基于IMM-UKF的航天器相对位姿确定算法

在航天器相对导航过程中,相对距离测量信息容易受到干扰,测量误差有较大的不确定性,通常基于单一模型的滤波算法无法对噪声进行辨识,很难获得精确的导航结果。针对应用Clohessy-Wiltshire(C-W)方程受到圆轨道假设的限制问题,研究了建立在惯性坐标系下的近距离相对运动方程(Lawden方程),建立了基于这两个方程的模型集。根据导航系统测量敏感器的特点,设计基于Rodrigues参数及无迹卡尔曼滤波(UKF)的交互式多模型(IMM)视觉相对位姿动态估计算法(IMM-UKF),在保证计算效率的前提下,确保相对轨道姿态确定的稳定性和精确性。数值仿真验证了算法的有效性和先进性。     

高温度梯度轮盘低循环疲劳试验件设计方法

针对航空发动机设计中高温度梯度轮盘低循环疲劳试验的需求,基于国内外航空发动机轮盘低循环疲劳试验件设计经验及国内现有轮盘试验器的试验条件,总结了该类高温度梯度航空发动机轮盘低循环疲劳寿命试验件设计的难点主要为轮盘热应力难在试验过程中模拟、轮盘寿命考核位置多、轮盘试验件试验转速高、轮盘试验件寿命限制位置容易转移等,并针对各难点给出了用离心载荷补偿热载荷、以损伤程度定考核位置、在不改变考核位置应力特征的前提下可以改变非考核位置局部结构特征等解决方案,形成了一套高温度梯度轮盘低循环疲劳寿命试验件设计方法。应用该方法设计了某航空发动机轮盘低循环疲劳寿命试验件并进行了试验,完成了寿命考核试验,结果表明:该方法是可行的。     

一种高速保密卫星信息传输系统

为进一步提高卫星数据传输速率、增强保密性，在综合多载波(MC)、跳频(FH)和直接序列码分多址(DS-CDMA)技术的基础上，提出了一种高速保密卫星通信FH/MC DS-CDMA系统的方案，并给出了多速率发射机和接收机的原理框图。所设计的系统采用自适应速率传输技术支持多速率数据传输，采用预测功率控制算法保证收发双方在高速移动状态下通信的可靠性和各子信道发射功率的动态分配，获得系统最大的传输效率。     

A New Exposed-terminal-free MAC Protocol for Multi-hop Wireless Networks

This article presents a new multichannel medium access control (MAC) protocol to solve the exposed-terminal (ET) problem for efficient channel sharing in multi-hop wireless networks. It uses request-to-send and clear-to-send (RTS/CTS) dialogue on a common channel and flexibly opts for conflict-free traffic channels to carry out the data packet transmission on the basis of a new channel selection scheme. The acknowledgment (ACK) packet for the data packet transmission is sent back to the sender over another common channel thus completely eliminating the exposed-terminal effects. Any adjacent communication pair can take full advantage of multiple traffic channels without collision and the spatial reuse of the same channel is extended to other communication pairs which are even within 2 hops from them. In addition, the hidden-terminal effect is also considerably reduced because most of possible packet collisions on a single channel are avoided due to traffic load balance on multichannels. Finally, a performance comparison is made between the proposed protocol and other typical MAC protocols. Simulation results evidence its obvious superiority to the MAC protocols associated with other channel selection schemes and traditional ACK transmission scheme as well as cooperative asynchronous multichannel MAC (CAM-MAC) protocol in terms of four performance indices: total channel utilization, average channel utilization, average packet delay, and packet dropping rate.     

大涵道比涡扇发动机总压进气畸变数值模拟

基于数值缩放理念,以一台大涵道比涡扇发动机为研究载体,将三维彻体力模型与二维多子平行发动机模型进行有机结合,初步搭建了适用于分析复杂进气畸变对航空发动机整机流场特性影响的多维耦合计算模型。利用该多维耦合模型定量分析了稳态周向总压畸变及插板式总压畸变进气下发动机内部的流场特性。计算结果表明即便是进口单纯的方波周向总压畸变进气,在经过大涵道比风扇转子作用后在下游内外涵进口的畸变流场特征也将具有显著差异;在内涵进口形成的总压/总温复合畸变在四级增压级中均得到不同程度的衰减;插板式总压畸变进气下风扇转子进口近轮毂处受周向静压梯度驱动将产生一定程度旋流,并导致风扇转子出口轮毂处形成低压区。     

低雷诺数分布式螺旋桨滑流气动影响

以高空长航时（HALE）太阳能无人机（UAVs）研究为背景,采用基于混合网格技术及k-k_L-ω转捩模型求解雷诺平均Navier-Stokes（RANS）方程的多重参考系（MRF）方法,对3种螺旋桨-机翼构型的低雷诺数气动特性进行了高精度准定常数值模拟,在等拉力前提条件下,通过对比机翼气动力系数及表面流场结构特征分析了分布式螺旋桨（DEP）滑流对FX63-137机翼的气动影响。研究表明：螺旋桨滑流影响使得桨后总压及流速显著增大,这是机翼升力增大的主要原因,但同时机翼阻力特性急剧恶化,升阻比反而降低;螺旋桨滑流向机翼边界层内注入丰富湍动能从而抑制流动分离,扩大机翼表面湍流范围及附着流动区域;分布式螺旋桨滑流与低雷诺数机翼表面复杂流动相互作用显著,主要表现为滑流区域边界展向涡结构的产生。     

海上低空突防群目标跟踪的IMM-Bayesian实现

由于海上低空突防编队目标存在低检测和高机动的特点,采用传统跟踪算法对编队内目标逐个跟踪存在航迹连续性差、关联混乱等问题。针对上述问题,基于对编队群整体跟踪的思想,将交互式多模型(IMM)与Bayesian算法相结合,采用IMM-Bayesian算法完成典型机动场景下(拐弯、合并、分裂)海上低空编队群目标整体的跟踪,同时利用随机矩阵作为群的扩展状态完成对群形状信息的估计。其中,对海上低空突防编队群目标运动过程中出现的分裂与合并现象,在IMM-Bayesian算法的基础上采用最近邻分类的思想对其进行有效跟踪。仿真结果表明了算法的有效性。     

含多裂纹对接板应力强度因子三维有限元分析

应力强度因子（SIF）分析是含多部位损伤（MSD）结构的裂纹扩展分析及寿命预测的基础,对于连接结构采用简化模型难以考虑次弯曲、铆钉变形等因素影响。本文建立了含MSD对接板的三维有限元模型,研究了不同损伤模式、设计构型和约束条件下的裂纹尖端SIF分布特性以及随裂纹长度的变化规律。结果表明,孔边裂纹Ⅰ型SIF起主导作用,Ⅱ型和Ⅲ型SIF可忽略不计;由于次弯曲效应,SIF从外表面到内表面近似呈线性关系逐渐增加;MSD裂纹之间存在较强的干涉作用,且裂纹间距离越短数量越多,干涉作用越强;SIF随拼接板厚度增加呈先增加后降低的趋势,原因是拼接板刚度和铆钉柔度对铆钉载荷传递有一定影响;采用埋头铆钉会使SIF值增加,且内外表面差异变得更大;反翘曲约束对裂纹尖端SIF均值影响很小,但能显著降低SIF沿厚度方向的变化。     

偏好多属性决策表概率决策的扩展粗糙集方法

通过用优势关系代替不可分辨关系,并设定置信阈值α,提出了一种可以从偏好多属性决策表中发现偏好概率规则集的扩展粗糙集模型。该方法可以处理偏好多属性决策表中可能的不相容性,获取由偏好对象组成的偏好概率决策规则,设计了相应的算法。研究结果表明：由该方法获取的最小偏好概率规则集,使用的务件数量较少,且导出规则的数量较少、较强。     

航拍视频拼图中基于梯度域的多帧图像融合方法

图像融合是视频拼图中获得高质量合成图像的重要步骤。利用梯度信息引导插值融合重合区域较小的两幅图像已经取得较好的效果,然而对于视频拼图而言,相邻两帧图像之间重合区域大,且多帧图像之间交叠重合,给这种方法的实际应用带来限制。为解决这一问题,设计梯度域内同时融合多帧图像的策略,利用图像的自然边界将拼图平面进行区域划分,在各区域内分别定义引导矢量场和边界条件,实现各划分区域的一次性融合。为克服拼图平面的过划分问题,提出相应的帧选择方法和区域合并算法。将该策略用于视频拼图实验,获得了视觉效果良好的合成图像,并提高了融合效率。