基于神经网络的多卫星姿态协同控制预测模型

摘要： 针对多卫星近距离对空间目标监测中的姿态协同控制问题，研究基于神经网络的智能控制模型.首先设计了面向任意姿态控制方法的神经网络自适应控制模型，该模型不改变卫星姿态控制方法本身，而是接收由理想控制模型生成的理想控制量，理想控制量经过神经网络后直接生成适用于卫星的控制量.根据神经网络对控制系统的系统级状态预测，基于一致性控制协议，设计了多卫星姿态协同控制模型.采用等效姿态角，通过数值仿真，分别验证了预测控制方法、输出状态预测、协同控制的方法正确性和有效性.     

人工智能在OODA 循环中的应用

当前人工智能(AI) 是商业和工业，甚至军事应用领域中最热门的流行语。军事国防领域也已经将人 工智能发展成为了一种技术，并应用到军事作战和决策系统中。最初OODA 循环是最知名的空战战术模型， 后来发展成为各国空军的作战方法。OODA 循环对于任务的定义和决策过程的理解起到了重要的作用。本文主 要研究了人工智能在OODA 循环决策中的应用。讨论了未来OODA 循环各阶段中所需的AI 作用和技术，包 括可解释的人工智能和基于学习的人工智能。     

结合颅骨形态特征与神经网络的民族判别

针对颅骨民族判别问题，提出结合颅骨形态特征与神经网络的判别方法，可以推进法医人类学的发展，加快探索民族发展历程。首先，根据颅骨形态学相关研究，提取36个维吾尔族和汉族颅骨数据的几何特征；其次，采用反向传播神经网络（BPNN）对特征向量进行民族判别，并通过Adam算法对网络进行优化，避免陷入局部最优值，添加正则化项保证算法稳定性；最后，分别采用2种网络结构进行对比实验，输入层、隐藏层和输出层的神经元个数分别为36、6、2和36、12、2，并设置不同初始学习率进行对比实验。结果表明:隐藏层神经元个数为12、学习率为0.000 1时，分类精度最高，测试阶段平均准确率最高为97.5%。为了验证所提方法的普适性，生成116例国外颅骨数据进行实验，测试阶段平均准确率为90.96%。相比较于支持向量机（SVM）、决策树、KNN、Fisher等机器学习方法，所提方法学习能力更强且分类精度有明显提升。      

斜爆轰波的波角和法向速度-曲率关系初探

为研究斜劈诱导斜爆轰波的波阵面弯曲效应，以期为斜爆轰的不稳定性及其演化规律提供新的见解，基于加权本质无振荡（WENO）格式空间离散和附加Runge-Kutta方法时间离散的求解器，针对不同的化学反应参数（释热量、放热速率和化学反应区参考长度）条件，开展斜爆轰波的数值计算研究。结果表明斜爆轰波沿波阵面的波角变化可分为3个区域：区域I，波角平滑减小；区域II，波角跃升后衰减；区域III，波角有规律振荡。波阵面法向速度-曲率关系在区域I呈现准垂直直线变化趋势，并伴随着爆轰波强度的不断衰减；在区域III则呈现出"D"形曲线，即由极曲线段、光滑水平变化段和拟线性变化段组成，为类胞格结构的周期性演变；区域II可认为是以上两个区域特征的耦合。不同的化学反应参数对斜爆轰波波阵面的弯曲效应影响存在较大差别。     

基于单隐层神经网络的压电执行器非线性特征建模策略研究

研究了压电致动器的几种主要非线性特征的联合建模方案,其中包括迟滞、蠕变和温度漂移.提出了一个利用NARM AX模型的级联单隐层前馈神经网络以消除迟滞的影响,利用信息标准和误差缩减比算法确定对模型误差影响最大的几项回归因子作为网络的输入节点.实验表明,利用多网络泛化和正则化策略,网络在测试数据上的绝对误差可以下降到不高于±0.1 μm;通过将运行时间、温度传感器测量值和激励电压频率三项数据加入输入节点,可补偿蠕变和温度漂移导致的非线性因素,将最终在测试集上的绝对误差限制在±0.01 μm之内,且对于不同的激励电压频率具有良好的泛化能力.本文的研究成果对于多非线性耦合的压电执行器建模有一定的借鉴意义.     

基于学习的中段反导拦截时间和拦截点预测方法

弹道导弹实时、准确地预测拦截弹的拦截点与拦截时间，是实现中段突防的有效手段。针对弹道导弹中段突防中的拦截点坐标及拦截时间的预测问题，提出了一种基于监督学习的在线预测方法。以拦截弹的主动段关机参数和关机时刻为输入量，建立拦截时间和拦截点预测模型。在多层感知机神经网络的基础上构建有监督学习算法，通过攻防仿真获取拦截弹的参数制作训练数据集，在线下完成网络训练。仿真结果表明:神经网络能够有效在线预测拦截时间和拦截点坐标，预测结果的相对误差分别为0.124 3%和0.128 5%，拦截时间预测结果误差的平均值为0.224 0 s，拦截点预测结果距离误差平均值为2 016.48 m，均满足精度要求。      

面向林火持续侦察的多无人机分布式控制方法

为解决目前面向林火持续侦察多无人机（UAV）协同控制实用性与自主性不足的问题，基于蔓延速度诱导元胞自动机（SVICA）林火蔓延算法、无人机与传感器建模，构建了较为真实的三维多无人机火场侦察仿真环境与侦察效能指标，提出了一种面向林火持续侦察的多无人机双层分布式控制架构，在行动层基于强化学习训练的人工神经网络（ANN），实现了有风条件下无人机自主火场环绕与地形跟随功能，在策略层设计通过时域均匀分布算法进行各无人机空速的离散自主调节，最终达到多无人机林火持续侦察时域分布的均匀性与即时性目的。通过一系列数值仿真实验，验证了所提出的无人机分布控制策略在无人机损失和补充突发情况下的自适应性。基于无人机数量与侦察效能指标关系的实验与研究，定义了无人机出动阈值并验证了无人机长时间出动回收策略。最终实验结果表明，针对林火持续侦察任务，所提出的多无人机分布式控制方法具备一定的有效性与实用性。     

数控机床主轴热误差测点优化及建模技术研究

为了减少热误差对数控机床加工精度的影响,首先利用热成像仪初步找出机床温升明显的位置,然后利用灰色理论对16个温度测点的试验数据进行优化处理,找出与热误差关联度较高的测点;将优选出的温度测点数据和实测的Z轴热误差数据进行划分,采用GM (1,n)灰色预测和BP神经网络建立热误差预测模型,并在试验机床上进行验证。试验结果表明:采用灰色GM (1, n)模型预测结果与实际测量平均相对误差为10.17%,采用BP神经网络预测与实测结果平均相对误差为5.19%,优于灰色GM (1,n)预测,能起到提高热误差预测精度的作用。     

基于Faster RCNN的屏幕防手机拍摄算法的研究

智能手机强大的拍摄功能使得通过手机拍摄屏幕来获取敏感信息的代价越来越低,存在较大风险。在分析现有屏幕防拍摄方法存在的局限性基础上,针对屏幕防手机拍摄的特定环境,提出了一种基于Faster RCNN的识别手机拍照的新方法。首先,分析使用手机拍照的特点,建立了动静结合的Pascal VOC训练集;其次,在TensorFlow的框架下实现手机识别算法;最后,根据不同的影响因素建立训练集,分析各因素在不同的阈值下对识别精准率、准确率和召回率的影响。通过对算法的详细分析和与其他屏幕防窃拍方法进行对比,验证了算法的有效性。