致的深度估计网络和鲁棒的光流估计网络；然后，对密集光流进行采样，得到精确的稀疏对应关系，减少尺度漂移；最后，根据改进的ORB-SLAM初始化方法，选择最优跟踪方式，结合深度信息进行尺度对齐，从而得到全局尺度一致的视觉里程计。在KITTI数据集上进行大量实验，结果表明，相较于ORB-SLAM2和基于深度学习的端到端的视觉里程计系统，该算法在通用评估指标方面性能有明显提升，验证了该算法的有效性。     

基于多模型的低轨星座多目标跟踪传感器资源调度

针对低轨星座多目标持续跟踪传感器资源调度问题,首先将目标跟踪任务划分为高精度任务集合和低精度任务集合,并分析了跟踪任务状态转移过程;然后,为两任务集合分别建立了基于动态优先级的优化调度模型,提出了一种基于多模型的实时传感器调度算法。不同场景下仿真实验表明,所提算法较之以跟踪精度为优化目标和以跟踪精度为门限约束的方法具有更强的适用性,尤其对于目标分布较为集中的情况,其目标丢失率大大降低,尽管个别目标的跟踪误差略有增大。     

基于Transformer层次预测的多星应急观测任务规划方法

应急观测任务规划是一个强时效性的复杂组合优化问题,必须在规定的时限内完成相应的计算。采用机器学习的方法对规划问题进行初始规划方案预测,可以有效地简化计算复杂度。为此,提出一种基于Transformer层次预测的多星应急观测任务规划方法,将多星任务规划的求解过程分解为3个步骤：首先,利用基于Transformer的任务可调度性预测模型预测待规划任务是否执行,得到预执行任务集合;然后,基于Transformer的任务分配模型对预执行任务集合分配卫星,得到初始规划方案;最后,利用基于随机爬山的约束修正算法对初始规划方案进行优化调整,得到可行规划方案。为验证所提方法的有效性,通过大量仿真实验与CPLEX优化器、标准遗传算法、长短期记忆网络等方法模型进行比较,实验结果表明所提方法计算耗时短,规划收益高,适用于多星观测任务快速规划。     

闭式叶轮五轴原位检测路径规划与实验验证

闭式叶轮结构封闭,流道狭长,叶片弯扭曲大,如何生成无干涉且全局光顺的五轴原位检测路径是制约原位检测技术应用的难点问题。根据闭式叶轮曲面特征,定义了4种形式的可接近锥,基于相邻测轴弹簧模型构造了五轴原位检测路径优化目标函数,并通过前向欧拉差分法最小化该目标函数,在定义的连续检测可接近锥中计算最优测轴方向;采用某型号闭式叶轮完成了可接近锥计算、测轴方向优化、无干涉全局光顺检测路径生成等数值仿真与实测实验,验证了所提方法的可行性和有效性。     

Nonuniform Three-dimensional Configuration Distributed SAR Signal Reconstruction Clutter Suppression

This paper deals with the problem of clutter suppression in spaceborne distributed synthetic aperture radar (D-SAR) with nonuniform three-dimensional (3D) configuration geometry. In order to make a breakthrough of the configuration limitation of the traditional space time adaptive processing (STAP) based on uniform array and improve the inhomogeneous clutter suppression performance, this paper considers signal reconstruction technique using array interpolation to process the D-SAR signal. An array interpolation signal reconstruction method based on pitching-partition is derived then a signal reconstruction 3D-STAP clutter suppression method applied to nonuniform 3D configuration is proposed. In particular, the proposed method is compared with conventional methods and the performance analysis is carried out based on simulations. The improvement factor (IF) for clutter suppression is imported and reported as a benchmark on the clutter suppression effect.     

民用飞机设备和管线路设计优化工具的研究

为了解决飞机研发过程中,管线路及设备设计自动化程度低的问题。基于CATIA V5进行二次开发,使用API接口和VB语言实现相关工具的搭建,并主要在以下几个方面开展研究：一是在飞机初步设计阶段进行设备的快速布置;二是基于电气设备及周围零部件的空间布置,进行单一DMU管线路通道拓扑,通过EWIS隔离代码定义,规划线束通道的类型,自动分析通道之间的物理隔离距离,并依据EWIS隔离要求规范与自动分析的物理隔离距离进行分析,从而输出全机管线路通道之间的间隙检查结果及分析报告,为后续的通道拓扑优化提供相应的接口及设计规范;三是进行主通道及分支通道拓扑,通过定义通道的直径、通道内布置线缆的规格及不同形式布线的概率,开发工具自动计算EWIS线缆的总长度,并由公式快速计算出该线缆敷设方案的重量,供全机设计时参考。     

Few-shot electromagnetic signal classification: A data union augmentation method

Deep learning has been fully verified and accepted in the field of electromagnetic signal classification. However, in many specific scenarios, such as radio resource management for aircraft communications, labeled data are difficult to obtain, which makes the best deep learning methods at present seem almost powerless, because these methods need a large amount of labeled data for training. When the training dataset is small, it is highly possible to fall into overfitting, which causes performance degradation of the deep neural network. For few-shot electromagnetic signal classification, data augmentation is one of the most intuitive countermeasures. In this work, a generative adversarial network based on the data augmentation method is proposed to achieve better classification performance for electromagnetic signals. Based on the similarity principle, a screening mechanism is established to obtain high-quality generated signals. Then, a data union augmentation algorithm is designed by introducing spatiotemporally flipped shapes of the signal. To verify the effectiveness of the proposed data augmentation algorithm, experiments are conducted on the RADIOML 2016.04C dataset and real-world ACARS dataset. The experimental results show that the proposed method significantly improves the performance of few-shot electromagnetic signal classification.