基于双目视觉的无人机室内定位研究

基于双目视觉测距和RSS自主定位算法,设计了一种利用地标进行辅助定位的无人机室内定位方法,并对定位系统的有效性和定位精度进行了试验仿真。首先,采用K-means聚类分析和图像的腐蚀与膨胀运算,对RGB格式图像中的地标进行识别与分割得到了地标二值图像;其次,利用统计二值图像连通域的方法求解了地标的形心坐标和最小外接矩形位置,并对地标形心的定位做了误差分析。针对SURF算法匹配误差和计算速度问题,引入图像立体校正和地标最小外接矩形确定的区域匹配约束进行改进,成功得到了地标区域的最佳匹配特征点坐标;最后,设计实验验证了测距精度,并通过对垂直距离和视差倒数的一次多项式拟合,得到了更精确的垂直坐标测量模型。仿真结果表明在模组和算法可正确识别地标的空间范围内,方法的定位误差在3 cm以内,对无人机的室内定位应用有实际意义。

绳结涡旋对绳索抗拉性能的影响

PBO绳索具有优良的性能,被广泛应用于航空、航天等诸多领域。本文以PBO绳索的绳结为研究对象,通过打结绳索和未打结绳索拉伸实验对比,发现绳索打结极大地降低了绳索的抗拉性能。为了深入探究打结使绳索抗拉性能降低的原因,利用UG软件建立了绳结模型,从绳结涡旋和等效长度的角度进行研究。经过对多种绳结的拉伸实验研究,提出了一种评估打结对绳索抗拉性能影响的方法,并用实验验证。结果表明:该评估方法能根据绳结等效长度和涡旋总边数的比值,实现对绳结的抗拉性能评估;为新绳结的设计及评估提供参考。

运载火箭尾段防热/承载一体化热防护系统设计及性能分析

先进热防护技术是可重复使用运载火箭研制的关键技术之一,具有高结构效率的防热/承载一体化热防护系统是运载火箭极具潜力的备选热防护方案。本文系统地总结了可重复使用运载火箭尾舱段防热和承载两方面的设计要求,设计了一种全复合材料防隔热/承载一体化热防护系统。开展了运载火箭尾段一体化热防护系统设计,进行了代表性单胞结构的高温环境地面试验,揭示了复合材料一体化热防护系统的防隔热机理。同时施加力学和热流载荷,利用有限元方法对运载火箭尾段进行了热力耦合分析,获得了尾段结构的温度场、应变场和应力场。结果表明:在典型载荷工况下一体化热防护系统内壁温度保持在89.2℃以下,内部最大应力不超过9.53 MPa,安全系数达到1.89。

航天员出舱活动

中国将于2008年10月发射神舟7号载入飞船。进行航天员首次空间出舱活动试验，这是我国载人航天工程“三步走”发展战略第二步的首次重要飞行，出舱活动试验技术难度高风险大，面临着前所未有的挑战。它对于我国突破和掌握出舱活动技术，进一步推动载入航天事业向更高水平发展具有重大意义。

考虑结构响应及轴线形状的防浪堤抗波浪冲击数值模拟研究

采用多物质ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方法对核电站防浪堤受波浪冲击过程中挡浪墙表面波压力和结构响应规律进行研究。建立与物理模型1∶1的三维直型防浪堤-波浪耦合模型,通过与波浪理论公式和物理模型试验结果对比,验证该文采用的数值造波和耦合冲击方法的可行性。在此基础上建立与实际模型1∶1的三维直、弧型防浪堤-波浪耦合模型,分析了防浪堤结构刚度、断面尺寸以及防浪堤轴线形状对波浪冲击过程中波压力和结构响应的影响。结果表明:防浪堤前、后表面最大波压力分别出现在静水面位置和后墙底部;前墙和堤顶宽度对后墙具有保护作用;结构响应增强前墙波压力,但对后墙波压力有减弱作用;防浪堤轴线方向突变处波压力与结构应力较大。

走进神舟5号

北京时间2003年10月15日9时,中国第一艘载人飞船神舟5号在酒泉卫星发射中心成功发射.10月16日6时23分,飞船绕地球运行14圈之后,成功着陆在内蒙古主着陆场,实际着陆点与理论着陆点的误差只有4.8公里.中国第一位自己培养的航天员杨利伟在太空遨游21个多小时后,顺利返回了地球.中国仅通过4次无人飞船试验,就实现了有人太空飞行,其载人飞行试验次数之少创世界之先河,反映了中国载人航天工程跨越式发展的特色.

复合材料格栅圆柱筒稳定性数值仿真与试验

作为一种典型的航空航天结构,复合材料格栅圆柱筒的轴压稳定性决定了航天器结构的极限承载能力。现有的均匀化等效法和梁-壳有限元法模拟均存在一定的不足。考虑到肋条的局部应力和稳定性问题,将肋条等效为壳单元,提出了全壳有限元法。结合某型号飞行器复合材料格栅承力筒,分别采用这3种方法进行了轴压稳定性研究,同时设计了全尺寸轴压破坏试验。对比数值计算和试验结果得知两者的一致性较好,并且验证了该型号飞行器设计的合理性。均匀化等效法、梁-壳有限元法和全壳有限元法得到的结果与试验值的偏差分别为14.9%、9.5%和5.2%。全壳有限元法精度最高,并且能准确预测结构破坏位置,为同类结构的设计提供了参考。

γ射线导致的光子暗化对掺镱光纤激光器效率的影响

γ射线等高能射线会使掺镱光纤产生暗化效应,降低掺镱光纤激光器长时间运行的可靠性。测量了γ射线辐照总剂量对大模场掺镱光纤的损耗特性,结果表明,待测光纤损耗随辐照总剂量线性增大。基于辐照导致的损耗的测量结果和速率方程模型,研究了辐照损耗产生后具有不同结构参数的激光器的效率变化。结果显示,仅考虑辐照损耗效应时,976nm泵浦的光纤放大器对辐照附加损耗的敏感性最低;待测光纤最优信号光的中心波长为1070nm,但是在1060~1100nm范围内最小与最大效率仅相差2%。本研究从掺镱光纤激光器系统层面开展探索研究,为后续激光器的设计和实际应用提供了参考。

基于S型曲线加减速的数控加工刀具运动优化控制

数控机床加工折线时,存在因进给系统反复骤停而加工效率低、加工冲击大等问题.提出折线光滑转接加工优化控制算法,在指定加工误差的条件下,通过引入转接段降低实际转接点附近轨迹精度,从而实现了转接时的速度连续,并给出了转接速度的约束控制条件,对锐角、钝角转接进行了误差分析,验证了控制算法的有效性.针对由直线段和圆弧段组成的连续曲线整体加工控制问题,建立基于S型曲线加减速的加工控制模型,分析了圆弧半径对算法效率的影响.最后针对S型曲线加减速算法中加加速度存在阶跃变化的缺陷,提出了一种加加速度连续的改进算法,从而提高了加工质量.