基于分阶段自编码器与注意力机制的舰载机着舰航迹实时预测模型

航空母舰舰载机着舰过程中应沿相对固定的航迹下滑,以保证触舰点位于舰艉拦阻系统所在的区域,因此舰载机航迹是着舰信号官进行指挥决策的重要依据之一。舰载机航迹实时预测有助于着舰信号官判断着舰作业发展态势,及时形成正确的航迹纠偏引导指令。为此,提出一种基于分阶段自编码器与注意力机制的着舰航迹实时预测模型。第一阶段采用降噪自编码器对历史航迹数据进行特征提取;第二阶段基于长短期记忆网络构建时序自编码器,同时引入注意力机制对不同时刻的编码器输出分配不同的权重,自适应学习其对最终预测结果的影响强度。通过仿真实验将所提模型与6种基线模型进行对比,结果表明,所提模型的综合性能优于基线模型,能够满足着舰航迹实时准确预测的应用需求。

舰载机前起落架缓冲性能参数敏感性研究

为了同时满足缓冲和突伸性能,舰载机前起落架常采用双腔缓冲器设计。以某型机前起落架为研究对象,建立前起落架缓冲性能分析动力学模型,并将仿真计算结果与试验结果进行验证对比,验证理论模型的有效性和正确性。对缓冲器高、低压腔初始压力以及体积占比进行参数敏感性分析。结果表明,高、低压腔初始充填压力和体积占比对起落架缓冲性能的影响有别于它们对突伸性能的影响,所以对舰载机前起落架缓冲器的设计需不断优化,同时兼顾缓冲和突伸性能。

抗阻训练对航母舰载机飞行学员颈部疼痛和颈部功能的影响

目的通过运动疗法和颈肌抗阻训练改善飞行员颈部功能,研究抗阻训练对舰母载机飞行学员颈部疼痛水平和表面肌电活动的影响。方法对航母舰载机飞行学员进行颈部疼痛干预实验,实验周期为3个月。纳入23~35岁的男性舰载机飞行学员,运动前进行健康筛查和风险评估,排除高风险人群。发放调查问卷,包括颈椎功能障碍指数表和中国体力活动调查表。进行颈肌功能测试,包括颈肌最大肌力、颈椎关节活动度和表面肌电。将实验对象随机分为两组,每组各8名。第一组为对照组,每天照常进行部队安排的训练;第二组为抗阻训练组,在照常进行部队安排训练的基础上使用自主研发的舰载机飞行员用颈椎病预防训练器,制订有针对性的训练方案。每周进行3次抗阻训练,每次训练时间为20 min,在干预实验结束时再次测试颈肌最大肌力、颈椎关节活动度和表面肌电值。将所有数据导入SPSS 22.0软件,结果采用平均值±标准差(x±s)表示,以P<0.05为差异具有统计学意义。结果(1)干预3个月后,抗阻训练对视觉疼痛模拟评分(VAS)的影响效果显著。(2)干预后受试者颈椎功能障碍指数(NDI)的自身前后测试结果表明,其颈椎功能障碍水平得到明显好转。(3)干预后,受试者自身关节活动度的组间对比结果显示,抗阻训练组受试者的前屈、后伸、左屈、右屈、左旋和右旋的自身变化差值比较,差异具有统计学意义(P<0.05)。(4)干预后,两组受试者的自身颈部肌力结果显示,抗阻训练组受试者的六个动作自身变化差值比较,差异无统计学意义(P>0.05)。(5)干预前后在前屈、后伸、左屈、右屈四个动作测试中抗阻训练组的均方根值(RMS)结果显示,左右胸锁乳突肌和左右侧斜方肌上束的差异均无统计学意义(P>0.05)。(6)干预前后在前屈、后伸、左屈、右屈四个动作测试中抗阻训练组的积分肌电值(iEMG)结果显示,左右胸锁乳突肌和左右侧斜方肌上束的差异均无统计学意义(P>0.05)。结论接受3个月抗阻训练可有效缓解舰载机飞行学员的颈部疼痛,改善颈椎功能障碍以及颈部被测四块肌肉深浅肌纤维的载荷,增强颈部肌肉力量、抗疲劳能力和颈部关节活动度,优化颈部深浅层肌肉的激活模式。

羽毛球运动训练对航母舰载机飞行学员颈痛的干预效果研究

目的评估羽毛球运动对舰载机飞行学员颈痛的干预效果,为该运动预防和缓解舰载机飞行学员颈痛提供科学依据。方法根据纳入和排除标准筛选16名航母舰载机飞行学员作为受试者,随机分为运动康复组和对照组,每组各8人。运动康复组除进行部队日常训练外,另进行每周3次,每次1 h的羽毛球运动;对照组进行部队日常训练,不做其他干预。研究为期3个月。颈痛的干预效果以实验前后颈椎功能障碍指数(NDI)评分、视觉模拟疼痛量表(VAS)、颈椎活动度(CROM)、颈部最大肌力、表面肌电信号均方根值(RMS)、积分肌电值(iEMG)作为评价指标。结果运动康复组NDI评分较干预前具有显著性差异(P<0.05),对照组NDI评分较干预前无显著性差异(P>0.05)。运动康复组VAS评分较干预前有显著性差异(P<0.01),对照组VAS评分较干预前无显著性差异(P>0.05)。运动康复组受试者干预后颈椎最大活动度在各方向均有所增加,且左屈、右屈活动度较干预前具有显著性差异(P<0.05),其余方向无显著性差异(P>0.05);对照组颈椎各方向最大活动度较干预前无显著性差异(P>0.05)。运动康复组受试者颈部最大肌力在前屈、后伸、左屈方向较干预前具有显著性差异(P<0.01),右屈、左旋、右旋值较干预前具有显著性差异(P<0.05);左右侧胸锁乳突肌RMS在四个方向动作中无显著性差异(P>0.05),左侧斜方肌上束在前屈和右屈动作中RMS具有显著性差异(P<0.05),在后伸和左屈动作中无显著性差异(P>0.05),右侧斜方肌上束在四个方向动作中无显著性差异(P>0.05)。运动康复组受试者干预后在前屈、后伸以及右屈运动中,4块肌肉iEMG均大于干预前,但无显著性差异(P>0.05)。在左屈动作中,左侧胸锁乳突肌与右侧斜方肌上束iEMG大于干预后,右侧胸锁乳突肌和左侧斜方肌上束iEMG小于干预后,但均无显著性差异(P>0.05)。结论羽毛球运动干预能够缓解航母舰载机飞行学员的颈部疼痛,使其颈椎功能障碍得到一定程度的恢复,并且能够增加颈部灵活性,增强颈部肌力,同时激活深层肌肉参与维持颈部稳定,有效提升颈部肌肉群的抗疲劳能力。

基于改进Informed-RRT^(*)算法的舰载机甲板平面路径规划

针对舰载机甲板路径规划问题,在Informed-RRT^(*)(informed rapidly-exploring random tree)的椭圆采样基础上,提出使用正态分布方式采样的IN-RRT^(*)(informed normal-RRT^(*))算法。首先,针对舰载机与运动场景建模,定义舰载机运动约束和避障策略;其次,将正态分布采样策略与椭圆采样相结合,获取优质高效采样点;引入人工势场法,自适应调节随机树的搜索步长值;使用向心Catmull-Rom样条插值法对路径进行平滑优化处理;提出针对动态障碍改进的动态窗口法,实现局部动态避障。最后,运用甲板平面环境实验检验算法性能。结果表明,IN-RRT^(*)算法能显著优化搜索时间和搜索路径质量,可应对动态场景规划出合理可行的平滑路径。

基于教与学优化的舰载机起飞出动动态调度

本文针对弹射器故障情形下的舰载机起飞出动调度,建立了舰载机起飞出动的多约束分布式流水线调度模型;结合基于扩展随机序解的编码和解码策略、动态调整策略,设计了基于教与学优化的舰载机起飞出动动态调度算法;最后,通过对仿真案例分析、故障预测精度对动态调度的影响分析,及动态调度算法的运行时间分析,结果验证了所设计的算法对舰载机起飞出动动态调度的可行性和有效性。

舰载机弹药保障作业调度的形式化建模与验证

航母舰载机弹药保障作业的智能规划作为一种高效能航保作业调度方法,是助推航母工程先进技术建设发展的重要途径之一.高安全攸关属性下作业规划方案的正确性保证已经逐渐成为制约其实际应用部署安全的关键技术瓶颈.针对方案正确性验证中存在的弹药保障系统难建模、作业执行行为难描述、形式验证工具难实现等挑战,基于分离逻辑的思想,提出一种弹药保障系统的行为模型,并利用定理证明器Coq对作业规划方案进行形式化验证.首先提出一个符合弹药保障作业特征的序列化双层资源堆模型;基于该模型,构造一套可用于描述作业执行行为的建模语言及其操作语义;最后在Coq中实现一种证明辅助工具.通过几个典型弹药保障作业规划方案的交互式证明实例,验证工具的可用性与工程实用性.

舰载机弹药保障调度仿真系统

针对航空母舰飞行甲板上舰载机弹药保障面临的调度效率不高的问题,提出一种基于Unity3D的舰载机弹药调度三维虚拟演示方法,构建了面向航空母舰飞行甲板上舰载机弹药调度的三维虚拟仿真系统。通过定义系统,建立面向航空母舰舰载机弹药运输、装载调度过程的问题模型以及路径确定、顺序约束、装载位置补偿等处理规则,使用改进离散灰狼优化算法实现了调度过程优化求解。参照公开的场景信息搭建了航空母舰飞行甲板上舰载机弹药调度保障虚拟交互场景,设计了执行不同控制任务并能实现彼此之间交互控制的系统脚本,通过在系统虚拟场景实体模型上分别加载实现了虚拟场景的可控实时演示。对场景实例的优化求解与仿真演示验证了所提方法的有效性和可行性。

基于CL-RRT与MPC的舰载机牵引系统路径规划

针对舰载机在甲板狭小、复杂环境下的调运过程,结合闭环快速随机搜索树(close loop rapidly exploring random trees,CL-RRT)和模型预测控制(model predictive control,MPC)提出一种舰载机牵引系统的路径规划算法。首先,在CL-RRT中采用纯追踪器与线性二次型(linear quadratic,LQ)控制器得到系统的控制输入并向前仿真得到规划路径。其次,将已得路径进行等比缩放与插值作为MPC的初始解。最后,设置MPC的目标函数等并解得最终路径。展开自定义三个场景下的仿真实验,通过与CL-RRT算法的实验结果进行比较,验证本文算法的优越性。实验结果表明,所提算法可有效解决因采样随机性带来解质量不佳的问题,提升舰载机在甲板上的调运效率与安全性。

舰载机及其尾钩的动力学建模与分析

为了研究舰载机尾钩的动力学特性对阻拦结果的影响,建立了舰载机的平面运动刚体动力学模型和考虑尾钩纵向缓冲作用的尾钩空间运动刚体动力学模型。使用拉格朗日第一类方程建立了舰载机及其尾钩之间的转动副模型,进而构建了舰载机及其尾钩组成的系统动力学模型,将该模型与阻拦装置的系统模型联合组成了完整的阻拦动态仿真模型。开展了飞机的阻拦试验,并将试验结果与仿真结果进行对比分析,结果验证了舰载机及其尾钩动力学模型的有效性和准确性,揭示了尾钩特性对舰载机阻拦过载的重要影响。

某型舰载机目标的ISAR成像算法研究

逆合成孔径雷达(ISAR)成像技术因其能够提供目标的高分辨率二维图像,已经成为军事侦察、地球观测和灾害监测等领域的重要工具,但是,由于目标的复杂运动,传统的ISAR成像方法往往会出现图像模糊和失真的问题。距离多普勒(RD)算法通过对雷达回波数据进行二维傅里叶变换,可以有效地抑制目标的复杂运动对ISAR图像的影响,从而获得更清晰、更精确的图像,然而,在处理目标加速度和微动方面存在局限性。文中首先说明了ISAR的成像原理,介绍了运动补偿中的包络对齐,在此基础上,提出一种改进的包络对齐方法,通过某卫星成像对该算法进行验证,证明了该方法的适用性和灵活性,运用改进的包络对齐方法对某型舰载机成像,发现该方法可以有效地提高ISAR图像的质量和分辨率。

基于多传感器融合的无人舰载机舰面定位研究

无人舰载机在航母舰面的自主定位是实现自主转运、提高驶入/驶出效率的重要前提.其中,如何依靠机载传感设备实现GPS拒止环境下的舰载机自主舰面定位是亟待解决的关键技术.为此,提出了一种基于视觉和激光雷达融合的无人舰载机舰面自主定位算法.该算法通过结合手眼标定和互信息标定方法进行多传感器在线标定,使无人舰载机在面对风浪及航母运行等情况下机身摇晃导致传感器外参标定结果变化后仍能保持稳定运行;引入因子图用于无人舰载机的多传感器位姿联合优化并基于自主转运过程中的运动模型建立了简单高效的传感器失效标准,从而有效地融合了激光雷达和视觉定位结果,使该算法在单个传感器失效的情况下依然可以进行精确的自主定位;最后建立了基于多传感器的舰载机舰面仿真系统对本文算法进行验证,实验结果表明,本文算法在单个传感器失效的情况下定位误差仍维持在0.2m以内,满足实际应用要求.

舰载机阻拦着舰系统建模与仿真

阻拦装置作为保障舰载机安全着舰的关键装备,其稳定运行对舰载机执行训练以及作战任务具有重要意义。以MK7-3型液压阻拦装置为参考,研究其结构组成以及工作原理,并搭建相应的数学模型,应用MATLAB的可视化仿真工具Simulink对阻拦系统进行仿真模拟,建立舰载机在不同的质量、速度及偏航状态下着舰的阻拦系统模型。结果表明:在偏移量不超过跑道宽度25%内,此阻拦系统模型可以在100 m内对舰载机进行拦截,用时为3~4 s,且将结果与美军标中MK7-3型液压拦阻装置阻拦力曲线进行对比可知,所建立的模型能够准确描述阻拦着舰中阻拦系统的工作过程,达到安全着舰的目的。

基于LVC的舰载机作战指挥训练系统设计

针对舰载机实装多兵种作战指挥训练组织难度大、风险高等特点,考虑到飞行模拟训练经济型、安全性等优点,对舰载机作战指挥训练系统进行研究设计,搭建了系统整体框架,阐述了技术原理,介绍了各分系统的功能作用,实现了“背靠背”作战筹划、多层次兵力指挥控制、接入指挥信息系统实装、多维度态势展现、对抗效果评估等辅助决策支持等功能,建立了“人在环”和“人不在环”两种应用模式,最后对关键技术进行了分析,如采用注入式扩展技术以支撑高性能并行仿真引擎驱动,提出了基于接口的编程和动态QoS的联合中间件技术,利用代码重用方式实现工程数字模型封装集成等。

国外舰载机作战体系研究

舰载机是实施军事行动不可或缺的关键力量。本文重点介绍了国外舰载机作战管理、武器协同、侦察预警和空袭体系四个作战体系构成要素,分析了当前国外舰载机实施的作战行动,提出了我国基于现有装备及技术手段的反制思路,为战备训练和未来应对敌对势力舰载机实战提供了参考。

基于IPSO的舰载机出动离场规划研究

针对舰载机机群出动离场效率问题,提出了一种改进的粒子群优化(improved particle swarm optimization, IPSO)算法。首先,基于舰载机的出动离场流程及约束建立了舰载机出动离场数学模型,并根据出动离场问题特点设计了一种连续编码形式以表示出动规划方案。然后,通过在参数自适应粒子群优化算法的基础上引入基于莱维飞行扰动的模拟退火机制,提出了将IPSO用于对出动离场规划问题进行求解。最后,分别针对8、10、12机的出动离场规划场景进行了仿真验证。仿真结果表明,所提算法较已有的优化算法而言具有更好的寻优能力。

基于HA算法的舰载机出动作业调度方法

出动离场是舰载机作战效能发挥的基础环节,本文研究其出动作业优化调度,将作业过程抽象为柔性车间调度问题,考虑优先序、资源及空间约束建立了混合整数规划模型,提出了一种基于种群进化搜索与邻域改进能力的混合遗传模拟退火算法,并给出了作业扰动时的重调度策略,通过引入任务表的生成构建了实际作业调度仿真架构。该架构融合了问题输入、动态扰动与算法,实用推广性强。仿真结果表明,所提算法收敛性快、解的准确性好、效率高,可有效解决任务表驱动下的出动调度问题;灵敏度分析发现,保障点军械加工对全局调度影响最为显著。

基于改进灰狼优化算法的舰载机着舰调度

针对第一类着舰模式下的舰载机着舰调度问题进行了研究,建立着舰调度模型,以最小化加权着舰延误时间和、着舰完成时间为优化目标,考虑舰载机战损程度、剩余燃油量的影响。为减轻人工调度的负担,提出一种改进灰狼优化(IGWO)算法对调度模型进行优化求解,在灰狼优化(GWO)算法的基础上,改进算法选择历史最优解灰狼个体为α狼,引入混沌算子,设置算法参数更新控制变量,以应对GWO算法后期收敛速度慢、可能陷入局部最优解的缺点。通过不同规模着舰调度案例仿真和算法对比,验证了IGWO算法的有效性,所提算法在30、60、90机规模着舰调度案例中的优化效果均优于对比算法,证明其具备一定工程应用价值。

基于弹药挂载工作的舰载机保障作业调度

针对弹药挂载工作下舰载机保障作业问题,分析了弹药挂载作业与舰载机其他保障作业的约束关系,并基于保障资源约束,以舰载机保障作业完成时间和负载方差最小化为优化目标,建立了考虑弹药挂载工作下的保障作业调度模型。通过设计基于保障工序优先级的染色体片段编码方式,避免了大量不可行解的产生,提出了一种改进的NSGA-Ⅱ算法。以国外某型航母为例进行仿真分析,验证了模型与算法所得调度方案的可行性。

基于改进遗传算法的舰载机弹药挂载调度

舰载机弹药挂载工作是舰载机弹药保障中的一个重要环节,传统的舰载机弹药挂载调度通常忽略工作中存在的约束。针对该问题,分析了弹药挂载工作中存在的约束条件,以所有舰载机弹药挂载时间之和为优化目标,建立了考虑舰载机起始挂载时间不同和弹药挂载空间约束的舰载机弹药挂载调度模型,并提出了一种基于染色体片段编码的改进遗传算法,避免了大量不可行解的产生,提高了算法求解效率。仿真分析验证了所提模型与算法所得弹药挂载调度方案的可行性。