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基于惯性/天文深度融合的跨域飞行器异构多源组合导航方法

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航空学报 2024年

作者：张新睿熊智华冰康骏何辉宇南京航空航天大学自动化学院导航研究中心南京航空航天大学航天学院

我国计划到2045年实现地面与轨道间以及轨道与轨道间的航班化航天运输。跨域飞行器因其具有的跨速域、跨空域、跨介质域能力，可实现航班化天地往返运输，其特殊的战略价值已经受到各国的高度重视。跨域飞行器飞行过程中需要经历多个高... 详细信息

我国计划到2045年实现地面与轨道间以及轨道与轨道间的航班化航天运输。跨域飞行器因其具有的跨速域、跨空域、跨介质域能力，可实现航班化天地往返运输，其特殊的战略价值已经受到各国的高度重视。跨域飞行器飞行过程中需要经历多个高速、复杂的飞行阶段，对导航系统的可靠性和安全性提出了更高要求。因此，亟需发展面向航班化航天运输的跨域飞行器自主导航方法，提升跨域飞行器自主导航能力。针对这一问题，提出了一种基于惯性/天文深度融合的跨域飞行器异构多源组合导航方法，以解决跨域飞行器在实现航班化航天运输中的自主导航问题。结果表明，所提方法能够充分利用惯性导航和天文导航优势互补的特点，对导航误差进行修正，有效提升跨域飞行器导航系统在复杂飞行环境下的输出精度和可靠性，保证跨域飞行器导航系统的安全可靠运行，提升其全飞行阶段中导航系统信息无缝融合能力，为实现航班化航天运输的构想进行技术积累。

关键词：跨域飞行器天文导航性能评估信息深度融合导航系统

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基于极性转换的航空交直流共地整流电源

航空学报 2024年第13期45卷 356-365页

作者：刘海春李阳谢少军南京航空航天大学自动化学院南京210016 航空工业金城南京机电液压工程研究中心南京211106

在航空交直流共地混合供电系统中,对飞机交流发电机产生的三相交流电进行整流可得到高压直流电。针对目前航空领域中常用的多脉冲变压整流器(TRU)和高频隔离整流器存在功率密度较低和可靠性较差等问题,提出了一种非隔离型整流器方案,该... 详细信息

在航空交直流共地混合供电系统中,对飞机交流发电机产生的三相交流电进行整流可得到高压直流电。针对目前航空领域中常用的多脉冲变压整流器(TRU)和高频隔离整流器存在功率密度较低和可靠性较差等问题,提出了一种非隔离型整流器方案,该方案由非隔离的自耦多脉冲整流器和非隔离型双极-单极直流变换器构成。分析了新型整流方案的结构特点,提出了一种非隔离型双极-单极转换软开关直流变换器拓扑及协同控制策略。通过仿真和实验验证了该变换器可实现高功率因数整流,且具有良好的输出特性。相比于现有的航空大功率整流器,该变换器具有更高的工作可靠性和功率密度。

关键词：航空电源整流器非隔离型变换器单双极性转换协同控制策略

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微半球陀螺交直流混合电压切换驱动方法研究

电子测量技术 2024年第1期47卷 55-62页

作者：张林李荣冰徐菁李忠良南京航空航天大学自动化学院导航研究中心南京211106

微半球谐振陀螺的标度因数受阻尼不均匀程度和幅值控制精度影响,保证陀螺结构高度对称性的同时,驱动模态幅值控制精度也尤为重要。针对常见一倍频、1/2倍频电压驱动方式存在同频驱动噪声干扰和补偿相位延时导致微半球谐振陀螺驱动模态... 详细信息

微半球谐振陀螺的标度因数受阻尼不均匀程度和幅值控制精度影响,保证陀螺结构高度对称性的同时,驱动模态幅值控制精度也尤为重要。针对常见一倍频、1/2倍频电压驱动方式存在同频驱动噪声干扰和补偿相位延时导致微半球谐振陀螺驱动模态幅值控制精度较低,标度因数稳定性不足等问题,由于起振后陀螺等效驱动形式变化,基于微谐振子电压驱动原理构建了稳幅阶段微谐振子动态振动模型,提出了一种用于稳幅阶段的同相位二倍频电压驱动方式,设计了一种用于陀螺模态控制的交直流混合电压切换驱动方法,避免了相位补偿和同频驱动引起的幅值波动干扰。最后经力平衡模式仿真试验对比验证,混合电压切换驱动方法下驱动模态幅值控制精度提升5.882%,陀螺仪标度因数稳定性提高6.625%。

关键词：微型半球谐振陀螺电压驱动变频控制简谐振动谐振频率

基于信号分离的扩展频谱时域反射法盲区消除研究

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仪器仪表学报 2024年

作者：陈洪圳王莉徐昊杨善水南京航空航天大学自动化学院

扩展频谱时域反射法进行线缆故障检测时，因检测盲区的存在而难以对近距离故障有效识别，这不仅减小了检测范围，也限制了其在实际应用中的广泛性。本文针对该方法中的盲区问题，深入分析盲区产生的机理，提出了一种基于信号分离的盲区... 详细信息

扩展频谱时域反射法进行线缆故障检测时，因检测盲区的存在而难以对近距离故障有效识别，这不仅减小了检测范围，也限制了其在实际应用中的广泛性。本文针对该方法中的盲区问题，深入分析盲区产生的机理，提出了一种基于信号分离的盲区消除方法。该方法基于入射信号与反射信号线性叠加的特性，通过数字信号处理中的减法运算，有效地实现了两者的分离，使得在盲区内准确地识别反射信号，提取故障信息。本方法通过数字信号处理技术来消除盲区，避免了硬件平台的改动，算法简单，易实现，适应场景广泛。实验结果显示，在中心频率为62.5 MHz的检测系统中，使用本方法进行开路和短路故障在线检测，其最大绝对误差仅为0.16 m，充分验证了所提方法的有效性和实用性。

关键词：线缆检测扩展频谱时域反射法盲区信号分离

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基于数字孪生的移动机器人虚实定位补偿研究

电光与控制 2024年

作者：慕佳伟王从庆陈威沈佳瑜南京航空航天大学自动化学院

随着移动机器人应用的不断拓展，精确定位和定向已成为实现自主导航与控制的关键技术。然而由于环境复杂性和传感器误差等因素的影响，移动机器人的位姿估计存在一定偏差。为此，本文以ROS系统为基础搭建了移动机器人数字孪生系统，并... 详细信息

随着移动机器人应用的不断拓展，精确定位和定向已成为实现自主导航与控制的关键技术。然而由于环境复杂性和传感器误差等因素的影响，移动机器人的位姿估计存在一定偏差。为此，本文以ROS系统为基础搭建了移动机器人数字孪生系统，并在该系统下提出了一种虚实定位误差补偿方法。针对虚实映射过程中存在的定位误差，设计了一种基于自适应遗传算法的预测优化控制器（AGA-POC），以发布控制指令的方式驱动被控对象实现对定位误差的补偿。实验结果表明，相较于MPC补偿，移动机器人的位姿误差和运行轨迹偏差在本文提出的补偿策略下分别降低了60.43%和35.66%，轨迹相似度和控制器的响应速率分别提升了69.28%和71.14%，先后从位姿精度、轨迹准确度、控制器响应速率三个方面验证了该补偿策略的可行性与有效性。

关键词：移动机器人数字孪生系统定位误差 AGA-POC 补偿策略

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基于数字孪生的移动机器人虚实定位补偿研究

电光与控制 2024年第11期 68-74页

作者：慕佳伟王从庆陈威沈佳瑜南京航空航天大学自动化学院

随着移动机器人应用的不断拓展，精确定位和定向已成为实现自主导航与控制的关键技术。然而，由于环境复杂性和传感器误差等因素的影响，移动机器人的位姿估计会存在一定偏差。为此，以ROS系统为基础搭建了移动机器人数字孪生系统，并... 详细信息

随着移动机器人应用的不断拓展，精确定位和定向已成为实现自主导航与控制的关键技术。然而，由于环境复杂性和传感器误差等因素的影响，移动机器人的位姿估计会存在一定偏差。为此，以ROS系统为基础搭建了移动机器人数字孪生系统，并在该系统下提出了一种虚实定位误差补偿方法。针对虚实映射过程中存在的定位误差，设计了一种基于自适应遗传算法的预测优化控制器(AGA-POC),以发布控制指令的方式驱动被控对象实现对定位误差的补偿。实验结果表明，相较于MPC补偿，移动机器人的位姿误差和运行轨迹偏差在所提的补偿方法下分别降低了60.43%和35.66%,轨迹相似度和控制器的响应速率分别提升了69.28%和71.14%,先后从位姿精度、轨迹准确度、控制器响应速率3个方面验证了该补偿方法的可行性与有效性。

关键词：移动机器人数字孪生系统定位误差 AGA-POC 补偿策略

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基于单目视觉的散堆铆钉识别与定位技术

计算机集成制造系统 2024年第2期30卷 424-434页

作者：喻强庄志炜田威李鹏程南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

针对自动送钉过程中散堆铆钉识别与定位困难的问题,提出一种基于单目视觉的识别与定位方法。通过研究铆钉的反射光强获得钉杆的灰度分布规律,以参数化的方式构造了铆钉模板,并提出基于灰度匹配的铆钉识别算法。将单目视觉与激光位移传... 详细信息

针对自动送钉过程中散堆铆钉识别与定位困难的问题,提出一种基于单目视觉的识别与定位方法。通过研究铆钉的反射光强获得钉杆的灰度分布规律,以参数化的方式构造了铆钉模板,并提出基于灰度匹配的铆钉识别算法。将单目视觉与激光位移传感器结合获取铆钉的空间位置,同时为解决单目视觉在测量不同深度下的铆钉位置存在原理性误差的问题,研究了一种重复定位拍照的测量方法,使真空吸嘴与钉杆中心的最大位置偏差由7.86 mm降低到0.87 mm。实验表明,灰度匹配算法的铆钉识别准确率在85%以上,并能适应30%~70%的照明亮度变化。使用该方法的机器人抓钉节拍最长为3.32 s,可留有充足的时间将铆钉输送至自动钻铆设备,满足自动钻铆设备的需求。

关键词：单目视觉铆钉识别模板匹配位置测量自动送钉

基于小波分析和卷积神经网络的滚动轴承早期故障告警方法

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航空动力学报 2024年第9期39卷 35-46页

作者：刘西洋陈果尉询楷刘曜宾王浩贺志远南京航空航天大学民航学院南京211106 南京航空航天大学通用航空与飞行学院江苏溧阳213300 北京航空工程技术研究中心北京100076

针对航空发动机主轴承状态监测中存在的真实故障样本难以获取、变工况通用告警阈值难以界定以及早期微弱故障难以识别问题,提出一种滚动轴承早期故障通用告警方法。该方法仅基于正常样本训练卷积神经网络,依靠退化数据与正常数据间的特... 详细信息

针对航空发动机主轴承状态监测中存在的真实故障样本难以获取、变工况通用告警阈值难以界定以及早期微弱故障难以识别问题,提出一种滚动轴承早期故障通用告警方法。该方法仅基于正常样本训练卷积神经网络,依靠退化数据与正常数据间的特征距离来构造演化状态指示器,并基于训练标签实现不同工况数据告警阈值的统一,同时利用小波频带包络信号对早期高频故障的敏感性实现提前预警;然后,基于拉依达准则划分演化阶段,确定退化与失效阈值;最后基于粒子滤波对剩余寿命进行了逐步跟踪预测。3组试验结果证明,基于不同故障试验数据的小波分析和卷积神经网络(Wavelet-CNN)特征,其退化阈值与失效阈值能被归一化在0.6和1.0附近,且对退化开始时间的预测较非小波方法分别提前13.01%、 12.33%及13.70%。

关键词：滚动轴承通用诊断早期预警深度学习小波分析

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异质性政策组合对新能源汽车产业发展的影响效应分析

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中国管理科学 2024年

作者：周德群程雪熠王群伟虞先玉南京航空航天大学经济与管理学院南京航空航天大学能源软科学研究中心

发展新能源汽车产业是国家实现“双碳”目标的重要途径之一。国家相继出台财政补贴、双积分、车辆购置税减免和配套设施建设等异质性激励政策，支撑新能源汽车产业的健康发展。针对多维异质性政策该如何组合才能最大化政策效应的焦点问... 详细信息

发展新能源汽车产业是国家实现“双碳”目标的重要途径之一。国家相继出台财政补贴、双积分、车辆购置税减免和配套设施建设等异质性激励政策，支撑新能源汽车产业的健康发展。针对多维异质性政策该如何组合才能最大化政策效应的焦点问题，本研究构建了由全排列政策组合情景分析、三方主体演化博弈分析、系统动力学仿真分析和交互式敏感分析组成的四层分析框架，分析财政补贴、双积分、车辆购置税减免和配套设施建设等异质性政策全排列组合对新能源汽车产业发展的影响效应。研究发现：（1）仅作用于生产或消费某一端的两政策联合实施时，只能起到对该生产端或该消费端的促进推动作用，互补性的多元化政策组合产生更显著的政策效应；（2）双积分、车辆购置税减免和配套设施建设等非补贴型政策组合可以逐渐替代补贴型政策，在补贴型政策退坡的情况下非补贴型政策能有效地发挥引导新能源汽车产业发展的作用；（3）消费端新能源汽车购买激励政策能够促进新能源汽车生产端的产能提升；（4）当新能源汽车产业发展进入成熟期后，适当弹性的政策组合仍然有助于推动新能源汽车产业的健康发展。

关键词：异质性政策组合新能源汽车产业发展演化博弈系统动力学政策影响效应