基于Fuzzy ART的航天器状态监测方法及应用研究

为解决信号空间法在航天器状态监测中存在的参数阈值难以设定问题,提出一种基于Fuzzy ART神经网络的状态监测方法．该方法利用Fuzzy ART的聚类特性及网络的自主扩展性,对系统正常状态向量在多维空间进行聚类,并以网络的输出节点编号代表正常状态向量的类别．监测时,网络通过判定输入的状态向量与正常状态向量的匹配度是否满足要求而给出监测结果．该方法克服了信号空间方法各单项参数阈值难以设定问题,并且能有效地消除因噪声干扰产生的虚警．     

数字图像最佳插值算法研究

对常用的数字图像插值算法进行了深入的分析,指出双线性内插法和立方卷积法的本质是利用直接邻点的灰度值和(或)邻点间灰度值的变化率对待采样点进行内插,并在此基础上提出了最佳插值算法的公式,最后通过试验提出了最佳插值公式中权值参数的建议值。     

自相关分析法用于电离层TEC的内插评估

基于2004年实测数据的统计分析,将自相关分析法用于电离层TEC的缺值内插,并进行精度评估.采用上海地区GPS综合应用网和中国地壳运动GPS监测网数据,解算成电离层垂直TEC,对缺值进行了时序内插及评估.结果表明,缺值段内的插值误差一般中间较大,两侧较小,插值误差远小于均方差.将自相关分析法内插结果与线性插值法、抛物线法、三次样条法内插结果进行对比,发现对于缺值较多、变化较复杂的缺值段,其插值精度有明显的提高.采用自相关方法进行内插后,有效减小了由于缺值而引起的局部跳跃变化,可以比较准确地研究TEC变化特性.     

两极地区局部点质量模型构建方法

针对两极地区位系数模型计算扰动引力时的奇异问题和点质量模型方程解不稳定问题,分别引入扰动引力去奇异算法和基于换极法的两极地区局部点质量模型构造方法.数值实验结果表明,去奇异算法能有效解决靠近极点处扰动引力计算过程中出现的奇异性问题,基于换极法的点质量模型在两极地区方程结构稳定,精度与位系数模型相当.本文方法可为极区飞行器扰动引力快速赋值提供新的思路.     

eLoran系统ASF网格应用算法研究

ASF网格是提高增强型罗兰(Enhanced Long Range Navigation,eLoran)系统精度的重要方法。根据所在网格四个顶点的附加二次时延(Added Secondary Factor,ASF)值通过网格应用算法得到待测试点的ASF值,一定程度上比公式计算的ASF值更准确。在计算过程中,用户四个顶点ASF值的测量误差会传递给用户,同时内插算法本身也会引入误差,此时内插算法的选择尤为重要。本文通过仿真、分析比较几种常用的内插算法,得出结论:反距离插值算法引入的误差最大,双线应插值算法引入的误差最小,而且误差呈现一定层次感,网格从内到外误差逐渐减小。     

利用有限元方法逼近飞行器轨道主动段扰动引力

为了克服引力位系数模型计算飞行器轨道主动段扰动引力所存在的计算量大,并且难以进行实时计算的缺点,提出利用有限元内插的方法对主动段扰动引力进行逼近。根据有限元分析中区域剖分插值的原理,采用了对飞行器轨道周围有限范围的空间区域进行有限元剖分的方式,计算出各剖分单元每个顶点处的扰动引力,然后利用剖分单元各顶点的扰动引力分量内插出飞行器轨道点对应的扰动引力分量值。计算过程和结果表明,这种方法能够快速、精确可靠地逼近飞行器轨道主动段扰动引力,满足了有关文献中所提出的要求。     

Online condition diagnosis for a two-stage gearbox machinery of an aerospace utilization system using an ensemble multi-fault features indexing approach

China manned space station is designed to operate for over ten years. Long-term and sustainable research on space science and technology will be conducted during its operation. The application payloads must meet the ‘‘long life and high reliability" mission requirement. Gearbox machinery is one of the essential devices in an aerospace utilization system, failure of which may lead to downtime loss even during some disastrous catastrophes. A fault diagnosis of gearbox has attracted attentions for its significance in preventing catastrophic accidents and guaranteeing sufficient maintenance. A novel fault diagnosis method based on the Ensemble Multi-Fault Features Indexing(EMFFI) approach is proposed for the condition monitoring of gearboxes. Different from traditional methods of signal analysis in the one-dimensional space, this study employs a supervised learning method to determine the faults of a gearbox in a two-dimensional space using the classification model established by training the features extracted automatically from diagnostic vibration signals captured. The proposed method mainly includes the following steps. First, the vibration signals are transformed into a bi-spectrum contour map utilizing bi-spectrum technology,which provides a basis for the following image-based feature extraction. Then, Speeded-Up Robustness Feature(SURF) is applied to automatically extract the image feature points of the bi-spectrum contour map using a multi-fault features indexing theory, and the feature dimension is reduced by Linear Discriminant Analysis(LDA). Finally, Random Forest(RF) is introduced to identify the fault types of the gearbox. The test results verify that the proposed method based on the multi-fault features indexing approach achieves the target of high diagnostic accuracy and can serve as a highly effective technique to discover faults in a gearbox machinery such as a two-stage one.     

热防护系统分区协调耦合推进方法

提出一种适用于热防护系统(TPS)热控性能研究的分区协调耦合推进方法,其中采用有限体积法(FVM)进行气动热分析,FVM空间离散采用NND格式,而结构传热采用有限元法(FEM)进行分析,且在耦合面采用基于控制面的双向映射插值方法进行数据传递。进行了圆管算例分析,2 s时刻驻点处温度计算值与试验值相对误差为4.95%。研究了空天飞行器头锥TPS的热控性能,非耦合方法获得的防热瓦和应变隔离垫(SIP)最高温度分别比耦合结果高114.4 K和32.6 K,这是由于非耦合方法未考虑壁面温度升高对气动热的反馈作用,而耦合方法充分考虑了此影响。采用高热辐射率的涂层、低导热系数和较厚的防热瓦能有效提高热防护系统的隔热性能和降低主动冷却系统的功率和重量,而防热瓦最高温度对其导热系数和厚度不敏感。     

一种新的坐标测量形位误差计算方法

对比了基于坐标测量的形位误差计算方法 ,提出了一种新的最小条件计算方法并简略论述了其数学原理。