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基于多层多向Transformer的红外弱小目标检测

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航空学报 2024年

作者：王潇刘贞报西北工业大学民航学院

针对基于卷积神经网络的红外图像弱小目标检测方法面临卷积神经网络的感受野有限，扩展感受野的下采样操作容易导致特征丢失，以及卷积网络对局部对比特征提取能力有限的问题，提出了一种基于多层多向Transformer的红外图像弱小目标检... 详细信息

针对基于卷积神经网络的红外图像弱小目标检测方法面临卷积神经网络的感受野有限，扩展感受野的下采样操作容易导致特征丢失，以及卷积网络对局部对比特征提取能力有限的问题，提出了一种基于多层多向Transformer的红外图像弱小目标检测算法。首先使用感受野较大，对比特征提取能力较强的Transformer网络作为基本单元，设计U型深度神经网络和多特征层融合网络融合局部特征以及全局特征；同时在解码网络设计双向注意力算子，利用自注意力计算机制分别计算空间方向和特征方向的注意力特征，进一步提高深度网络提取弱小目标和周边区域对比特征的能力；另外在主干网络最后添加数量约束网络，通过统计对比检测结果中目标的数量，减小误检目标的数目，提高目标检测的准确度。最后在多个实验数据集上和已有方法进行了对比实验，在各个评价参数上取得了最多35%的提升，证明所提红外弱小目标检测算法具有较高的准确性。

关键词：红外弱小目标检测 Transformer 多特征层融合双向注意力算子数量约束

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基于残差混合监督网络的无人机目标阴影检测

航空学报 2024年

作者：王潇刘贞报史忠科西北工业大学民航学院西北工业大学自动化学院

无人机在检测和跟踪目标过程中受到目标伪装、目标遮挡、移动躲避以及假目标等因素的干扰，而无人机目标附近的阴影区域加剧了这些因素对目标检测和跟踪性能的影响，因此检测无人机目标阴影区域是无人机领域的重要研究任务之一。现有无... 详细信息

无人机在检测和跟踪目标过程中受到目标伪装、目标遮挡、移动躲避以及假目标等因素的干扰，而无人机目标附近的阴影区域加剧了这些因素对目标检测和跟踪性能的影响，因此检测无人机目标阴影区域是无人机领域的重要研究任务之一。现有无人机目标阴影检测方法面临训练数据数量有限、数据收集标注困难以及无人机目标中存在大量尺寸较小的细碎阴影区域等问题，针对这些问题，本文提出一种基于残差混合监督网络的无人机目标阴影检测算法。首先针对无人机目标阴影检测任务的特点设计分辨率注意力网络，在结合底层纹理特征和高层语义特征的过程中，更准确地保留底层纹理特征；然后设计混合监督网络扩充训练数据集，结合普通阴影检测数据集和无人机目标阴影检测数据集训练教师网络，使用无人机阴影检测数据集和教师网络的参数训练学生网络；同时设计残差图像，利用教师网络检测结果和标准结果之间的残差图像扩充训练数据集，使阴影检测网络更加关注细碎阴影区域。最后，在两个公开实验数据集上和已有方法进行对比实验，在各个评价参数上取得了最多41.6%的提升效果，证明所提无人机目标阴影检测算法较好的解决了现有方法存在的问题，具有较高的准确性。

关键词：无人机目标阴影检测混合监督网络残差图像

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尾座式垂直起降无人机过渡轨迹优化方法研究

北京航空航天大学学报 2023年

作者：邹旭刘贞报赵闻王莉娜西北工业大学民航学院西北工业大学深圳研究院

针对目前基于传统最优化方法得到的过渡轨迹在尾座式无人机实际飞行过程中可行性低和鲁棒性差的问题，提出一种基于过渡走廊的过渡轨迹优化方法。首先，以一种双发尾座式无人机为研究对象，通过分析机翼不同区域之间的迎角差异，构建出... 详细信息

针对目前基于传统最优化方法得到的过渡轨迹在尾座式无人机实际飞行过程中可行性低和鲁棒性差的问题，提出一种基于过渡走廊的过渡轨迹优化方法。首先，以一种双发尾座式无人机为研究对象，通过分析机翼不同区域之间的迎角差异，构建出非线性动力学模型。基于倾转旋翼飞行器过渡走廊研究思路，设计出一种针对尾座式无人机的过渡走廊，并通过限制爬升速率和俯仰角速率来提高过渡走廊的可行性。通过分析模型误差对过渡走廊的影响，得到一条具有最大安全裕度的目标过渡轨迹。将过渡过程视为一个轨迹优化问题，求解得到最接近目标过渡轨迹且保留足够作动器裕度的最优过渡轨迹。仿真和实际飞行结果表明，所提出的过渡方法能够引导飞机快速安全地完成过渡，避免出现高度增加过大、过渡时间过长以及作动器饱和等不利情况。

关键词：尾座式无人机动力学模型最优化方法过渡走廊过渡轨迹

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一种结冰飞机失速迎角实时估计方法

北京航空航天大学学报 2023年

作者：江飞鸿刘贞报薛源孔满昭赵甜西北工业大学民航学院航空工业第一飞机设计研究院

基于某运输机带冰风洞试验数据和结冰升力特性分析，得出结冰对小迎角范围内升力系数影响较小的结论。设计了一种基于该先验知识增强的升力系数多项式在线主成分估计算法，克服由于激励不足和回归量之间共线性导致的数据矩阵病态问题。... 详细信息

基于某运输机带冰风洞试验数据和结冰升力特性分析，得出结冰对小迎角范围内升力系数影响较小的结论。设计了一种基于该先验知识增强的升力系数多项式在线主成分估计算法，克服由于激励不足和回归量之间共线性导致的数据矩阵病态问题。利用结冰后升力曲线斜率变化量与最大升力系数呈现的良好线性关系估计了最大升力系数和失速迎角。与现有方法相比，该方法具有成熟度高、实时性好、不依赖主动激励的显著优点，仿真结果表明估计精度可以满足迎角限制要求，具有良好的工程应用前景。

关键词：结冰飞机失速迎角主成分估计实时估计

D-S多Agent飞行器结构系统早期故障智能诊断

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西北工业大学学报 2006年第5期24卷 600-603页

作者：王仲生刘贞报隆莹西北工业大学航空学院陕西西安710072

将D-S证据理论与多A gent相结合,建立了飞行器结构系统早期故障智能诊断模型,对其实现策略、D-S融合推理算法等进行了分析和研究,并以空间飞行器防热系统为例说明了该方法的有效性。结果表明,该方法具有结构简单、组态灵活、推理速度快... 详细信息

将D-S证据理论与多A gent相结合,建立了飞行器结构系统早期故障智能诊断模型,对其实现策略、D-S融合推理算法等进行了分析和研究,并以空间飞行器防热系统为例说明了该方法的有效性。结果表明,该方法具有结构简单、组态灵活、推理速度快等特点,能够有效地对飞行器早期故障实施快速诊断,为保障飞行器安全可靠飞行提供了一种新的技术途径。

关键词： D—S证据理论多Agent 融合推论算法

不均衡数据下基于CS-Boosting的故障诊断算法

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振动．测试与诊断 2013年第1期33卷 111-115,169页

作者：姚培王仲生姜洪开刘贞报西北工业大学航空学院西安710072

针对传统Boosting算法在训练样本不均衡数据情况下不能较好地实现转子系统故障诊断的问题,提出了一种基于代价敏感度框架的Boosting故障诊断算法CS-Boosting。该算法建立了一个代价敏感损失函数,通过先验概率公式计算正样本与负样本的... 详细信息

针对传统Boosting算法在训练样本不均衡数据情况下不能较好地实现转子系统故障诊断的问题,提出了一种基于代价敏感度框架的Boosting故障诊断算法CS-Boosting。该算法建立了一个代价敏感损失函数,通过先验概率公式计算正样本与负样本的惩罚因子,并通过决策规则的训练使代价损失函数最小化。将该算法应用到滚动轴承故障诊断中,并与传统的Adaboost算法进行对比。试验结果表明,在转子系统不能获取更多故障数据的情况下,该算法的故障诊断性能较其他算法有明显的提高。

关键词：代价敏感度滚动轴承 Boosting算法 CS—Boosting 代价损失函数

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四旋翼无人机的自适应故障诊断与估计

北京航空航天大学学报 2023年第9期49卷 2395-2405页

作者：王莉娜刘贞报院金彪党庆庆江飞鸿王宝栋西北工业大学民航学院西安710072 航空工业第一飞机设计研究院飞控系统设计研究所西安710089

针对四旋翼无人机执行器常见故障,提出一种基于自适应技术和观测器的鲁棒故障检测和估计(FDE)方法。在故障检测阶段,设计非线性诊断观测器,通过解析函数推导出阈值,确保所提检测方法的鲁棒性,并对所设计的观测器和残差评估函数进行证明... 详细信息

针对四旋翼无人机执行器常见故障,提出一种基于自适应技术和观测器的鲁棒故障检测和估计(FDE)方法。在故障检测阶段,设计非线性诊断观测器,通过解析函数推导出阈值,确保所提检测方法的鲁棒性,并对所设计的观测器和残差评估函数进行证明。在故障估计阶段,提出基于切换ρ-修正的自适应律来准确估计检测到故障的方案。该方案不仅能够同时估计系统状态和残差信号,而且能估计未知故障的特征和大小。通过线性矩阵不等式进行设计参数的计算。利用2种故障场景分别进行仿真验证,同时在4种情况下讨论所提方法的有效性。基于四旋翼无人机硬件在环实验台验证了所提方法的可行性。

关键词：故障检测和估计无人机自适应技术观测器执行器故障

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基于动态SSL的航空发动机突发故障检测

振动．测试与诊断 2013年第3期33卷 461-465,528页

作者：李城梁王仲生姜洪开布树辉刘贞报西北工业大学航空学院西安710072

针对航空发动机转子系统的突发故障检测,提出了一种适用于动态过程检测的半监督学习(semi-supervisedlearning,简称SSL)方法———动态半监督学习方法(dynamic semi-supervised learning,简称DSSL)。首先,用已经有类标的数据对学习器模... 详细信息

针对航空发动机转子系统的突发故障检测,提出了一种适用于动态过程检测的半监督学习(semi-supervisedlearning,简称SSL)方法———动态半监督学习方法(dynamic semi-supervised learning,简称DSSL)。首先,用已经有类标的数据对学习器模糊KNN(fuzzy k-nearest neighbour,简称FKNN)进行初始化训练,训练完成后,当新的数据到达时,对新的数据进行分类;然后,计算类的演化指标来检测系统的演化程度,检测阶段完成后,学习器根据检测结果实时的修正自身参数,以自适应最终的动态分类任务;最后,用转子试验台模拟航空发动机突发性扇叶断裂故障来获取数据,该实验结果验证了提出方法在突发性故障检测中的可行性、有效性。

关键词：动态半监督学习模糊KNN 突发故障检测航空发动机

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空中格斗作战三维数字模拟系统设计

空中格斗作战三维数字模拟系统设计

作者：刘贞报西北工业大学

学位级别：硕士

随着计算机图形学及软件技术的发展，计算机模拟技术在工程中的应用越来越来广泛。计算机模拟技术就是根据实际系统的数学模型计算系统的信息数据，并将信息数据通过界面技术、三维技术转换为可被感受的图示、场景和过程，以辅助人们进... 详细信息

随着计算机图形学及软件技术的发展，计算机模拟技术在工程中的应用越来越来广泛。计算机模拟技术就是根据实际系统的数学模型计算系统的信息数据，并将信息数据通过界面技术、三维技术转换为可被感受的图示、场景和过程，以辅助人们进行真实系统的仿真试验。模拟技术在武器作战和效能评估方面受到特别重视。目前，飞行视景模拟软件和作战视景模拟软件的价格都比较昂贵，而且也不能适应特定的工程需要，仍然需要进行二次开发。本篇论文针对特定的试验需要，自主开发空中格斗作战三维数字模拟系统，完成了模拟系统软件的框架设计和视景处理。模拟系统采用最新的软件技术实现空中格斗作战的三维数字模拟。本论文的主要内容有： (1) 根据对导弹及目标相对运动进行的分析，采用了面向对象的软件设计技术，运用类的思想分别对平面运动以及空间运动进行了建模，建立了数据流对象模型，该模型封装了导弹、目标运动的所有的参数和方程，实现了模型的可重用性和可扩展性。 (2) 将微软最新推出的DirectX9游戏技术运用于该模拟系统，开发出了高逼真性的三维模拟系统，该三维模拟系统完全由仿真试验数据驱动，同时可以使用户从不同角度不同位置观看场景，有助于对作战性能进行全面的评估。 (3)采用基于.NET框架的Visual ***开发出了集统计功能、曲线分析、数据库技术于一体的模拟环境，该环境一方面对于用户有着良好的交互性，另一方面对于作战过程数据具有高效的处理、显示功能。论文对武器系统新技术的研究有着重要的应用价值。

关键词：模拟技术面向对象模型 DirectX 模拟环境