无人机网络中数控分离的安全传输机制

数据和飞控指令的安全性是无人机网络安全性的一个重要方面。针对现有的无人机网络安全机制中的不足,本文提出了一种数控分离的安全传输机制。针对无人机向地面站发送的数据采用基于高级加密标准的计数器和密文分组链接消息认证码（AES-CCM）认证加密机制的数据安全传输协议,保证数据的机密性和完整性,针对地面站向无人机发送的飞控指令设计了基于一次签名的飞控广播认证协议,保证飞控指令的完整性。通过安全性分析,证明所提出的方案能够保护数据的机密性和完整性,以及飞控指令的完整性。最后,通过仿真试验分析了所提出方案的性能,结果表明,所提出的数据安全传输协议发送100B和1KB的消息时,平均每个消息的认证加密时间和解密验证时间均不超过1ms;所提出的飞控广播认证协议在使用不同的哈希函数时,对1MB的飞控指令生成签名和验证签名的时间为1～2.7ms,在实际应用中具有高效性。     

火星进入舱配平翼机构展开冲击动力学分析

在着陆巡视器进入火星大气的过程中,配平翼机构会根据指令由收拢状态展开,并在到达指定位置后锁定,进而将进入舱配平攻角降至合理范围内,因此,其展开动力学性能对后续任务的成败至关重要。以配平翼机构功能的顺利实现为背景,研究复合材料构件的冲击动力学分析方法,建立了其有限元分析模型并基于隐式动力学算法对其展开过程进行了仿真。通过与地面试验结果对比,验证了展开动力学分析模型的正确性。在此基础上,对配平翼机构进入火星大气过程中的2种气动载荷工况下的展开过程进行了分析;基于Hashin理论对碳纤维蒙皮翼板的强度进行了校核,在2种气动载荷工况下各铺层的纤维拉伸、纤维压缩、基体拉伸及基体压缩4种失效模式所对应的失效因子均处于安全范围。可对类似机构的展开冲击问题研究提供参考。     

基于组合优化算法的空面导弹全空域弹道优化

针对空面导弹全空域弹道优化问题,提出基于多岛遗传算法和序列二次规划法的组合优化算法,充分发挥多岛遗传算法对初值不敏感、全局收敛性强及序列二次规划法收敛速度快、精度高等特点。采用代理模型技术,在保证拟合精度的前提下,极大的降低了全空域弹道优化的计算量。算例结果表明：组合优化算法收敛速度较快,可以得到高精度的全局最优解;代理模型拟合精度较高,可以满足工程要求;且优化结果和所建立的代理模型可以为全空域制导律设计提供有力的支撑。     

基于冲击特征提取的旋转机械智能故障诊断

针对齿轮、轴承故障,提出了基于冲击特征提取胶囊网络的旋转机械智能故障诊断模型。在胶囊网络的构架基础上,将原始故障振动信号作为输入,通过构造首层小波核卷积层,针对性提取冲击故障特征,提高深度学习网络特征提取的可解释性。在小波核卷积层之后扩展一层卷积层,强化首层小波核卷积层提取的特征,将强化的特征经初级胶囊层、数字胶囊层输出分类结果,从而构造了“端到端”的小波卷积胶囊网络模型。通过对各层提取的特征可视化分析,证明了该模型对故障振动信号的冲击特征具有良好的提取能力。3个不同实验平台的数据集验证结果表明不同故障类型、不同故障程度的齿轮及轴承的识别精度最高可达到100%,并具有良好的泛化能力。     

泡沫铝填充薄壁管复合结构压缩与吸能性能

采用填加造孔剂法制备泡沫铝,将其填充入6061铝合金薄壁管中制备填充复合结构,通过准静态压缩实验研究填充间隙、黏结方式以及薄壁管的壁厚等参数对泡沫铝填充管力学和吸能性能的影响,确定最佳制备参数。通过准静态压缩实验和落锤冲击实验,研究在不同应变率下单一与复合结构的力学和吸能性能特点。结果表明:在准静态压缩实验中,当应变为60%,泡沫铝填充管的吸能量是泡沫铝与薄壁管二者数值加和的122%;在冲击实验中,和单一结构相比,复合结构的冲击载荷更加稳定,且具有更高的平均冲击载荷,吸能能力更强;相对于单独的泡沫铝,泡沫填充薄壁管在压缩和冲击吸能方面均有较大的提升。     

舱体入水工况参数对冲击特性的影响分析

为分析大型舱体返回入水时入水垂直速度等工况参数对其冲击特性的影响,提出一种基于任意拉格朗日欧拉法的舱体入水过程模拟方法,应用球底结构入水问题理论计算方法验证该模拟方法的有效性。通过对不同入水工况的有限元模拟,分析入水垂直速度和入水角度对冲击特性的影响。结果表明本文建立的舱体-流体有限元模型能够有效模拟舱体入水过程,舱体冲击加速度峰值与入水垂直速度成正比,舱体以一定角度入水能够降低入水过程的冲击加速度。研究结果可以为新型舱体的结构设计和入水冲击试验提供指导,从而减少试验次数,缩短开发周期。     

行星悬浮轨道保持控制研究

针对太阳帆航天器行星悬浮轨道保持控制问题进行了研究.首先，建立了柱坐标系下太阳帆动力学模型；然后，对模型进行线性化处理，推导出太阳帆状态方程；接着，设计线性二次型调节器(LQR)及基于遗传算法(GA)改进的控制器，对出现扰动的轨道进行控制；最后，通过仿真结果对比，表明上述控制器均可实现轨道保持控制，且基于GA改进的LQR性能明显优于传统LQR.     

考虑冲击韧性的退化-冲击相依竞争失效建模

复杂系统的失效通常是退化失效与随机冲击导致的突发失效之间耦合竞争的结果。针对某些具有冲击韧性的系统，提出了一种基于非线性Wiener过程的退化-冲击相依竞争失效模型与可靠性评估方法。首先，采用m-δ冲击模型考虑了系统抵抗冲击载荷的能力，即只有随机冲击频率高于一定水平才会导致突发失效，其余情况只会对退化过程产生影响。然后，在此基础上，通过修正非线性Wiener过程模型来考虑随机冲击对系统退化在退化增量和退化速率两方面的影响。最后，采用某空间用存储芯片案例对所提方法进行验证，并开展了参数敏感性分析，结果表明了所提方法的合理性与有效性。      

基于不规则障碍物环境下无人机的改进几何路径规划算法

随着无人机应用环境的多样化,在复杂环境中寻找无碰撞路径是非常重要的。传统的路径规划算法可以找到可行的路径,但它们在时间效率和路径长度之间没有很好的平衡,传统的几何算法只能避免特殊形状的障碍物。提出了一种改进的几何路径规划算法,使无人机能够在复杂的环境中避开任意形状的障碍物,找到较短的路径。首先,针对不规则障碍物,建立了凸多边形覆盖模型。然后解决了传统几何算法陷入局部最优解的缺点。提出了从相邻路径段生成无碰撞路径的二次规划思想,并针对该方法提出了一种新的安全阀值策略。最后,为了验证算法的性能,在不同的复杂环境下进行了仿真,并从几个方面对所提出的算法与A*算法进行了对比分析。     

筒体结构星载天线抗冲击特性研究

随着航天技术的发展和探月工程的推进,航天器空间环境力学条件不断恶化,对航天器抗冲击力学性能提出了更高的要求。筒体结构天线结构形式紧凑,具有较好的动力学特性。为了得到筒体结构天线具体的抗冲击力学性能,研究时通过建立动力学分析模型,首先分析得到结构的模态参数,再根据模态结果反应出的筒体结构天线的动力学特性,结合给定的冲击力学环境建立分析条件,依据分析条件分别计算得到横向和纵向筒体结构天线顶端的时域最大加速度响应,筒体结构整体结构应力水平。分析结果表明筒体结构天线在冲击力学环境下加速度响应放大较小,各部件应力水平均能满足结构强度要求。筒体结构天线具有良好的抗冲击力学性能,可应用于需要承受较为恶劣冲击环境的航天器。