面向战场态势感知的信息融合应用及发展趋势研究

在战争信息化变革的需求牵引以及计算机、网络通信技术的推动下,信息融合技术取得了巨大的发展,并在战场态势感知领域中得到广泛应用。介绍了近年来信息融合技术的发展动态及其在战场态势感知领域的应用成果,分析了信息融合技术在战场态势感知领域中的发展趋势,并着重探讨了信息深度融合处理、分布式协同态势感知、基于人工智能的融合处理等未来研究方向。

基于GA-BP神经网络的大型客机气流角估计方法

为了解决硬件冗余难以克服的气流角传感器共因故障问题,进一步提高飞机气流角信号的可靠性,研究了基于GABP神经网络的气流角估计方法。通过BP神经网络融合姿态角、加速度、风速等参数来实现不依赖气流角传感器的气流角估计;引入遗传算法对神经网络权值和阈值进行全局优化,提高估计精度;对某大型客机的试飞数据预处理后用于模型的训练和测试。仿真结果表明,训练完成的GA-BP神经网络模型对气流角的估计值贴近实际值,稳定性和精度明显高于BP神经网络。上述方法给飞机增加一个余度的气流角信号,可用于传感器故障时为飞机提供可靠的气流角信号。

旋翼飞行机械臂固定时间滑模控制

针对旋翼飞行机械臂轨迹跟踪控制中的不确定性和扰动问题,提出了一种基于固定时间滑模观测器的滑模控制算法。首先,在广义坐标系下建立了旋翼飞行机械臂运动学与动力学模型,并设计出固定时间观测器对模型参数不确定性与外部扰动进行估计,通过在滑模中引入分段函数和饱和函数抑制固定时间观测器的抖振,加快其收敛速度。随后,将旋翼飞行机械臂划分为位置、姿态以及机械臂3个子系统,基于固定时间理论,分别对3个子系统设计了新型固定时间滑模控制器,并设计自适应趋近律以抑制滑模控制器的抖振。与传统滑模控制器相比,该控制器具有更快的收敛速度与更好的跟踪性能。利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性。最后通过仿真实验验证了所提算法的有效性,该算法对旋翼飞行机械臂轨迹跟踪控制具有较好效果。

基于改进YOLOX的机场场面飞机目标检测

机场场面飞机实时监控是远程塔台系统的基础。为实现对机场场面飞机目标快速而准确的检测,提出一种基于YOLOX融合注意力机制的机场场面飞机目标检测方法。在加强特征提取网络中引入卷积块注意力模块,增大对飞机目标空间位置和特征的关注度,同时利用CIoU方法计算目标框回归损失函数,并基于Tensorflow深度学习框架对YOLOX及改进模型开展对比实验。结果表明,YOLOX模型具有较高的检测精度与速度,提出的YOLOX-CT与YOLOX-CS模型的mAP0.5分别达到97.34%及97.28%,FPS值达到46及35。基于YOLOX的改进模型对飞机目标具有较高的检测效率,可保障机场运行安全、提升运行效率。

波导显示在机载头戴显示领域的应用分析

波导显示技术是一种新型显示技术,在AR领域有重要的应用。首先阐述了波导显示技术的原理、分类和特点,说明其技术特征,梳理技术发展趋势;然后综述了该技术在机载头戴显示领域的应用现状,分析了机载波导头戴显示器的优缺点和应用难点,在此基础上提出了波导显示技术推广至机载领域的未来发展方向,对其发展前景进行了展望。

俄罗斯预警机装备发展过程研究及展望

俄罗斯预警机继承于苏联,受技术水平、政治和经济等多重因素影响,其现役装备能力已落后于世界先进水平.首先通过对苏联/俄罗斯研发的主要预警机装备情况进行梳理;然后回顾了俄罗斯预警机装备发展历程,对其装备能力现状、技术特点进行了总结;最后结合俄乌冲突中两架A-50预警机被击落事件,对俄罗斯预警机装备未来发展趋势进行展望.

轴流压气机叶片表面盐雾颗粒沉积仿真

为研究轴流压气机在运行过程中盐雾颗粒在叶片表面的碰撞点和碰撞量分布,基于拉格朗日离散相(DPM)模型对不同旋转速度、不同盐雾粒径条件下压气机叶片表面盐雾颗粒碰撞状态进行了仿真,获取了压气机叶片表面盐雾颗粒碰撞分布规律;基于压气机轴对称结构开发了叶片表面盐雾碰撞位置及碰撞量的统计软件,对叶片表面盐雾颗粒碰撞情况进行了统计。结果表明:盐雾碰撞位置受压气机通道形状与盐雾颗粒受力大小影响,盐雾颗粒与叶片的碰撞主要发生在叶盆面,叶背面只有少量的盐雾颗粒能够到达;盐雾颗粒在叶片表面沉积的覆盖面积与盐雾颗粒直径呈正相关,在最大状态下且盐雾颗粒直径为5μm时,转子和静子叶盆表面盐雾颗粒沉积的覆盖面积分别为59.3%和55.3%;盐雾颗粒在叶片表面沉积的覆盖面积与压气机转速呈正相关,在慢车状态下且盐雾颗粒直径为5μm时,转子和静子叶盆表面盐雾颗粒沉积的覆盖面积分别为57%和42.9%。

面向多目标威胁的机载主动拦截决策算法研究

随着导引头抗干扰能力大幅提升,导弹突破“软杀伤”防御的概率越来越高,亟需研制主动拦截系统对突破“软杀伤”的威胁进行拦截并摧毁,提升载机生存能力。结合威胁来袭方位不确定、飞行速度快、拦截窗口短的现状,对多目标拦截决策涉及的关键算法开展研究,包括射击列表生成、拦截火力分配、拦截窗口实时解算、自动投放指令生成等拦截决策算法,并通过多目标拦截闭环仿真,验证了所设计的主动拦截决策算法的可行性。

启发式自适应步长优化Informed-RRT算法

Informed-RRT*算法是解决全局路径规划问题常用的算法。当处理狭窄环境时,Informed-RRT*算法往往容易陷入局部最优解,而在复杂环境中路径规划的成本又往往过高。为了解决这些问题,提出了一种基于启发式自适应步长的采样策略,以改进Informed-RRT*算法的不足之处。通过在随机节点周围扩展采样点集来计算启发式值,选择最优节点并按照其生长方向进行扩张。通过计算最优节点与最近节点的距离,确定下一次采样的步长。这使得机器人能够更好地适应二维和三维环境中的狭窄区域和复杂环境。将改进的算法在二维和三维环境中进行仿真验证,实验结果表明了该算法的有效性和鲁棒性较为优异。

柔性变形翼结构设计、建模与分析研究进展

未来飞行器设计将面临空域、速域不断扩大、任务适应性要求不断提高的严峻挑战,变体飞行器可为提高飞行性能、扩大飞行包线提供新思路与新方法。采用柔性蒙皮配合相应的支撑结构成为克服传统变体飞行器缺点的主要解决方案。本文首先综述了柔性蒙皮、蜂窝支撑结构、新型智能材料在变体飞行器设计中的研究现状,然后对现有文献中柔性变形翼结构设计、建模与分析方法进行讨论。最后提出现有柔性变形翼结构设计、建模与分析方法存在的问题,以及未来可能的研究方向。

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ALSTM-MHA的航空发动机寿命预测

为了提升剩余寿命预测任务的精度,提出一种基于注意力长短时记忆网络和多头自注意力机制(ALSTM-MHA)的剩余寿命预测模型,在利用数据时序性的条件下提取特征维度的重要程度以及时间维度的相关性信息。使用C-MAPSS数据集对模型进行实验验证,并与其他方法进行对比。结果表明:ALSTM-MHA模型能够有效地提取特征及时间维度上的注意力信息,与其他方法相比,它在均方根误差和非对称评价指标上分别降低了至少0.3%和20.48%,验证了模型的可行性和有效性。

基于深度强化学习的航空发动机MPC控制研究

针对传统模型预测控制在工况突变、大幅值故障等大幅度模型失配情况下,难以保证控制精度的问题,提出了一种基于深度强化学习的航空发动机改进模型预测控制方法。首先对MPC对模型失配的调节效果进行评估,针对不同类型不同程度的模型失配对MPC的影响进行分析。其次提出基于深度强化学习的模型预测控制方法(DRL-MPC),通过深度强化学习对预测模型与实际系统之间的模型偏差进行修正,提升预测模型的预测精度。最后,对MPC的代价函数进行重构,建立基于深度强化学习的航空发动机改进MPC控制器。对传统MPC方法与所提方法进行了比较仿真。仿真结果表明,在存在大幅模型失配的情况下,所提方法能够在不提升计算代价的情况下有效降低MPC控制器对模型失配的敏感程度。

基于改进PID的倾转翼飞机过渡控制系统研究

针对倾转翼飞机过渡模式下工作点切换过程的控制,提出了一种禁忌退火混合粒子群(TAHPSO)算法优化模糊PID控制的倾转翼飞机过渡切换动态控制策略。上述控制策略将模糊控制与防抖切换控制相结合,同时将标准粒子群(PSO)算法与禁忌搜索、退火机制融合,采用所提算法优化切换模糊PID控制参数,强化全局寻优能力,提高控制效率。为了验证上述控制策略的有效性,建立了倾转翼飞机过渡模式仿真模型。仿真结果表明,上述控制策略使倾转翼飞机在过渡模式下的最大高度波动降低40%,切换时刻旋翼拉力最大抖动幅度降低70%、升降舵附加升力最大抖动幅度降低86.3%,提高了系统的控制稳定性。

基于约束多目标优化的多区域无人机路径规划

无人机路径规划常以约束多目标优化问题形式建立数学模型,且这些模型几乎只考虑三维建模空间中两点之间的路径规划;然而缺少无人机从起点出发,经过指定的多个作业区域并到达终点的路径规划问题研究。针对上述问题,基于不可行解引导种群进化提出带有地理信息指导搜索策略的约束多目标进化算法(DW-LS)。首先,根据无人机飞行所受环境约束、性能约束和访问多区域任务建立新的约束多目标优化模型;其次,基于不可行解利用机制,设计地理信息指导搜索策略优化不可行解以进一步协助种群搜索最优进化方向;最后,通过仿真对比了DW-LS与具有代表性的三个约束多目标进化算法,实验结果表明DW-LS所得可行解具有更好的收敛性和多样性。

舰载光电跟踪系统跟踪不稳定故障分析与快速诊断

为满足舰载光电跟踪系统维修快速性和准确性的要求,针对舰载光电跟踪系统跟踪不稳定故障,通过分析舰载光电跟踪系统工作原理建立故障树,定位故障位置进行排除,分析故障原因并制定改进措施。针对舰载光电跟踪系统线缆故障检测与诊断困难的特点,分析了线缆故障产生的原因,提出了采用数字信号对线缆进行快速检测,具有操作方便和效率高的特点。

民用飞机机载飞行管理系统性能数据库测试验证技术研究

飞行管理系统(FMS)是民用飞机在航线运行过程中引导飞机按照期望航迹飞行的重要系统。FMS基于机载性能数据库(PDB)构建经济的飞行剖面,并通过与显示系统、自动飞行系统、导航系统的交联完成既定的航线任务。为解决机载FMS的PDB在型号中的适航问题,保证PDB的正确性和完整性,创新地提出了部件级的数据库测试与系统级功能验证相结合的方法,以表明机载PDB满足系统的功能、性能和适航要求。研究了机载PDB在部件级对原始数据的结构完整性、格式正确性和数据准确性测试技术,以及系统级机载数据库集成功能验证技术,为民用飞机FMS PDB关键技术的自主可控提供了重要依据。

战斗机座舱显控人机交互界面设计要素分析

飞行员在复杂的作战环境中,需要迅速、准确地获取并处理大量信息,座舱显控交互界面的设计合理性直接决定了飞行员的工作效率和决策质量。基于人机工效学的视角,系统地分析战斗机座舱显控人机交互界面的设计要素与原则要求,阐述了如何在设计过程中融入这些原则要求,用于指导将人机工效应用于战斗机座舱显控系统的顶层设计。

基于C^(*)准则的最优控制灵敏度设计方法

为优化侧杆负载及控制灵敏度特性设计流程,提出一种基于C^(*)准则的最优控制灵敏度设计方法。依托国外相关经验,结合C^(*)准则设计参数;介绍驾驶员人机工程学及侧杆性能对飞行体验的影响,引出侧杆最优力感特性的设计方法,结合传统的飞行品质规范搭建人机闭环模型验证。实验结果表明:侧杆在不同速度下对纵向角速率和过载控制权重不同,响应均满足C^(*)准则的一级设计要求,仿真验证了侧杆参数和飞行品质结合优化的有效性。

基于SSA-SVM的航空电弧故障检测

针对航空线路系统电弧故障隐蔽性高和难以检测的问题,提出一种基于麻雀搜索算法优化支持向量机(sparrow search algorithm optimization support vector machine,SSA-SVM)的航空电弧故障检测方法。首先采用小波分解对电弧故障电流数据进行分解,小波分解能有效克服经验模态分解时存在的模态混叠问题。再从信号无序度的角度对电流分量提取能量熵、模糊熵与近似熵,并构造特征向量。然后,使用麻雀搜索算法对支持向量机的权值进行优化,得到最优的权值,最后用训练好的支持向量机对测试样本进行分类。为了验证所提方法的有效性,搭建电弧实验平台,模拟航空线路系统电弧故障的产生,分别采集交流串联正常和电弧故障电流数据,应用所提出的SSA-SVM算法进行电弧故障检测,结果表明,所提方法能较好地识别出电弧故障,检测准确率达到99.5%,相比于粒子群算法或遗传算法优化的支持向量机,对电弧故障的检测准确率分别高出2.5%和2%。