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.     

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.      

一种基于轻量化CNN的天文暂现源智能识别方法

天文暂现源携带了关于天体本质及演化过程的丰富信息,对暂现源进行探测与研究具有极为重要的科学价值。天文暂现源的辐射峰值大多在X射线或伽马射线,天基望远镜对这些高能波段的观测优势是地基望远镜无法比拟的,更适合于暂现源观测。但由于星载计算机的性能约束,很难实现依托于地面强大算力的复杂检测算法。针对以上问题,提出了基于轻量化卷积神经网络（CNN）模型的天基暂现源检测算法,并在嵌入式ARM平台上实现了模型部署。实验结果表明,本文提出的轻量化CNN暂现源检测算法的模型复杂度和计算量不及Deep Hits算法的1/4,准确率达到96.52%,可应用于星载有限算力平台,实现未来的天基暂现源实时检测。     

面向汽车制造企业的一种PDM编码技术

从汽车制造企业信息化管理过程入手,分析了PDM(Product Data Management)中物料编码在企业信息化管理过程中的设计方法及应用,即在分析物料编码方法和汽车制造企业生产特点的基础上,提出了一种适用于汽车制造企业的编码算法,并根据此算法设计了物料编码系统的模型以及与PDM系统的集成方案.最后基于SmarTeam PDM软件进行了编码系统的开发与应用实例的分析,验证了该算法和模型的可行性.      

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.      

面向工程设计的数据管理模式的实现

通过介绍压力容器CAD系统(PVCAD)的数据管理机制,旨在给出一种面向工程设计的产品数据管理模式.这种模式能够使系统实现对通常工程设计所需的产品数据进行有效地管理和自动地访问.为此,较详细地说明了系统中产品数据模型的数据分类、表达方式、数据结构及其实现方法.     

飞机协同研制中数字化产品模型的支持方法

产品数据在研制过程中的有效性和一致性是实现协同研制模式的前提.数字化产品模型作为产品研制数据和信息的载体,它的有效性直接影响协同研制的效果.通过借鉴波音和空客的相关思想,从协同研制模式来明确数字化产品模型的基本定义并强调其重要性.阐述了构型项与基线2个基本概念,提出了适用性、可用性、有效性3个新概念.研究了构型项和基线的评审机制,建立起在构型管理条件下,将基线和数字化产品模型版本的演化与产品研制生命周期结合起来,保证数字化产品模型有效性的方法.最后,给出了定义模型的实例来验证这种方法的有效性.      

面向智能化管理的数字孪生电池构建方法

动力电池在长时宽温域运行时,其使用性能、寿命和安全性随时间动态演变,存在单体性能不一致、系统容量快速衰减或内部缺陷诱发的电池热失控等问题,需要全气候、全生命周期电池精准管理技术。突破智能化管理的数字孪生技术、构建数字孪生电池为提升电池管理能力带来了新的解决方案,已逐步成为行业发展趋势之一。围绕动力电池精细化管理技术发展趋势,针对数字孪生动力电池构建需求,从系统建模与管控需求等方面分析了数字孪生电池建模的基本准则,系统性阐述多维度、多尺度、多物理场融合的数字孪生电池的构建方法,并结合团队前期研究分析了某电池数字孪生的实践案例,探索了数字孪生电池在生产设计、全生命周期管理等场景下的应用可能性,为电池管理技术发展提供思路与参考。      

用于空间探测的静电分析器轻量化设计与验证

针对空间探测载荷的轻量化需求,以空间等离子体探测的静电分析器为研究对象,进行了轻量化设计和验证。在材料及加工方式选择方面,充分利用增材制造这一新兴加工手段,打破传统轻量化设计时追求低密度材料的思路,对比多种材料及加工方式下设备重量及力学表现,确定铝合金为主要材料,3D打印为主要加工方式。在结构设计方面,基于3D打印加工的优势,在减小设备各部分结构厚度的同时,适当设置加强筋以解决薄壁在后处理时易产生形变的问题。采取上述方案设计的设备质量减少至1.2 kg,比使用镁合金及传统加工方式的设备质量（2.2 kg）下降45%。以典型航天任务的鉴定级力学试验条件作为输入,开展了设计模型的有限元仿真,完成实物加工装配以及力学试验,验证了该设计的抗力学性能。     

基于自适应RVM的电子系统缓变故障预测方法

针对电子系统缓变故障的预测问题,提出一种自适应相关向量机(RVM, Relevance Vector Machine)方法.首先,对反映电子系统性能的参数序列进行相空间重构,建立RVM的输入输出对应关系;然后,将嵌入维数和核函数参数作为人工鱼位置,取留一交叉验证(LOOCV, Leave-One-Out Cross-Validation)误差的相反数作为目标函数,利用人工鱼群算法(AFSA, Artificial Fish Swarm Algorithm)实现方法参数的自适应优化选择;最后,通过雷达发射机高压电源与多注速调管的故障预测实验验证了方法的性能.实验结果表明:该方法在预测精度和预测可靠性方面优于现有方法.     

基于保障系统三维模型的飞机RMS仿真分析方法

利用仿真方法研究军用飞机可靠性维修性保障性(RMS,Reliability,Maintainability and Supportability)设计指标确定问题.介绍了保障系统三维模型的内涵,结合三维模型原理和模块化设计原则建立了飞机RMS仿真分析框架,对框架内各模块功能及内涵给予了介绍.给出了仿真分析总体流程,以及对仿真数据进行后处理获得评价参数的计算方法.运用蒙特卡罗仿真方法对军用飞机的RMS设计指标进行实例分析,获得了满足保障效能要求的RMS设计指标方案集,对研制阶段装备设计指标论证有重要的参考价值.     

基于热-流-固耦合方法火焰筒壁温三维数值模拟

准确地确定火焰筒壁温分布是对其进行热结构分析的前提和基础.基于ANSYS/CFX程序平台,采用基于燃烧模型的热-流-固耦合有限元方法,对某环形回流燃烧室的整个流场、温度场进行数值模拟,得出火焰筒壁温三维温度场分布.计算中考虑了燃烧热源和热辐射,燃烧和流场变化对换热的影响,以及燃气、煤油和固体物性参数随温度的变化.数值模拟结果表明,将流场和固壁进行耦合求解,能更精确反映流场和温度场的整个形态,可以模拟出较为合理的流场和温度场分布以及相应的流动换热特性.所做工作对火焰筒结构设计具有重要的工程应用价值.      

基于机器视觉的轻型梁三维振动测量方法

振动测量是状态检测和故障诊断的方法之一,针对传统接触式测量方法中存在负载效应等问题,对基于机器视觉的三维振动测量方法进行了研究。首先,基于视频相位的二维振动测量方法,提取出相机所采集图像中被测目标的二维振动数据。然后,在二维振动测量方法的基础上,结合双目立体视觉,设计了一种基于机器视觉的三维振动测量方法。最后,进行了悬臂梁的振动测量实验。结果表明:所提方法可以实现无接触和无标记的振动测量,并能准确测量出三维的振动信息。      

Earth life support for aquatic organisms, system and technical aspects.

The importance of the research on Bioregenerative Life Support has increased dramatically in the last decade not only with regard to possible space flight application but also as a way to obtain a better understanding of our Earth's ecology. A major goal was to reach long-term stability of artificial model systems. Preliminary data are presented on the development of an improved aquatic system, currently dedicated for ground-based research. Closed aquatic ecosystems require reliability of the key parameters of pH, O2 and CO2 concentration and stability of sensors for monitoring. Besides the integration of an artificial lung (holofiber system and air pump with valves, allowing controlled oxygen uptake of air), in parallel to the oxygen producing water plants. Our new approach is to implement opto-chemical sensors, for such environmental monitoring. One major advantage of the new sensor technique is their better long-term reliability as compared to the electrochemical sensors. Our experiment with the new sensor technique has demonstrated satisfactory performance in closed aquatic ecosystems.     

三维CT重建几何参数的非线性最小二乘估计

重建几何参数的精度是3D-CT(Three Dimensional Computed Tomography)重建中严格控制的指标,在实际的X射线扫描成像中,这些参数无法直接测量得到,从而难以保证其精度.介绍了利用非线性最小二乘估计Feldkamp三维重建几何参数的方法,根据空间质点质心的投影位置与其投影的质心位置重合的原理,通过计算空间质点(实验中采用近似质点的目标体)投影质心坐标,求解非线性方程组估计重建几何参数的最优解.计算机模拟结果表明,在参数向量初始值接近于真值的情况下,估计所得参数值有较好的精度和重复性.利用此方法估计所得实际扫描系统的几何参数值进行三维重建,也得到了很好的重建结果.     

地面数字电视系统中载波同步方法

根据数字电视地面广播传输系统国家标准的技术特点和帧结构,提出了一种基于PN (Pseudo Noise)帧同步头的载波同步算法.首先在帧头捕获之后,接收端本地产生和接收帧头相一致的PN序列,根据帧头中的前后两个子序列的相关结果进行频率估计并矫正频率偏差,再根据PN相关峰进行相位纠正.该载波同步方案适用于地面数字电视系统中的3种不同的帧头模式,并且适用于单载波和多载波两种模式的帧结构.进行了理论分析和计算,给出仿真结果和分析.该同步方案具有同步速度快、抗噪声性能好、适合硬件实现等特点,并已应用于数字电视接收机硬件系统中.      

三维五向编织复合材料弹性性能的数值预报

基于三维五向编织复合材料细观结构模型,通过假设挤压固化后编织纱线和轴纱分别具有六边形和正方形横截面以及分析纱线之间的空间几何关系,建立了该类材料的有限元模型.并且,采用有限元方法计算得到了三维五向编织复合材料的弹性性能,分析了编织角和纤维体积含量对弹性性能的影响规律,并与三维四向编织复合材料的相应结果进行对比,同现有的实验数据进行了比较,验证了数值预测的有效性.结果表明:三维五向编织复合材料具有良好的力学性能,轴纱的加入使得轴向力学性能得以增强.      

异型截面三维编织复合材料细观结构分析

阐述了异型截面三维编织物编织的基本原理,以"口"字型截面为例,系统地分析了携纱器在机器底盘上的运动规律以及纱线在面内和空间的交织运动规律.采用控制体积单元法建立了异型截面三维编织复合材料中除普通方型三维编织复合材料所具有的内胞、面胞和角胞外,在矩形与矩形相连区域的相连内部单胞、相连表面单胞和相连角单胞模型.这些单胞模型的表面与预制件的表面平行,有利于今后的力学性能分析.此外,在假设纱线具有椭圆形横截面的基础上,推导了编织工艺参数之间的数学关系,为进一步分析异型截面三维编织复合材料的力学性能奠定了基础.      

Numerical solutions and experimental results for three dimensional buoyancy driven flows in tilted cylinders

Finite difference solutions and experiments are presented for free convection in differentially heated cylinders when the inclination varies with respect to the gravity vector. The results are compared with asymptotic solutions in horizontal cylinders for the core- and boundary layer-driven regimes. Over a range of 60° from the horizontal, a good agreement is obtained between the numerical and experimental results for large aspect ratio (A=10) and Rayleigh number (Ra≈20,000).