民机航电系统虚拟化计算平台功能安全评估研究

围绕虚拟化后影响机载计算平台安全的时空隔离性、故障隔离性、可调度性等主要问题,开展虚拟化环境下机载计算平台的安全等级评定研究,考虑虚拟化后航电系统的特点,提出了一种基于层次分析法(AHP)和灰度关联分析法(GARD)的安全性计算方法。建立了机载虚拟化计算平台安全评估判断树,利用AHP方法计算了各安全能力的权重,给出了系统整体安全性得分,并在此基础上,结合GRAP方法,参照航空电子系统安全性评估,计算得出了测试系统与DAL安全等级要求适配度最高的安全等级。

平流层飞艇载荷舱电子设备散热仿真分析

飞艇载荷舱电子设备的温度极大地影响了其工作可靠性,随着飞艇载荷舱应用途径的拓展,载荷总功率不断增长,设备设计功耗及热流密度显著提升,但平流层气体密度仅为地面的1/18,对流散热能力差,散热问题逐渐成为制约技术发展的关键问题。文章为了解决高载荷功率下的散热痛点,引入了两相流体回路散热方法,探究其与风扇强迫散热的散热能力,在分析载荷舱电子设备传热特性的基础上,基于计算流体力学,设计了风扇强迫对流散热系统,同时提出一种采用1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)流体回路对平流层载荷舱电子设备散热的方法,并使用表观热容法对其进行仿真,计算了两种散热方式下飞艇载荷舱的温度场和流场,得到了两种方式的散热能力。仿真结果表明,风扇的散热极限工率约为591 W,两相流体回路方式散热可以解决700 W的散热需求,使用风扇散热可以满足基本散热需求;使用两相流体回路方式散热可以对平流层飞艇载荷舱电子设备进行有效热控,为平流层大功率电子设备散热的设计和计算提供思路。

面向多维数据与随机噪声的无人机飞行数据异常检测方法

针对当前无人机飞行数据异常检测方法中参数选择依赖专家知识的积累,异常检测类型单一的问题,提出了一种基于参数选择和数据重构的异常检测方法。首先,利用Spearman挖掘参数间的相关性,以去除冗余参数,完成飞行参数选择,减少对专家知识的依赖。其次设计了AE-LSTM模型,以无监督方式对选定参数进行重构,实现多类型异常数据检测。最后考虑到随机噪声的影响,引入了滤波器对残差进行平滑。利用真实无人机飞行数据进行验证,结果显示所提方法对三种异常类型检测的真阳率分别为98.04%、97.80%、98.00%,优于单类支持向量机、长短期记忆网络和自编码器,验证了所提方法对不同异常类型检测具有良好的鲁棒性和泛化能力。

飞行接口单元1394通信故障分析及工艺改进研究

为了提高飞行接口单元(PIU)高低温条件下1394通信的可靠性,对产品系统结构、工作原理和故障因素进行了逐一分析和测量,提出了湿敏元器件新型烘烤工艺、阶跃干燥工艺和焊接工艺,有效提高了塑封器件焊接质量,避免了初始电装缺陷在后期使用过程中因应力释放而导致器件管脚内部开裂。实践表明,改进后的工艺能有效避免塑封脉冲变压器在电装后出现内部管脚开裂或分层缺陷,有效提高了1394产品质量和通信可靠性。

基于飞腾D2000的GEMM算法设计与优化实现技术

在深度学习推理框架中,GEMM是典型的计算密集型算子,在Bert、Transformer、Yolo等模型的模块中存在大量GEMM运算,会直接影响模型的推理延时。针对该算子的优化问题,分别采用循环展开、OpenMP、NEON指令集等方法进行优化,在国产嵌入式板卡飞腾D2000、国产操作系统进行实验测试。实验结果表明优化后比优化前加速43.89倍,优化方法加速效果行之有效,可以大大降低人工智能模型在边缘端的推理延时。

分离式数据记录器模拟装置的设计与实现

随着民航业的快速发展,民航发展速度与安全之间的矛盾日益突出。因此,对安全隐患和重点问题进行有效监控,有助于完善航空安全体系,为制定防范措施提供科学依据。在飞机事故调查过程中,这些设备也发挥着至关重要的作用,因为它们提供了有关事故原因的宝贵信息。然而,在飞机失事后找到这些设备是一项挑战,尤其是当失事地点位于偏远或难以到达的地方时。本项目旨在设计一种分离式飞行数据记录器,实现飞机紧急状况判断、FDR自动脱开、FDR位置信息获取、飞行数据发送等功能。该系统能帮助民航局和航空公司及时发现相关安全风险,通过跟踪调查找出原因,有针对性地采取改进措施,消除安全隐患,确保航空安全。

面向云和多机型计算的飞机性能软件内核前后处理架构研究

为满足国产民用运输飞机开展放行安全评估和运行性能验证等活动时进行云计算调用、多机型通用计算及二次封装等多样化、智慧化使用需要,本文提出一种飞机客户化性能软件计算内核的前后处理架构,统一性能仿真前处理、后处理的流程和方法,以期与飞机性能业务算法解耦,适应不同性能仿真应用场景。通过前处理对计算任务进行解析、翻译、准备,通过后处理对计算结果进行功能化输出,通过调用业务功能算法模型完成相应的仿真计算,提升系统鲁棒性和稳定性,使之易使用和易维护。实际应用证明,该架构在分析效率提升、算法优化贯彻和模型正确性验证等方面,能够为国产民机性能分析系统技术储备提供强有力的支持。此外,该架构的设计理念和实现方法为未来飞机客户化性能软件的发展提供了新的思路,有望在航空领域得到更广泛的应用。

统一驱动与能力抽象结合的无人机载荷虚拟化方法及实现

随着无人机及其集群应用不断深入并日益广泛,无人机载荷呈现种类多样、形态异构、接口复杂等特点,但同时要求系统能快速接入并高效管理载荷。为了解耦无人机载荷与系统平台的紧密关系,扩展对异构载荷的兼容能力,提出一种新型的载荷设备虚拟化方法。提出分层驱动模型,实现载荷硬件设备和驱动软件的解耦,使载荷设备接入过程标准化,该模型通过软硬件协同实现;提出基于“能力”的载荷抽象,解耦载荷应用功能及其设备实体;给出了载荷虚拟化方法具体实现及其典型验证实例。上述载荷设备虚拟化方法通过载荷应用、载荷驱动及载荷设备的软硬件解耦,增强了系统接入不同载荷的兼容性及扩展性,提高了统一管理多种载荷的效率。

浅谈DO-178C中附加代码验证目标的实现

DO-178C要求基于需求的测试结构覆盖率分析可以在源代码、目标码或者可执行目标码级别开展,如果结构覆盖率分析在源代码级别开展,那么测试覆盖分析并不包含对编译器、链接器产生的附加代码的验证。DO-178C要求A级软件应特别关注这些附加代码,对附加代码进行识别,并按照正常代码的验证要求对附加代码进行验证。在分析DO-178C、DO-248C、CAST-12的基础上,从适航认证角度探讨了基于源代码执行结构覆盖分析时,A级软件如何满足DO-178C表A-7目标9“不能追踪到源代码的附加代码的验证已完成”。

飞控系统四余度惯性测量系统的相关技术研究

本文针对直升机飞控系统应用特点,设计开发了一种惯性测量系统。采用开环光纤陀螺及加速度计组合的模式输出直升机的基本姿态信息,通过RS422总线与飞控系统进行通信。设计的惯性测量系统冗余度高,软件调试方便,且成本可控。应用结果表明,惯性测量系统输出的姿态信号可满足多种工况下飞控系统控制直升机的基本需求,且惯性测量系统运行稳定可靠,具有一定的实用性和推广价值。

火力分配多目标规划模型的改进MOPSO算法

提出一种改进的多目标粒子群优化算法(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法,通过化解约束条件、修改速度和位置更新等使该算法适于求解火力分配多目标规划模型。最终求解的非劣解集构成Pareto前沿,体现增加火力单元数量对射击效能的影响,决策者可按照意图从中选取最终解。不考虑多目标规划模型中的属性目标,对敌毁伤概率随迭代步数演变与单目标函数相比,收敛性能相同,最大值相近,验证了所提算法的有效性。

考虑执行能力约束的多机协同目标分配AEPSO算法

针对复杂环境中的多无人机协同攻击目标分配算法存在约束条件不充分、解空间的多样性与收敛性难以平衡等问题,提出了一种考虑执行能力约束的多机协同目标分配自适应精英粒子群(AEPSO)算法。首先,在以攻击效益最大化、时间及损毁代价最小化为目标的基础上,将多无人机续航能力、跟踪攻击性能等差异性导致的执行能力受限作为约束条件,构建了多无人机协同目标分配模型。然后,提出了一种基于混沌初始化和多尺度协同变异的自适应精英粒子群策略:通过构建一种改进型Logistic映射,实现粒子混沌初始化,提高了初始粒子群的多样性及搜索遍历性;设计了带有不同方差的自适应高斯变异机制作为精英选择策略,增强了粒子群的全局和局部搜索能力,跳出局部最优;最后,将粒子收敛贡献值作为反馈信息自适应地调整粒子群参数,加快算法收敛速度。仿真结果表明,在不同的无人机与目标的分配关系下,所提算法以更快的收敛速度、更小的适应度值求解出最佳的分配方案。

地球静止轨道共位控制策略研究

双星或多星共位是解决地球静止卫星轨位紧张的主要手段,共位控制策略是保证共位卫星安全的必然需求。综述了地球静止轨道共位控制策略的设计方法和数学原理;通过建立共位卫星最小接近距离与轨道偏置量的约束方程,给出经度隔离漂移环分配算法,绕飞隔离偏心率偏置控制算法,和外切隔离圆四星共位偏心率相对偏置算法,基于隔离带的倾角矢量四象限偏置算法;分析和比较了不同控制策略的适用条件、代价和控制精度;以实际测量的相对距离变化,分析了共位控制策略的有效性和安全性。

基于模糊多目标规划的防空反导火力分配

针对现有多目标火力分配(weapon target assignment,WTA)方法很难适用于不确定情况下防空反导作战的问题,提出了基于模糊多目标规划的防空反导WTA方法。首先,采用三角模糊数刻画不确定的目标威胁度,在考虑防空反导作战特点的基础上,基于模糊多目标规划建立了WTA模型;然后,根据必要性测度原理将含有模糊参数的目标函数进行了等价清晰化;接着,提出了具有单/双势阱的多目标量子行为粒子群算法用于求解WTA模型,该算法采用了单/双势阱位置更新方式、粒子混合随机变异方法、领导粒子两阶段选取方法;最后,通过实例仿真验证了模型的合理性和算法的有效性。

自适应蚁群算法的无人机航迹规划方法

为了提高无人机完成任务效率,在执行攻击任务前必需规划设计出高效的无人机飞行航路。提出了一种Q-学习的自适应蚁群算法的无人机航路规划方法,建立了基于真实地形数据和火力威胁区的威胁模型;针对传统蚁群算法在搜索过程中出现停滞现象,提出的Q-学习的自适应蚁群算法有效地解决了这一缺陷。并使用该算法对无人机的攻击任务航路进行了仿真计算,仿真结果表明该方法是一种有效的航路规划方法。

基于改进粒子群算法的协同多目标攻击空战决策

超视距空战和协同多目标攻击是空战的发展趋势,协同多目标攻击中的关键问题是空战决策。建立了协同多目标攻击空战决策的多目标优化数学模型,提出了一种改进的粒子群优化算法,并将其应用于空战决策。基本的粒子群算法是一个有效的求解连续优化问题的方法,结合遗传算法的思想,提出了直接对粒子进行交叉和变异操作来完成粒子更新的方法。仿真结果表明,所提出的改进粒子群算法是一种求解协同多目标攻击空战决策问题的有效算法。

基于FCM的多传感器融合多目标跟踪的数据关联

数据关联是实现多目标跟踪的核心技术之一,也是实现多传感器信息融合的前提。本文采用改进的模糊c-均值法求解关联概率,并通过在不同的传感器所对应的观测空间上建立多目标运动状态的投影,将单传感器数据关联算法推广到多传感器信息融合系统,从而可在密集杂波环境中实现对多目标的数据关联和精确跟踪。仿真实验结果说明了本文方法的有效性。

基于复杂网络的作战网络分析

分布式网络化作战是网络中心战的基础,而分布式作战网络的构建是网络化作战的重要前提。首先,运用复杂网络的相关参数分析了多种不同的网络,选择了BA非标度网络作为分布式作战网络的最优表现形式;其次,以BA非标度网络为基础提出了一个适合军事上动态鲁棒性分析的模型DCNCE;最后,仿真结果表明,在以网络效能值为测度的对比下,分布式作战网络在介数毁伤策略下更脆弱,为构建并改进现有的作战网络提供了理论依据。

多机协同电子战规划压制干扰布阵研究

针对电子战任务规划中的多机协同压制敌防空雷达网的干扰布阵问题,提出了航线规划安全区概念,基于数学形态学方法对安全区最小宽度进行求解,以安全区最小宽度和各部干扰机距敌方雷达网中心距离之和作为目标函数,构建了干扰布阵的多目标优化模型,采用多目标粒子群优化算法对模型进行求解,通过仿真实验对求解出的Pareto最优解集进行分析,得出了各部干扰机压制敌雷达网的最优干扰布阵方式,验证了所建多目标优化模型的正确性,同时也表明多目标粒子群优化算法在求解多机协同电子战干扰布阵问题是可行的、有效的。

基于LSSVM和信息熵的航材备件组合预测方法

为了实现航空装备的精确化保障,需要对航材备件数量进行预测,现有方法难以在小样本的条件下,准确地预测航材备件数量,为此提出了一种基于最小二乘支持向量机和信息熵的组合预测方法。首先,将基于最小二乘支持向量机的一元预测方法和多元预测方法相互结合,提出了一种组合预测模型;然后,使用信息熵理论对组合预测模型的权重系数进行优化;最后,给出了所提预测方法的计算步骤。实验结果表明,所提方法在预测航材备件数量时,具有较高的准确性。