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一种基于图注意力机制的威胁情报归因方法

北京航空航天大学学报 2024年第7期50卷 2293-2303页

作者：王婷严寒冰郎波北京航空航天大学计算机学院北京100191 国家计算机网络应急技术处理协调中心北京100029

威胁情报关联分析已成为网络攻击溯源的有效方式。从公开威胁情报源爬取了不同高级持续性威胁(APT)组织的威胁情报分析报告,并提出一种基于图注意力机制的威胁情报报告归类的方法,目的是检测新产生的威胁情报分析报告类别是否为已知的... 详细信息

威胁情报关联分析已成为网络攻击溯源的有效方式。从公开威胁情报源爬取了不同高级持续性威胁(APT)组织的威胁情报分析报告,并提出一种基于图注意力机制的威胁情报报告归类的方法,目的是检测新产生的威胁情报分析报告类别是否为已知的攻击组织,从而有助于进一步的专家分析。通过设计威胁情报知识图谱,提取战术和技术情报,对恶意样本、IP和域名进行属性挖掘,构建复杂网络,使用图注意力神经网络进行威胁情报报告节点分类。评估表明:所提方法在考虑类别分布不均衡的情况下,可以达到78%的准确率,达到对威胁情报报告所属组织进行有效判定的目的。

关键词：威胁情报高级持续性威胁组织知识图谱图注意力机制攻击溯源

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基于射流飞控技术的环量控制阶段数值研究

清华大学学报（自然科学版） 2024年第2期64卷 346-357页

作者：王睿雯毕殿方黄旭东清华大学航天航空学院北京100084

环量控制技术通过调节射流喷气量实现翼型气动性能的提升,在Coanda效应作用下,翼型环量会发生改变,且尾缘后流场出现分离。目前环量控制的分离位置与射流位置、射流高度及射流强度的关系尚不明确。该文主要研究了Coanda效应对流场分布... 详细信息

环量控制技术通过调节射流喷气量实现翼型气动性能的提升,在Coanda效应作用下,翼型环量会发生改变,且尾缘后流场出现分离。目前环量控制的分离位置与射流位置、射流高度及射流强度的关系尚不明确。该文主要研究了Coanda效应对流场分布及升阻力特性的影响,并对环量控制的不同控制阶段进行了分析。首先,对NACA0012标准翼型进行尾缘修型,改变尾缘曲率和喷口高度等参数,验证环量控制的有效性;其次,在考虑攻角、动量系数、射流速度3个关键参数的情况下,引入Coanda偏转角,揭示了环量控制的Coanda效应的触发及抑制机理;最后,对NACA0012修型翼型和CC-E0020EJ环量控制翼型提出了分离预测思路。针对环量控制技术中2个控制阶段,通过推阻分解法对升力、阻力进行解构,解释了尾缘后流场分离与再附的超临界现象,提出了分离区域的分析方法。结果表明:Coanda偏转角可以作为动量系数与升力系数的物理判据,翼型下表面的压力损失导致超环量阶段的射流效率降低。

关键词：环量控制 Coanda效应失速特性射流飞行控制气动增升

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基于对偶四元数的多体系统动力学建模和控制

力学学报 2024年第7期56卷 2091-2102页

作者：王培栋王天舒清华大学航天航空学院北京100084

空间机械臂的在轨作业是当前空间在轨服务中应用最为广泛的技术之一,然而,机械臂在操作过程中漂浮基座与臂体之间的位姿耦合效应极为显著,这给控制系统设计带来了新挑战.针对多刚体系统的位姿一体化建模与控制问题,文章改进了基于对偶... 详细信息

空间机械臂的在轨作业是当前空间在轨服务中应用最为广泛的技术之一,然而,机械臂在操作过程中漂浮基座与臂体之间的位姿耦合效应极为显著,这给控制系统设计带来了新挑战.针对多刚体系统的位姿一体化建模与控制问题,文章改进了基于对偶四元数的位姿一体化建模和控制方法,使之可以应用于多刚体系统.该方法不仅能够精确描述复杂的力学关系,还能够在统一的数学框架中有效地处理位姿耦合问题,这为后续设计姿轨一体化的控制系统提供了极大的便利.首先,基于铰链模型建立了对偶四元数形式的铰链和臂体之间的速度和加速度递推关系,然后,利用铰链和臂体间力-力矩传递关系建立了递推形式的逆向动力学方程,为了便于控制系统设计与分析,随后推导建立了矩阵形式的位姿一体化的正向动力学方程.然后针对推进器和控制力矩陀螺讨论了具体的执行机构的动力学建模问题,并分别讨论了机械臂和漂浮基座的位姿一体化控制问题.最后,对一个6自由度机械臂和漂浮基座的组合体进行了动力学建模和控制仿真,动力学仿真的结果证明了所提动力学建模方法的正确性,控制仿真表明控制系统能较快地抵消机械臂运动对基座产生的干扰力和干扰力矩,证明了所提控制方法的有效性和可行性.

关键词：多刚体动力学对偶四元数一体化控制空间机械臂漂浮基座

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基于节点特征对抗性攻击的图对比学习鲁棒性验证

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第1期64卷 13-24页

作者：邢宇杰王啸石川黄海崔鹏北京邮电大学计算机学院北京100876 北京航空航天大学软件学院北京102206 清华大学计算机科学与技术系北京100084

最近的许多工作已经表明图神经网络在面对图结构扰动以及节点特征扰动的对抗攻击时表现出非鲁棒性,其预测结果可能是不可靠的,图对比学习方法中也存在这一问题。然而已有的鲁棒性测度方法通常与攻击算法、数据标签以及下游任务相关,这... 详细信息

最近的许多工作已经表明图神经网络在面对图结构扰动以及节点特征扰动的对抗攻击时表现出非鲁棒性,其预测结果可能是不可靠的,图对比学习方法中也存在这一问题。然而已有的鲁棒性测度方法通常与攻击算法、数据标签以及下游任务相关,这些在自监督设置下图对比学习的鲁棒性测度中是应当尽量避免的。该文提出了基于节点特征对抗性攻击的图对比学习鲁棒性验证算法,来验证节点特征扰动下的图卷积网络的鲁棒性。考虑到图对比学习模型中正负例对的特性,将图对比学习鲁棒性验证问题定义为对抗样本与目标节点及其负例之间相似度比较的问题,并将该问题形式化建模为一个动态规划问题,从而解决了对攻击算法、数据标签以及下游任务的依赖问题。为了求解该动态规划问题,针对图数据通常采用的二元特征,设计了相应的扰动空间;考虑到图对比学习中负例样本空间过大的挑战,设计了负例样本采样策略来提升求解问题的效率;由于二元离散特征和非线性激活函数使得动态规划问题难于求解,对它们分别采用放松到连续数据域和非线性激活放松的方式,并采用寻找对偶问题的方式进一步提高求解效率。通过充分的实验说明了所提出的图对比学习鲁棒性验证算法的有效性;同时验证了针对特定攻击算法设计的图对比学习模型的鲁棒性不具有可泛化性,面对其他的攻击算法可能表现得更加脆弱;还通过参数实验说明了设计的负例样本采样策略是合理的。

关键词：图对比学习图卷积网络鲁棒性验证对抗攻击对抗训练

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流场波系引导的三维消波翼优化设计方法

航空学报 2024年第6期45卷 183-197页

作者：戴今钊陈海昕清华大学航天航空学院北京100084

为提升高超声速飞行器的升阻比,一种重要设计思想是让飞行器各组件的激波、膨胀波产生有利的相互作用,获得增升、减阻的效果。基于上述设计思想的高升阻比构型通常根据无黏二维/轴对称流场的激波-膨胀波关系设计。由于三维效应与空气黏... 详细信息

为提升高超声速飞行器的升阻比,一种重要设计思想是让飞行器各组件的激波、膨胀波产生有利的相互作用,获得增升、减阻的效果。基于上述设计思想的高升阻比构型通常根据无黏二维/轴对称流场的激波-膨胀波关系设计。由于三维效应与空气黏性的影响,其实际性能相比理想设计性能往往存在较明显的退化。针对上述问题,提出流场波系引导的优化设计方法。不同于以气动性能指标为目标的传统优化方法,该方法以设计流场的波系形态为目标引导几何参数的优化方向。设计方法在一种主翼、上翼产生有利干扰的三维消波翼的设计中得到应用验证。通过将优化构型的流场、气动性能与根据二维无黏方法设计的初始构型对比,证明了优化设计方法的有效性。通过与菱形翼对比,验证了消波翼在设计工况下相比于常规构型的升阻比优势。

关键词：优化设计消波高超声速高升阻比气动布局

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蛇形管内燃油变物性流动换热特性数值模拟

清华大学学报（自然科学版） 2024年第2期64卷 337-345页

作者：李玉王相钦闵敬春清华大学航天航空学院北京100084

蛇形管空油换热器可用于航空发动机的冷却,该文通过数值模拟研究了蛇形管内航空煤油的流动换热特性,分析了燃油入口流速、管壁温及蛇形管直管段长度对流动换热的影响,对比了直管段与弯管段、常物性与变物性下流动换热特性的差异。综合... 详细信息

蛇形管空油换热器可用于航空发动机的冷却,该文通过数值模拟研究了蛇形管内航空煤油的流动换热特性,分析了燃油入口流速、管壁温及蛇形管直管段长度对流动换热的影响,对比了直管段与弯管段、常物性与变物性下流动换热特性的差异。综合考虑换热器的紧凑度及燃油流过换热器时可能发生结焦,蛇形管内径取值2.0 mm,另外燃油流过蛇形管时被加热,温度可以升高数百摄氏度,燃油物性将会产生剧烈变化,因此本研究特别关注蛇形细管内燃油的变物性流动换热特性。研究结果表明:弯管段的对流换热系数明显高于直管段,但同时弯管段压降也显著增大;变物性的对流换热系数明显高于常物性,而变物性的压损明显低于常物性;变物性时管壁温对流动换热特性的影响较为显著,而直管段长度对流动换热特性的影响相对较弱。

关键词：蛇形管航空煤油变物性流动换热数值模拟

弹性飞行器飞行动力学建模与刚柔耦合阶次分析

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宇航学报 2024年第2期45卷 240-249页

作者：安阳王天舒清华大学航天航空学院北京100084

基于虚功率原理与混合坐标法,建立了弹性飞行器的飞行动力学模型。发现了附加在弹性结构上的部件会对飞行器姿轨运动与结构振动产生影响,从而给出了耦合系数与模态质量的修正项。定义了描述弹性变形项保留程度的刚柔耦合阶次,并以由弹... 详细信息

基于虚功率原理与混合坐标法,建立了弹性飞行器的飞行动力学模型。发现了附加在弹性结构上的部件会对飞行器姿轨运动与结构振动产生影响,从而给出了耦合系数与模态质量的修正项。定义了描述弹性变形项保留程度的刚柔耦合阶次,并以由弹性本体和刚体舵面组成的刚柔耦合多体系统为例,通过对比不同刚柔耦合阶次下动力学模型的时域响应与保守系统的动量计算结果,分析了动力学模型及动量公式中弹性变形项的保留阶次对动力学响应及动量计算精度的影响。揭示了传统模型忽略弹性变形高阶项可能导致的误差水平,为弹性飞行器动力学模型的简化与验证提供了参考。

关键词：弹性飞行器耦合动力学刚柔耦合阶次虚功率原理混合坐标法

固体火箭发动机三维装药的逆向设计与形状优化

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航空学报 2024年第11期45卷 196-214页

作者：李文韬何允钦李文博张艺仪梁国柱北京航空航天大学宇航学院北京102206 清华大学航天航空学院北京100084

固体火箭发动机装药逆向设计是指寻求最优的装药形状以匹配给定的内弹道性能曲线,可用于指导新型装药的设计。装药逆向设计正从尺寸优化阶段迈向形状优化与拓扑优化阶段。形状优化问题往往自由度大且高度非线性,这就对燃面退移的计算效... 详细信息

固体火箭发动机装药逆向设计是指寻求最优的装药形状以匹配给定的内弹道性能曲线,可用于指导新型装药的设计。装药逆向设计正从尺寸优化阶段迈向形状优化与拓扑优化阶段。形状优化问题往往自由度大且高度非线性,这就对燃面退移的计算效率提出了极高的要求,而现有的椭圆算法难以满足需要。为此有必要开发燃面退移的高效椭圆算法,并将其应用于三维装药的逆向设计。首先,将程函方程线性化,推导出亥姆霍兹方程和泊松方程,形成了一系列求解燃面退移的快速热传导(Fast Heat Conduction,FHC)方法。其中f-FHC方法采用空腔体积分数分布来描述不规则装药,使用LDL分解法求解线性方程组,实现了“一次分解,处处回代”,显著提高了计算效率。然后,系统地分析了三维装药逆向设计的关键问题,包括目标函数的选取、待优化自变量的取值范围、孤立孔洞识别、浇铸工艺性要求等。运用进化神经网络方法开发了装药逆向智能设计(Grain Reverse and Intelligent Design,GRID)系统。计算结果表明,fFHC方法可以将三维装药燃面退移的计算时间缩短至1 s以内。以双推力装药的燃面变化规律或内弹道性能曲线为目标,GRID系统成功设计出含有复杂三维内孔的新型装药。所得装药符合浇铸工艺条件,芯模可采用3D打印工艺制造。所提出的算法和开发的软件系统可以为新型装药的设计提供支撑。

关键词：固体火箭发动机装药逆向设计形状优化拓扑优化燃面退移程函方程进化神经网络

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连续小推力轨迹优化间接法研究进展综述

宇航学报 2024年第7期45卷 995-1007页

作者：武迪郭祥蒋方华宝音贺西李俊峰清华大学航天航空学院北京100084

针对空间探测中连续小推力轨迹优化,总结了间接法在最优控制理论、初值估计和同伦延拓方法等方面的研究进展。首先介绍了连续小推力轨迹优化问题的建模及其相应的最优控制问题的状态方程、约束方程和性能指标,对比了两类主要优化方法,... 详细信息

针对空间探测中连续小推力轨迹优化,总结了间接法在最优控制理论、初值估计和同伦延拓方法等方面的研究进展。首先介绍了连续小推力轨迹优化问题的建模及其相应的最优控制问题的状态方程、约束方程和性能指标,对比了两类主要优化方法,即直接法和间接法的求解思路与优缺点。随后总结了轨迹优化初步设计、间接法初值估计以及同伦延拓方面的研究进展,探讨了智能优化和深度学习在轨迹优化间接法中的应用,进一步结合当前大规模任务规划、实时最优控制等需求讨论了间接法的应用。最后,对连续小推力轨迹优化间接法的发展展望进行了总结。

关键词：空间探测连续推力间接法打靶法初值估计同伦延拓