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基于改进STPA-DEMATEL的智能航电系统致因要素分析

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系统工程与电子技术 2024年第6期46卷 2023-2033页

作者：刘嘉琛董磊陈曦梁博尧王鹏中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学科技创新研究院天津300300

针对智能航电系统在非线性耦合运行场景下产生的预期功能安全(safety of the intended functionality,SOTIF)问题,提出一种将系统理论过程分析(systematic theory process analysis,STPA)与决策试验与评价实验法(decision-making trial and evaluation laboratory,DEMATEL)相结合的致因分析框架。首先,在定义系统级危险的基础上构建安全控制结构,识别其不安全控制行为并提取与智能化缺陷相关的STPA致因要素。接下来,引入毕达哥拉斯模糊加权平均算子和闵可夫斯基距离对传统DEMATEL方法进行优化,专家根据控制反馈回路对致因要素进行评价并计算其中心度与原因度。最后,分析STPA致因要素与SOTIF致因属性之间的映射关系,给出关键致因要素的风险减缓措施。以单一飞行员驾驶(single-pilot operation,SPO)模式下的虚拟驾驶员助理系统为例说明了所提方法的可行性与有效性。研究结果表明,改进的STPA-DEMATEL方法可以有效识别关键致因要素,且能够克服专家评价的模糊性与不确定性,为智能航电系统的安全性设计提供了参考依据。

关键词：智能航电系统单一飞行员驾驶系统理论过程分析决策试验与评价实验法毕达哥拉斯模糊理论致因分析

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基于有限谓词追踪的民机系统需求一致性检查方法

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系统工程与电子技术 2024年第1期46卷 205-218页

作者：王鹏岳舒婷张帆董磊中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300

针对民机安全关键系统在正向研发过程中,系统级需求的正确性难以在设计早期全部完成确认的问题,提出一种基于有限谓词追踪的功能需求一致性检查体系。首先,引入一阶逻辑中的谓词追踪,建立系统内部功能需求与交互功能需求形式化规约方法... 详细信息

针对民机安全关键系统在正向研发过程中,系统级需求的正确性难以在设计早期全部完成确认的问题,提出一种基于有限谓词追踪的功能需求一致性检查体系。首先,引入一阶逻辑中的谓词追踪,建立系统内部功能需求与交互功能需求形式化规约方法。其次,针对单条、多条需求内容正确性以及需求关系一致性,构建需求一致性检查形式化规约,开展需求自冲突、集冲突与需求关系一致性检验,并生成可解释的检查反例进行需求迭代。最后,以机载平视显示(head-up display,HUD)系统飞行信息符号生成与显示功能为例,验证该方法的正确性与有效性。研究结果表明,基于有限谓词追踪的功能需求一致性检查方法能够提高需求一致性检查效率、降低研发成本,为民机系统级需求确认提供支持。

关键词：需求一致性定理证明功能需求正确性一阶逻辑需求冲突

基于质量4.0的印制电路板智能缺陷检测研究

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系统工程与电子技术 2024年第5期46卷 1682-1690页

作者：刘虎沉李珂王鹤鸣施华同济大学经济与管理学院上海200092 上海电机学院材料学院上海201306

新一代信息技术的高速发展为制造业的转型与发展提供了机遇,同时也推动了制造质量管理方式的重大变革。本文结合制造业发展实际情况,概述了质量4.0的基本理论及关键技术,并进一步探讨了质量4.0的实施与落地应用。具体而言,将印制电路板(... 详细信息

新一代信息技术的高速发展为制造业的转型与发展提供了机遇,同时也推动了制造质量管理方式的重大变革。本文结合制造业发展实际情况,概述了质量4.0的基本理论及关键技术,并进一步探讨了质量4.0的实施与落地应用。具体而言,将印制电路板(printed circuit board,PCB)缺陷检测作为研究案例,设计了基于质量4.0的PCB智能缺陷检测方案,并提出了缺陷检测的5个关键评价标准;提出的检测方案可有效帮助PCB制造企业过滤缺陷假点、控制产品良率、获取缺陷解决建议,并为员工掌握专业检测技能提供学习和培训平台。本文旨在研究质量4.0环境下的智能缺陷检测及其PCB中的应用,以推动制造业质量管理数字化和智能化转型。

关键词：质量4.0 质量管理印制电路板制造缺陷检测智能制造

NACA0018风帆阵列帆间干扰及影响因素研究

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船舶力学 2024年第10期28卷 1472-1485页

作者：曾青松蔡薇武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心武汉理工大学海南研究院

风帆助航是船舶领域减少二氧化碳排放的有效方式之一。本文设计了一种由六面横截面为NACA0018翼型的硬帆组成的风帆阵列，采用数值仿真的方法，在迎风、侧风和顺风三种工况下分析了每面帆的升、阻力特性，通过与单帆对比，探究了帆间干... 详细信息

风帆助航是船舶领域减少二氧化碳排放的有效方式之一。本文设计了一种由六面横截面为NACA0018翼型的硬帆组成的风帆阵列，采用数值仿真的方法，在迎风、侧风和顺风三种工况下分析了每面帆的升、阻力特性，通过与单帆对比，探究了帆间干扰对风帆推进性能的影响规律。将实验设计法与方差分析法相结合，评估了多个独立几何参数对风帆阵列推进性能的影响水平。结果表明，独立参数的显著性水平高度依赖于表观风向，并且通过改变风帆布局和采用非一致攻角，可获得比单一攻角时更好的推进性能。该研究有助于寻找影响多帆推进系统推力性能的主要参数，为多帆推进的全局化操纵提供数据支持。

关键词：风帆推进数值仿真实验设计方差分析

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铝锂合金压铆壁板残余应力与疲劳性能分析

稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 474-482页

作者：丁坤英杨翼飞张涛郭万森中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室天津300300

作为新型轻质合金材料,铝锂合金已被广泛应用于飞机蒙皮、壁板等结构的制造。飞机蒙皮与壁板之间通过自动压铆的方式进行连接,压铆后孔周残余应力的分布形式与压铆结构的疲劳性能息息相关。本研究使用ABAQUS软件建立了2060-T8铝锂合金... 详细信息

作为新型轻质合金材料,铝锂合金已被广泛应用于飞机蒙皮、壁板等结构的制造。飞机蒙皮与壁板之间通过自动压铆的方式进行连接,压铆后孔周残余应力的分布形式与压铆结构的疲劳性能息息相关。本研究使用ABAQUS软件建立了2060-T8铝锂合金壁板压铆过程的有限元模型,通过有限元分析发现了压铆后铆孔壁面上的残余应力由靠近镦头处到靠近钉头处逐渐降低的分布规律。随着压铆力由28.5 k N增大至46 k N,铆钉材料为2117-T4的压铆壁板孔壁平均残余应力提高了0.33倍,残余应力沿壁板厚度上分布的均匀度提升1.8倍;铆钉材料为7050-T73的压铆壁板孔壁平均残余应力提高0.58倍,残余应力沿壁板厚度上分布的均匀度提升1.84倍。疲劳裂纹萌生于铆接下板孔壁附近,随着压铆力由32.5 k N增大至42 k N,铆钉材料为2117-T4的压铆壁板疲劳寿命提升了0.31~0.8倍,铆钉材料为7050-T73的压铆壁板疲劳寿命提升0.06~1.61倍。相比于铆钉材料为7050-T73的压铆壁板,相同工艺条件下铆钉材料为2117-T4的压铆壁板疲劳寿命提升0.12~0.44倍。

关键词：自动压铆有限元分析残余应力疲劳性能

碳排放权交易试点政策的减排效应分析——基于碳排放量和碳排放效率的视角

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系统工程理论与实践 2024年第9期44卷 2838-2858页

作者：蔡俊骆丹娜萧莘玥华中科技大学管理学院浙江大学经济学院上海财经大学经济学院

准确刻画碳排放效率和正确评价碳交易政策对实现“双碳”目标具有重要的理论和实践意义.本文基于改进的随机前沿模型和双重差分模型,收集了2003–2019年30个省(市)的能源消耗及经济投入产出的面板数据,并测算了碳排放权交易政策对试点... 详细信息

准确刻画碳排放效率和正确评价碳交易政策对实现“双碳”目标具有重要的理论和实践意义.本文基于改进的随机前沿模型和双重差分模型,收集了2003–2019年30个省(市)的能源消耗及经济投入产出的面板数据,并测算了碳排放权交易政策对试点省份碳排放量和碳排放效率的影响及作用机理.实证研究发现,碳排放权交易政策可以降低试点地区4.4%的碳排放量,提高试点地区10.4%的碳排放效率,有助于推动实现“双碳”目标.机制分析表明,碳交易政策通过降低能源消耗量、调整能源结构和限制重点行业(如水泥)产能来减少碳排放量和提高碳排放效率;然而该政策并没有显著促进企业低碳技术的研发.异质性分析结果显示,在碳排放权试点政策的实施中,交易价格具有调节作用,即价格越高,减碳效果越显著.这些发现为全国范围内推广碳排放权交易政策提供了重要启示,对实现“双碳”目标具有较高的参考价值.

关键词：碳交易市场试点碳减排效应碳排放效率随机前沿分析双重差分模型

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基于危险天气不确定性的最小风险路径规划方法

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工程科学学报 2024年第5期46卷 887-896页

作者：王岩韬赵昕颐中国民航大学国家空管运行安全技术重点实验室天津300300

为降低飞行过程中遭遇危险天气的概率,同时避免大范围绕飞导致的路径与耗油增加,针对航路中的雷暴、积冰和颠簸天气,使用数值预报和概率预报,面向航前飞行计划,提出一种基于危险天气不确定性的最小风险路径规划方法.首先,基于概率预报... 详细信息

为降低飞行过程中遭遇危险天气的概率,同时避免大范围绕飞导致的路径与耗油增加,针对航路中的雷暴、积冰和颠簸天气,使用数值预报和概率预报,面向航前飞行计划,提出一种基于危险天气不确定性的最小风险路径规划方法.首先,基于概率预报数据使用配料法和C-F模型计算雷暴发生概率,基于数值预报数据计算积冰预测指数和颠簸预测指数;然后,融合多类型危险天气,提出一种具备风险标识的栅格化地图;在此基础上,改进传统路径最短的规划算法,构建以风险最小化为目标的Dijkstra和A^(*)算法;最后,使用2023年4月3日华中地区强对流天气预测数据建立风险地图,使用上述改进算法与传统Dijkstra、A^(*)和RRT算法进行路径规划并对比分析.结果表明,传统Dijkstra和A^(*)算法可计算得到最短飞行路径,而改进的A^(*)算法可计算得到总风险最小路径;若综合考虑飞行风险与路径长度,改进的Dijkstra算法最为适合.

关键词：危险天气概率预报不确定性推理飞行路径规划风险最小化

中国城乡交错带土壤-农作物重金属污染的Meta分析

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环境科学 2024年第8期45卷 4766-4779页

作者：白宗旭杨雳王宏蕾陈涛西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100 农业农村部西北植物营养与农业环境重点实验室杨凌712100

受人类活动的影响,城乡交错带农田土壤重金属污染问题十分突出.准确掌握城乡交错带土壤-农作物重金属的污染特征,对保障食品安全与促进社会可持续发展具有重要意义.现有的农田土壤重金属污染研究大多基于小尺度、小范围实地监测,已有的... 详细信息

受人类活动的影响,城乡交错带农田土壤重金属污染问题十分突出.准确掌握城乡交错带土壤-农作物重金属的污染特征,对保障食品安全与促进社会可持续发展具有重要意义.现有的农田土壤重金属污染研究大多基于小尺度、小范围实地监测,已有的全国尺度研究并不能很好地反映出城乡交错带这一特殊界面的污染特点.通过收集整理已公开发表文献,基于Meta分析探究了中国城乡交错带土壤-农作物系统的重金属污染现状,在此基础上对特定地区主要作物重金属的人类健康风险进行评估.结果显示,我国城乡交错带农田土壤重金属累积显著,其中Cd(I_(geo)=0.89)污染最为突出,其空间分异特征明显;从不同耕地类型来看,水田和水浇地更易发生重金属积累;从不同城市等级来看,中、小城市的土壤重金属累积较为突出;对于城乡交错带农作物而言,Pb和Cd的超标率在水稻(39.64%和28.25%)和小麦(42.72%和27.72%)中最高;作物重金属健康风险评估结果显示,Cd是构成人体健康风险的主要元素,且对儿童和成人构成一定的非致癌风险和不可接受的致癌风险.

关键词：城乡交错带土壤农作物重金属 Meta分析

基于改进SBR的舰船SAR成像快速仿真计算方法

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电子学报 2024年第2期52卷 602-613页

作者：章琪琪张寅范君杰夏翀翔闫钧华南京航空航天大学空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室江苏南京211106 南京航空航天大学航天学院江苏南京211106 上海卫星工程研究所上海200240

针对SAR(Synthetic Aperture Radar)舰船成像仿真应用中电磁散射特性计算效率低下的问题,在现有SBR(Shooting and Bouncing Rays)算法的基础上,本文提出两方面改进.一是基于叶节点空间邻域编码搜索的射线管相交面元检测算法,通过只追踪... 详细信息

针对SAR(Synthetic Aperture Radar)舰船成像仿真应用中电磁散射特性计算效率低下的问题,在现有SBR(Shooting and Bouncing Rays)算法的基础上,本文提出两方面改进.一是基于叶节点空间邻域编码搜索的射线管相交面元检测算法,通过只追踪射线管中心射线并搜索叶节点空间周围潜在相交面元,在有效提升相交检测速度的同时避免遗漏相交面元;二是射线管三角剖分快速分裂算法,将射线管和相交面元投影至射线管虚拟孔径面,利用Delaunay三角剖分算法自适应地将射线管快速分裂成连续的子射线管.对典型舰船目标进行RCS(Radar Cross Section)计算及SAR成像仿真实验,结果表明,在保证计算精度的前提下,本文方法计算效率比Kd树(K-dimension tree)加速SBR方法提升14倍以上,比经典自适应射线管分裂SBR方法提升3倍以上,计算效率显著提高.

关键词： SAR成像仿真 SAR回波仿真舰船RCS计算弹跳射线法自适应射线管分裂