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基于改进贝叶斯网络的A320空调系统故障传播路径识别方法

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：陈玖圣余卓洋郭润夏吴军中国民航大学电子信息与自动化学院中国民航大学航空工程学院

飞机空调系统是控制飞机内部环境的关键机载系统之一，其内部结构呈现多闭环和多冗余等复杂特征，导致故障在各个组件之间传播。贝叶斯网络可以有效地推理开环系统的故障传播路径，但无法适应闭环结构。为解决这一适应性问题，本文提出... 详细信息

飞机空调系统是控制飞机内部环境的关键机载系统之一，其内部结构呈现多闭环和多冗余等复杂特征，导致故障在各个组件之间传播。贝叶斯网络可以有效地推理开环系统的故障传播路径，但无法适应闭环结构。为解决这一适应性问题，本文提出了一种基于贝叶斯网络的改进模型，用于识别A320空调系统特定结构下的故障传播路径。首先，分析空调系统的功能行为和物理结构，综合复杂网络理论，构建系统拓扑有向图。并结合网络结构和信息传递定义边影响强度，对边重要性进行度量，从而提高了边重要性度量的准确性。其次，通过基于边影响强度的解环策略，将闭环结构转换为开环结构，以获得最佳的贝叶斯故障传播网络结构，从而精确地识别多闭环结构下的故障传播路径。最后，通过A320空调系统的案例研究验证了所提出方法的有效性。

关键词：空调系统闭环系统边重要性评估贝叶斯网络故障传播路径

基于改进FPPN的飞控系统故障传播路径分析方法

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北京航空航天大学学报 2024年第6期50卷 1829-1841页

作者：张晓瑜张凤琪郭润夏吴军中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300

针对飞控系统多冗余、多闭环的结构特性,结合有向图模型和模糊Petri网(FPN)模型,构建飞控系统故障传播模糊概率Petri网(FPPN)模型,以解决飞控系统特定结构下的故障传播路径问题。改进的FPPN模型包含飞控系统有向图模型、故障传播特性量... 详细信息

针对飞控系统多冗余、多闭环的结构特性,结合有向图模型和模糊Petri网(FPN)模型,构建飞控系统故障传播模糊概率Petri网(FPPN)模型,以解决飞控系统特定结构下的故障传播路径问题。改进的FPPN模型包含飞控系统有向图模型、故障传播特性量化计算模型和故障传播FPPN模型3个部分。采用面向对象技术分析飞控系统的功能行为和物理结构,综合复杂网络理论,构建系统故障传播有向图模型;引入Floyd算法,开展系统耦合关联分析,基于节点的度和边介数定义系统故障传播特性;在有向图模型的基础上,提出相应的结构映射规则,构建飞控系统故障传播FPPN模型,融合改进后的参数量化方法,设定2种推理算法对系统多冗余、闭环结构特性下的故障传播路径进行有效分析。通过数值分析与实例验证,获取飞控系统典型故障传播路径及路径上相关节点的状态值,验证所提方法的有效性。

关键词：飞控系统复杂网络理论有向图模型模糊概率Petri网模型故障传播路径分析

基于双自由度转台的全向空间单目视觉室内定位测量方法

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中国光学（中英文） 2024年第3期17卷 605-616页

作者：吴军王豪爽单腾飞郭润夏张晓瑜陈玖圣中国民航大学航空工程学院天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

针对传统单目视觉测量系统测量视场有限的问题,本文提出一种基于双自由度旋转平台的全向空间单目视觉测量方法。首先,对双自由度旋转平台的转轴参数进行标定,用副相机拍摄固定在双自由度转台上的棋盘格标定板,提取棋盘格角点的位置坐标... 详细信息

针对传统单目视觉测量系统测量视场有限的问题,本文提出一种基于双自由度旋转平台的全向空间单目视觉测量方法。首先,对双自由度旋转平台的转轴参数进行标定,用副相机拍摄固定在双自由度转台上的棋盘格标定板,提取棋盘格角点的位置坐标,并将其转化到同一相机坐标系下。利用PCA(主成分分析)平面拟合得到初始位置转轴参数中的方向向量,使用空间最小二乘圆拟合方法得到初始位置下转轴参数中的位置参数。然后,通过转台转动的角度以及罗德里格斯公式将不同位置下相机获取的数据进行坐标系统一,实现水平和竖直方向全向空间下的目标测量。最后,通过高精度激光测距仪验证了本方法的测量精度,并通过与双目视觉测量系统、wMPS测量系统进行比对实验,验证了本方法的全向空间测量能力。实验结果表明,本方法测量精度基本达到双目视觉测量系统水平,但测量范围远大于双目视觉测量,可以满足全向空间测量要求。

关键词：双自由度转台单目视觉全向空间测量室内定位

基于YOLOv7通道冗余改进的飞机蒙皮损伤检测

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航空制造技术 2024年第6期67卷 55-64页

作者：吴军单腾飞黄硕张晓瑜陈玖圣郭润夏中国民航大学天津300300

为提高蒙皮损伤检测的自动化程度,提出一种基于改进YOLOv7通道冗余的机器视觉检测方法。首先针对飞机蒙皮损伤数据集背景单一的特点,提出增强型颈部特征融合改进算法,提高了飞机蒙皮损伤的识别精度和检测速度;其次针对主干特征提取网络... 详细信息

为提高蒙皮损伤检测的自动化程度,提出一种基于改进YOLOv7通道冗余的机器视觉检测方法。首先针对飞机蒙皮损伤数据集背景单一的特点,提出增强型颈部特征融合改进算法,提高了飞机蒙皮损伤的识别精度和检测速度;其次针对主干特征提取网络的卷积通道冗余的问题,引入部分卷积PConv(Partial convolution),提出主干特征提取网络轻量化,减少模型的参数量,同时提高损伤的识别效率。试验部分首先在飞机蒙皮损伤数据集上探索了不同增强型颈部特征融合改进算法,确定了最优的改进方案;接着在飞机蒙皮损伤数据集上做消融和对比试验,改进算法与原YOLOv7算法比较,mAP(Mean average precision)提升了2.3%,FPS(Frames per second)提升了22.1 f/s,模型参数量降低了34.13%;最后将改进的YOLOv7模型与主流目标检测模型对比,证明了改进算法的先进性。

关键词：飞机蒙皮损伤检测 YOLOv7 通道冗余背景单一部分卷积

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融合重构和对比的多维时间序列表示学习模型

北京邮电大学学报 2023年第4期46卷 83-90页

作者：霍纬纲孟璐郭润夏中国民航大学计算机科学与技术学院天津300300 中国民航大学发展规划与学科建设处天津300300

已有的多维时间序列(MTS)自监督表示学习模型无法同时捕获单个样本的时空耦合特征和样本间的不变性判别特征。为此设计了一种融合重构和对比的MTS表示学习模型(MTS-RC),该模型首先通过二进制噪声掩码方式对MTS样本进行数据增强,然后采... 详细信息

已有的多维时间序列(MTS)自监督表示学习模型无法同时捕获单个样本的时空耦合特征和样本间的不变性判别特征。为此设计了一种融合重构和对比的MTS表示学习模型(MTS-RC),该模型首先通过二进制噪声掩码方式对MTS样本进行数据增强,然后采用膨胀卷积和Transformer编码器分别提取MTS及其增强样本的局部上下文特征和局部上下文之间的长时依赖特征,最后由重构增强样本的掩码值捕获单个MTS样本的时空耦合特征,通过对比学习捕获MTS样本间的不变性判别特征。在多个MTS公开数据集上的分类实验结果表明,由MTS-RC所得表示向量训练的分类器准确率优于典型基线模型。消融实验结果也表明,所提模型中重构模块与对比模块相融合的设计能提高MTS表示向量的质量。

关键词：多维时间序列表示学习自监督学习重构对比学习

采用自适应背景聚类的激光雷达与相机外参标定优化方法

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仪器仪表学报 2023年第2期44卷 230-237页

作者：吴军袁少博祝玉恒郭润夏张晓瑜中国民航大学航空工程学院天津300000 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300000

针对在复杂外部环境下激光雷达外参标定过程中遇到的标定板三维点云提取不准确的问题,提出一种基于背景聚类的激光雷达和相机外参标定优化方法,避免了在整个三维点云中盲目检测标定板点云,而导致标定结果存在较大误差以及需要人工手动... 详细信息

针对在复杂外部环境下激光雷达外参标定过程中遇到的标定板三维点云提取不准确的问题,提出一种基于背景聚类的激光雷达和相机外参标定优化方法,避免了在整个三维点云中盲目检测标定板点云,而导致标定结果存在较大误差以及需要人工手动纠正错误特征点的问题。该方法利用无标定板的背景点云与有标定板的目标点云之间部分空间域内的密度差异性,通过自适应空间阈值模型获得标定板点云与背景点云之间的差异系数K,然后聚类两点云中的部分三维点,完成标定板的三维点云提取。实验证明,该方法可以在复杂环境中准确高效地提取标定板三维点云,从而提高激光雷达和相机外参标定的准确性,在此基础上点云正确投影比例可达97.43%,与对比方法相比投影误差降低25.33%左右。

关键词：激光雷达相机联合标定背景聚类点云配准优化

基于DA-BLSTM的轴承剩余使用寿命预测

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组合机床与自动化加工技术 2023年第2期 73-77页

作者：郭润夏刘殊彤中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300 中国民航大学中欧航空工程师学院天津300300

基于轴承维修保障的实际需求,以精确预测轴承剩余使用寿命(RUL)为目标,提出了一种深度学习网络框架,即DA-BLSTM。首先,提取了与轴承性能退化密切相关的15种时域和频域特征;然后,引入注意力机制并与双向长短期记忆网络(BLSTM)深度融合,... 详细信息

基于轴承维修保障的实际需求,以精确预测轴承剩余使用寿命(RUL)为目标,提出了一种深度学习网络框架,即DA-BLSTM。首先,提取了与轴承性能退化密切相关的15种时域和频域特征;然后,引入注意力机制并与双向长短期记忆网络(BLSTM)深度融合,设计了DA-BLSTM,其中输入注意力机制能够自适应地选取相关时域和频域特征,方向注意力机制用于分配BLSTM不同时间方向(前向、后向)隐藏状态的权重,得到精确的RUL预测结果。在PRONOSTIA平台的滚动轴承数据上进行实验验证,比较实验结果表明基于DA-BLSTM的预测方法具有更高的精度。

关键词：轴承剩余使用寿命特征提取注意力机制双向长短期记忆网络

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采用干涉条纹纹影法的轴对称温度场测量

光学精密工程 2023年第2期31卷 150-159页

作者：吴军宋丰成潘智祥张琛萍郭润夏张晓瑜中国民航大学航空工程学院天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

温度场作为一种状态监测参数,在大型工业装备状态监测领域有着广泛应用,纹影法作为一种流场可视化方法,是进行空间温度场测量的有效手段。传统纹影法一般通过直接测量光线偏折角重构空间折射率场,进而解算温度场,然而光线偏折角一般非... 详细信息

温度场作为一种状态监测参数,在大型工业装备状态监测领域有着广泛应用,纹影法作为一种流场可视化方法,是进行空间温度场测量的有效手段。传统纹影法一般通过直接测量光线偏折角重构空间折射率场,进而解算温度场,然而光线偏折角一般非常微小,直接测量会产生较大的测量误差。因此,本文提出一种采用干涉条纹的纹影偏折角放大方法,从而提高空间温度场重构精度。首先,测量激光通过双缝后将形成干涉条纹以代替传统背景纹影法的随机散斑图案;接着,通过视觉的方法测量干涉条纹穿越非均匀温度空间后所产生的条纹偏移,并基于该偏移量解算光线偏折角;然后,通过阿贝尔逆变换的方法解算空间折射率场的分布情况,进而获取空间温度场,最后,通过仿真与实验对本文所提方法的有效性及测量精度进而了验证。实验结果表明:与传统的背景纹影法相比,温度场重构误差下降约30%。本文所提的干涉条纹纹影法可有效提高纹影测量精度,拓展纹影温度测量的应用范围。

关键词：纹影法轴对称温度场干涉条纹激光诊断

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基于QAR数据的飞行环境风建模方法

兵器装备工程学报 2023年第5期44卷 200-206页

作者：刘家学陈田君宏郭润夏钱文高中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

针对传统环境风模型无法描述非Kolmogorov紊流和风向变化的问题,提出了基于QAR数据的环境风建模方法。将环境风模型划分为风向模块和风速模块。基于QAR数据分析风廓线系数和季节的相关性,建立了能描述平均风时空特性的平均风模型。基于D... 详细信息

针对传统环境风模型无法描述非Kolmogorov紊流和风向变化的问题,提出了基于QAR数据的环境风建模方法。将环境风模型划分为风向模块和风速模块。基于QAR数据分析风廓线系数和季节的相关性,建立了能描述平均风时空特性的平均风模型。基于Davenport功率谱形式拟合实测紊流功率谱,拟合结果表明实际紊流功率谱的标度指数在-1.98~1.13。分析风向和风速之间的相关性,考虑风向的变化特性,提出了基于马尔可夫过程的风向建模方法。基于以上模型进行了环境风模拟,并将模拟环境风引入飞行仿真实验中。实验结果表明,该方法能描述非Kolmogorov紊流和风向变化,且能实际应用于飞行仿真中。

关键词：风模型风廓线大气紊流功率谱马尔可夫过程