人在环装备的可靠性建模与预计方法研究

为解决“人在环”装备可靠性工程实践难题,论文突破现有可靠性建模和预计方法的缺陷和局限性,提出在系统可靠性建模和预计过程中考虑人员特性对系统性能的影响,引入人因可靠性的概念,改进传统可靠性建模和预计技术方法,形成适用于人在环装备系统的新型可靠性建模与预计方法,并给出了具体的实施步骤。针对常见的典型可靠性模型,运用普通概率法,给出人在环装备系统的可靠性数学模型,其中采用统计方法和一种人的可靠性分析模型获取人因可靠性数据。实际算例分析表明,针对人在环装备系统论文提出的技术方法具有普适性和易操作性,相应的基本可靠性和任务可靠性建模与预计结果更真实有效。

人机混合智能决策范式及作战应用研究

人机混合智能结合机器智能和人类智能,充分发挥机器和人类各自的智能优势,实现智能的跨载体和跨认知。作为一种新型智能形式,人机混合智能具有广泛的应用前景。人机混合智能决策将人的思维引入机器智能系统中,利用多智能协同完成对某种任务或问题的混合决策。针对现有的人机混合智能决策研究缺少整体性的理论描述和分类对比,且缺少针对军事领域的作战决策系统的架构描述,从协同交互手段和决策阶段的角度对通用人机混合决策范式进行分类和比较,分析了不同范式下的人机混合智能决策系统在作战方面的应用。此外,总结了目前人机混合智能决策范式和系统存在的问题,并展望了未来的发展方向。

基于人在环的指控系统验证信息采集系统研究

针对指控系统验证过程中因信息采集难而导致试验分析难于量化的问题,在对基于人在环指控系统验证试验过程产生的数据进行分析、抽象基础上,提出了基于外挂的信息采集方法,具体描述了采集系统的体系结构、支撑技术和实现方法;开发出一种不干扰原系统正常运行的试验信息自动采集系统,为指控系统验证定量分析提供了重要支撑;系统测试表明:所研究的信息采集系统达到预期目的。

城市低空出行工具的MBSE开发框架研究

城市低空出行工具(UAM)开发目前处于早期阶段,作为一种复杂的新系统,UAM开发需要一套完整、科学的开发框架。提出了一种MBSE开发框架,对UAM的开发流程进行详细的分析和设计。该MBSE开发框架基于MBSE方法论从人—机—环的视角进行UAM的利益相关方识别、使用场景的识别定义,并采用建模的方法完成UAM的能力开发,最后按照体系架构设计的思想使用模型在环仿真和人在环仿真试验对UAM概念阶段的设计进行测试与验证。该MBSE开发框架在数字域闭环UAM的需求、设计、验证,大部分设计缺陷在数字方案阶段被发现解决,能够提高产品开发效率、降低开发风险、提高产品质量,对新型复杂产品开发具备一定的指导价值。

信息系统人在环试验指挥管理研究

本文针对信息系统与传统装备在装备试验上要求的不同,提出在逼真的使用环境中进行系统的使用试验作为未来信息系统装备试验评价的新方法,突出人员在装备的使用回路中的作用,并分析人在环仿真试验的指挥管理特点。

人-机-环境系统仿真及人为因素量化方法

由于民用客机人为因素研究和适航验证标准的要求,构建一种人-机-环境复杂系统模型,提出以人为因素影响因子体系为基础的量化研究。通过在特定人为因素影响因子体系下,进行飞机进近着陆飞行情景仿真,得到飞行员分析决策时延因子与飞机着陆区域相关性的量化关系,以及飞机在预着陆阶段对飞行员分析决策时延敏感度较高的定性结论。利用Matlab/Simulink工具进行仿真,结果证明,人-机-环境复杂系统仿真模型及以人为因素影响因子体系为基础的量化研究方法用于民用客机人为因素研究的可行性。

人在环条件下的控制重新分配研究

文章基于IFSTA变稳飞机的非线性模型,提出了对于可控故障的舵面控制重新分配方法。本方法根据故障诊断信息,在预置的解决方案中选择合适的方案,利用可操纵的剩余舵面为飞机提供控制力和力矩,减弱故障对飞行性能和品质的影响。文章进行了数值模拟及人在环试验,试验表明控制重新分配算法在复杂操纵和人在回路环境下也能发挥良好的效果。

人在环装备综合保障仿真技术研究现状及展望

在一体化联合作战的背景下,现代战争中对一体化联合保障的要求逐步增加,传统的只是针对保障体系进行仿真评估的方法已经逐渐不能满足现阶段对装备综合保障体系的评估、优化以及其中人员训练等要求。本文从回顾现阶段装备综合保障领域的研究现状出发,分析现有方法的存在的问题,为后续进行基于人在环的装备综合保障仿真进行了展望。

平行艺术:人机协作的艺术创作

近年来,机器艺术创作逐步得到了人们的重视和长足的发展,通过算法加工的作品,甚至纯粹由机器生成的作品越来越多地出现在人们的视野中。然而,这些作品在感官效果上与人类的艺术作品相去甚远,且不具备共情属性,因此难以被人类认可。与此同时,技术对艺术领域的冲击也引起了人们的担忧。针对目前机器和人在艺术创作中面临的技术问题和人机关系问题,提出了平行艺术理论体系。该体系旨在构建机器与人的伙伴关系,使人与机器在艺术创作中以平行的方式进行配合与协作。这也将为融合以人为主的情感关系与以机器为主的逻辑关系提供一个新思路。

通用飞机飞控系统地面验证试验平台研究

通用飞机研制目前是国内民用航空领域的新兴热点,相比于军用与大型民用飞机,我国在通用飞机研发领域发展相对滞后,缺少适用于通用飞机飞行控制系统的验证试验平台。在研究试验平台必要性、设计原则以及试验要求的基础上,提出了一种通用的试验平台设计方案。建立了人机接口、铁鸟台架、飞机运动仿真、数据采集与处理等子系统,实现了人在环的飞行模拟与试验。利用该平台对某型电动通用飞机飞行控制系统特性进行测试,试验结果表明该平台运行稳定可靠,可有效解决通用飞机飞行控制系统地面验证试验问题,从而提高通用飞机研发效率。

基于MATLAB的气动/建模/控制综合实验教学平台开发

建立了基于MATLAB的航空飞行器气动设计与分析、飞行动力学建模与操稳特性分析的综合实验教学平台。平台融合了基于开源工具包Tornado的气动设计模块、Simulink动力学分析与建模模块、控制器设计模块,以及外接操纵杆和视景系统的人在环仿真模块,实现了航空飞行器气动初步设计和操稳分析的核心环节,实现了将空气动力学、飞行力学、控制理论等相关知识与实践的结合,有助于学生加深对理论知识的理解,提高对理论知识的综合运用能力。

基于相似构型决策的舰载机驾驶员建模与评估

舰船运动和舰尾流等复杂海况是影响舰载机着舰难易度和精确度的重要因素,建立驾驶员着舰控制行为模型并构建人机闭环系统是评估复杂海况对驾驶员操纵负荷影响的有效手段。此外,新一代舰载机存在多种构型配置,并且即便是同一飞机其每次开始着舰时也可能处于不同的质量和气动构型下,因此在驾驶员建模中有必要考虑飞机构型变化。针对舰载机着舰操纵负荷评估问题,基于飞行试验手段和频域计算方法,建立了纵向俯仰跟踪的Hess结构驾驶员模型。考虑飞机着舰构型的变化,基于CAP准则和控制扩展方法,构建了舰载机典型构型库,并应用驾驶员在环仿真试验建立了与各飞机构型匹配的驾驶员模型,形成驾驶员模型库。在此基础上,给出了相似构型决策准则和方法,提出了针对指定飞机构型的驾驶员行为模型预测方法。针对舰载机在复杂海况下的着舰任务开展仿真分析,结果表明,本文方法能够支撑研究不同舰载机构型的操纵负荷的影响。

基于模拟器的APC试验方法研究

总结国内外各类人机耦合振荡(APC)试验方法,提出一种基于工程模拟器的以任务为导向的人在环试验方案。对影响试验结论的飞行任务、显示系统、评估方案等组成部分进行了详细论述。区别于传统的以飞行员PIOR等级评定为主的评估方法,采用驾驶员定性评价与试验数据定量分析相结合的方式,全面评估系统APC趋势,发现飞机系统设计、控制律设计中可能存在的潜在缺陷,从而降低APC发生的概率。

一种基于小波分析的时变飞行品质准则

Ⅲ型驾驶员诱发振荡(PIO)是由飞机特性突变引起的人机不良耦合,具有非线性、时变等特点,对现代飞机的飞行安全构成严重威胁。为了研究Ⅲ型PIO问题,介绍了一种基于小波分析的时变飞行品质准则。该准则采用小波分析方法计算驾驶员输出的能量峰值和飞机被控对象的相位滞后两个特征参数,对时变人机系统进行了飞行品质评价。驾驶员在环仿真试验结果表明,该准则不仅能够预测PIO的发生,尤其是Ⅲ型PIO,还能够给出估计的PIO发生时间。研究成果可为Ⅲ型PIO的分析提供有效手段。

基于多模型的舵面故障诊断方法研究

为了有效识别舵面破损带来的舵效减弱等问题,以IFSTA变稳飞机的非线性模型为基础,建立了合适的舵面故障模型库;利用卡尔曼滤波算法计算各故障模型的预测误差,使用多元高斯分布的概率密度公式计算各模型估计误差的概率密度;最终通过各模型的预测概率实现飞机舵面故障识别。仿真及试验表明,所提方法能够快速地将当前故障与故障库中的模型进行匹配,具有良好的故障诊断能力。

面向网络化作战试验的指挥控制仿真原型系统设计与实现

针对装甲分队网络化作战技术与装备缺少试验平台的实际需求,采用作战试验与仿真建模相结合的思路,研究设计了面向网络化作战试验的战术级"人在环"指挥控制仿真原型系统。从装甲分队作战仿真试验系统对指挥控制分系统的功能需求出发,重点对系统构建思路和软件架构进行了设计,并运用Unity游戏引擎完成了关键功能组件的开发,实现了指挥控制仿真原型系统。最后,通过坦克网络化火力打击自主规划系统的作战仿真试验,验证了指挥控制仿真原型系统的实用性与有效性。