惯性导航系统中陀螺一阶马尔科夫过程的 误差传播特性

一阶马尔科夫过程是描述陀螺低频随机噪声的主要模型之一,对惯性导航系统精度具有重要影响.首先研究了惯性导航系统中陀螺随机误差传播特性分析的一般方法,推导了惯性导航系统的冲击响应函数.继而结合一阶马尔科夫过程的统计特性,推导了其作为陀螺随机误差在惯性导航系统长时间导航环境中的误差传播公式,分析了其对系统姿态、位置精度的影响.最后对陀螺一阶马尔科夫过程引起的惯性导航系统误差进行了仿真,对理论结果进行了验证.论文的研究对于惯性导航系统的优化设计与误差分析具有一定的参考价值.     

基于失效概率的涡轮后机匣全局灵敏度分析

涡轮后机匣是航空发动机安全的关键部件,但是其具有工况复杂、不确定性因素多的缺点。为了探究输入随机变量的不确定性对涡轮后机匣结构失效概率的影响,建立参数化有限元模型进行确定性分析。考虑材料性能、几何参数及外部载荷的不确定性,对涡轮后机匣两种典型失效模式：强度失效以及刚度失效建立极限状态函数;通过构造自适应Kriging 代理模型并结合重要抽样方法评估涡轮后机匣结构失效概率,利用基于失效概率的全局灵敏度方法对涡轮后机匣结构可靠度的不确定性来源进行分析,对各输入随机变量重要性进行排序,构建一种涡轮后机匣全局灵敏度分析框架。结果表明：涡轮后机匣在两种失效模式以及系统失效模式下,发动机推力以及线性膨胀系数对结构失效概率影响最为显著,应对其重点考虑;内外机匣长度以及材料弹性模量对涡轮后机匣结构失效概率影响较小,可对其适当忽略。     

绕月探测器的自主光学导航研究

提出了一种利用高斯-马尔科夫过程和Unscented卡尔曼滤波的绕月探测器自主光学导航算法。针对很难事先确定精确地绕月探测器轨道动力学模型问题,提出利用高斯-马尔科夫过程来近似轨道动力学中的无模型加速度,进而提高了轨道动力学模型的精度;考虑到基于扩展卡尔曼滤波的轨道确定存在的问题,提出利用基于Unscented卡尔曼滤波来估计探测器的位置、速度及无模型加速度,提高了轨道估计精度和保证了算法的稳定性。最后,通过数学仿真验证了自主光学导航算法的有效性。     

飞行模拟器环境下飞行员视觉特征

为了研究飞行员在各个阶段的视觉特征,构建了以固定式飞行模拟器为基础、采用先进的非接触式眼动仪FaceLAB4.0采集数据的实验测试平台.根据飞行员获取信息的来源将视觉区域划分为舱内仪表盘、前窗舱外景和其他3个部分,应用马尔科夫链的数学方法分析被试者的视觉注视数据在各视觉区域内的状态转移概率.研究发现,被试在观察舱内仪表盘和前窗舱外景区域时,无法在短时间内获得全部信息,需要长时间注视才能完成信息获取.该方法可用于分析飞行员在操作中的视觉注意力和注意力转移模式.     

基于SPN的近距平行跑道容量建模与分析

跑道理论容量计算是机场容量评估的一项重要内容。传统方法是针对跑道实际运行情况建立特定的数学模型进行粗略计算,本研究则采用随机Petri网(stochastic Petri net,SPN)建立通用的近距平行跑道运行模型,通过同构马尔科夫链,建立系统稳态概率表达式,进而建立跑道容量数学模型。在此基础之上,将跑道容量的影响因素映射成相应变迁的激发率,通过对激发率的调整,实现了不同条件下交替起降近距平行跑道容量的计算与分析。与传统方法相比,该方法所建模型可复用性强,参数调整更为灵活,为跑道理论容量的计算与分析提供了新的解决方案。     

某型运输机飞控计算机动态故障树分析

针对现代运输机飞行控制系统具有结构相对复杂,大量使用数字技术,可靠性要求高和具有容错功能等特点,本文以某型运输机为例,建立飞行控制系统主计算机动态故障树模型,并应用动态故障树分析方法进行动态故障树分析。     

基于ALT和MCMC方法的产品外场可靠性评估方法

针对目前基于加速试验产品可靠性分析方法忽略外场环境的差异性及未考虑外场数据等问题,从数据融合的角度,考虑试验与外场环境的差异性,综合加速寿命试验的试验数据和现场数据2种信息,建立更为准确的模型,并利用马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)进行贝叶斯分析,解决模型复杂难于计算的问题,通过Gibbs抽样获得模型后验参数估计,从而对产品在外场工作状况下的寿命及可靠性进行评估,最后通过实例对比分析,说明综合2种数据来源不仅扩大了信息量,同时评估的精度更高,结果更加可信。     

基于故障树与马尔科夫分析模型的发动机系统安全性评估

安全性评估是发动机适航验证的重要方法之一,故障树与马尔科夫分析方法是安全性评估常用的方法,两种方法在安全性评估的不同时机具有各自的特点。针对故障树与马尔科夫在安全性评估中的应用时机行了深入的研究,分析结果表明:对于失效率为常数的顺序相关的系统,若部件是主动失效部件(即λ×t较小),应用故障树与马尔科夫分析方法均可准确评估系统的失效概率,采用故障树可以减少运算的复杂性;若部件是潜在失效部件,由于部件暴露时间较长(即λ×t较大),使用马尔科夫的分析方法可以更精确的评估系统的安全性。     

基于成本的机载通信系统可靠性安全性一体化设计

针对民用客机的通信系统,在其研发过程中以成本为约束条件权衡系统安全性可靠性作为研究目标。首先确定通信系统可靠性安全性指标,进而通过灰色关联分析与多元线性回归提取关键影响因子并进行量化,并运用MATLAB软件建立单目标-多目标一体化加权指数ZETA评分模型,根据实际要求对比分析了优化结果中不同的权衡域。最后根据民用客机通信系统研发成本,通过基于核和灰度的灰色马尔科夫预测模型对未来某系列民用客机通信系统研发成本进行预测与平均误差计算,验证一体化寻优模型的可行性与可信度。结果证明一体化权衡模型有很好的工程参考价值。     

基于马尔科夫再生过程分析阶段任务系统的可靠性

分析阶段任务系统（PMS）的可靠性是一项重要的工作。为了方便分析大部分已有的分析方法都假设阶段持续时间是确定的或者阶段内过程是齐次马尔科夫过程，这些方法不能够分析实际存在的大量一般的PMS。为此本文研究具有随机分布的阶段持续时间和阶段内过程是马尔科夫再生过程（MRGP）的一般PMS的可靠性分析。由于引入MRGP，一般PMS的阶段内活动可以是指数，确定或者其他一般分布。本文首先给出了一个实际有效的5元组模型框架来刻画该类PMS的动态行为，然后利用已有的MRGP分析方法，说明了阶段内条件瞬时状态占有概率矩阵的计算方法。为了避免为整个PMS构造一个巨大的MRGP，在假设阶段边界允许记忆丢失的条件下，本文给出了一个系统可靠性的有效计算方法，该计算方法是两步的分治方法，首先对每个阶段内的MRGP进行分析，然后利用分析结果通过矩阵乘获得系统的可靠度。通过本文给出的方法可以有效的分析一般PMS的可靠性。