检索结果-南通市图书馆

作者：黄洲升中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

民航业的快速发展的趋势下,空中交通运行是保障航空运行的重要环节之一,由此科学地评估空中交通运行品质是确定管制运行方案、改善管制运行水平的重要举措。传统的空中交通运行品质评估,主要是以经验为基础的评估,仅能从感性状态进行评... 详细信息

民航业的快速发展的趋势下,空中交通运行是保障航空运行的重要环节之一,由此科学地评估空中交通运行品质是确定管制运行方案、改善管制运行水平的重要举措。传统的空中交通运行品质评估,主要是以经验为基础的评估,仅能从感性状态进行评价,缺乏客观性。除此之外,目前的研究仍没有在对空中交通运行品质指标体系识别的基础之上对空中交通运行品质进行预测。本文基于对空中交通运行复杂巨系统的研究和评估,从多方面、多角度对影响空中交通运行品质的因素进行总结,从“人、机、环、管”四个方面入手,全面剖析影响,构建了以空中交通流、安全性能、运行效率、管制人员工作负荷、气象条件、空域复杂度共6个方面的指标,并在此基础上细化为内联特征、运行特征、网络特征、事件率、飞行间隔、航班正常性、效能疲劳状态、气象状况、复杂度、扇区复杂度共11个类别,共计41项可量化的指标。同时,考虑到空中交通运行品质的影响因素是多方面的,并且空中交通运行的结果就是空中交通流,由此利用HDBSCAN对多条航迹数据进行聚类分析,获取平均空中交通流,并使用Sim GNN对标准航路与所得平均空中交通流进行比对,进而获得空中交通运行品质表征值。在此基础上,使用了可解释多水平时间序列预测时间融合Transformers(TFT)等方法进行空中交通运行品质感知融合和预测的研究。由此得出,TFT能够较好地建立空中交通运行品质感知融合预测模型,并且在预测5个时间步长为6min的情况下RMSE与MAPE分别为12.45及6.50,证明了TFT适用于空中交通运行品质的感知融合和预测过程,建立了空中交通运行品质指标体系和表征值之间的联系。通过此步骤,对空中交通运行品质进行了感知融合和预测研究。本文在建立空中交通运行品质量化指标体系的基础上,进行空中交通运行品质感知融合研究。相对于传统的空中交通运行品质研究,本研究形成了可量化的指标体系,创新地使用了平均空中交通流与标准航路的相似关系作为空中交通运行品质的表征值,并建立了指标体系与空中交通运行品质表征值的关系,实现了空中交通运行品质的预测。

关键词：空中交通运行运行品质指标体系 SimGNN 可解释多水平时间序列预测时间融合Transformers

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大型机场U型机坪区域运行程序优化研究

大型机场U型机坪区域运行程序优化研究

作者：李治寒中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

随着航空业务快速复苏,传统的飞行区场面运行保障压力逐步增加,从而导致航班延误和场面冲突问题日益凸显,采用机场改扩建增加保障资源供给能力耗资耗时,或场地受限往往难以实施或快速奏效。鉴于此,对场面关键区的运行程序进行优化,缓解... 详细信息

随着航空业务快速复苏,传统的飞行区场面运行保障压力逐步增加,从而导致航班延误和场面冲突问题日益凸显,采用机场改扩建增加保障资源供给能力耗资耗时,或场地受限往往难以实施或快速奏效。鉴于此,对场面关键区的运行程序进行优化,缓解其瓶颈效应,成为经济有效的解决办法。本文关注大型机场典型的U型机坪区,针对单通道U型机坪区、双通道U型机坪区、三通道U型机坪区的运行程序展开优化研究。根据不同类型U型机坪区特征,从不同优化角度,分类设计有针对性的优化运行程序。(1)针对单通道U型机坪区,设计基于推出等待点优化的单通道U型机坪区优化运行程序。提出离场航空器推出等待点位优化方法,建立数学模型,并设计改进模拟退火算法进行求解;以西南某机场为背景进行仿真验证。结果表明,采用优化的推出等待点位完成高峰时段的推出任务,在理想情况下,可以减少29.4%的滑出U型机坪区总耗时与79.9%的机位延误时间。(2)针对双通道U型机坪区,考虑滑行通道使用方式与U型机坪区空间使用方式,设计优化运行程序——单向循环运行程序。首先,提出共用推出等待点位置确定方法与分区方法;其次,基于共用推出等待点位与分区,分不同情形设计对应运行程序;然后,从不同角度设计评价指标,并建立评价模型,对提出的优化运行程序进行评价。最后,选取华中某机场一天航班计划进行实例验证。结果表明,提出的优化运行程序在不同指标下均有更好的表现,能为双通道U型机坪区域的运行方式提供理论参考。(3)针对三通道U型机坪区,设计基于滑行通道优选方案的优化运行程序。提出三通道U型机坪区滑行通道优选方法,建立数学模型,采用序列二次规划算法求解;选取华东某机场为背景进行仿真验证。结果表明,在理想情况下,提出的滑行通道优选方案可减少14.7%与7.5%的总运行时间,可为管制员决策提供理论参考。(4)为了增强大型机场U型机坪区域运行程序优化理论的实用性,集合提出的优化理论,基于Matlab的App Designer功能模块,使用Matlab语言开发大型机场U型机坪区域运行程序优化系统。

关键词：机场 U型机坪区推出等待点运行程序优化启发式算法

西南高高原机场建设对生态环境影响研究 ——以阿坝红原机场为例

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西南高高原机场建设对生态环境影响研究 ——以阿坝红原机场为例

作者：赵芮中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

被誉为“亚洲水塔”的青藏高原是我国极为重要的水源涵养区和生态保护区域。由于其关键的地理战略位置、经济发展需求以及交通运输便利等多重因素,高原机场的建设与发展已成为未来我国民航交通运输发展的重要方向之一。高原机场的建设... 详细信息

被誉为“亚洲水塔”的青藏高原是我国极为重要的水源涵养区和生态保护区域。由于其关键的地理战略位置、经济发展需求以及交通运输便利等多重因素,高原机场的建设与发展已成为未来我国民航交通运输发展的重要方向之一。高原机场的建设不仅是综合因素的需求,同时也需要对由机场建设引起的环境变化进行及时准确地分析评估,为其生态环境保护和修复提供科学的依据。目前,我国针对机场生态环境方面的研究主要侧重于鸟类生态环境,对于高原机场建设前后的生态环境的多个指标评价研究仍相对薄弱,成果尚不能形成有效的技术支撑。因此,开展西南高高原机场建设对生态环境影响研究,科学评价我国西南地区高高原机场周边生态因子的时空分布规律和演变趋势,探索各个生态指标及其综合作用下的变化规律和可持续发展方向,对于保护和恢复高原生态环境具有重要意义。本论文以西南高高原典型机场——阿坝红原机场为研究对象,借助谷歌地球引擎平台,结合拟合度、平均绝对误差等评估指标,以红原机场周边15km缓冲区为研究区,选取30m分辨率的Landsat系列卫星数据,利用遥感和地理信息系统技术从整体和像元尺度对机场建设前后的植被覆盖度、地表温度和温度植被干旱指数的结构变化、空间格局及趋势进行了深入分析。在植被生长季,通过叠加地形数据、气候数据等多源数据,构建红原机场生态环境综合评价体系。采用客观赋权(变异系数法)和主观赋权(模糊层次分析法)的组合赋权方式建立综合指数评价模型,对红原机场建设前后的生态环境进行评价,并在评价结果基础上提出了相关的保护建议和对策。研究结果表明:(1)机场建设后,研究区植被覆盖度总体呈显著改善趋势,尤以春季和冬季为最明显。显著改善主要集中在南部(春季)和西北、正南方向(秋季),而其他季节则分布较为分散。同时,春、秋和冬季随海拔增加,平均植被覆盖度呈下降趋势;夏季随坡度增加,平均植被覆盖度呈上升趋势,夏、秋季的植被覆盖度等级明显提升。(2)红原机场建设前后不同季节的地表温度变化相对稳定,3500～3600m高程和0～5°坡度范围内常温区占比最高。夏季较高温区及以上温区调整主要集中在机场附近。春、夏季的地表温度呈下降趋势,秋、冬季呈上升趋势。(3)机场建设后,春、夏、秋季湿润区和正常区面积扩大,轻旱区春季减少、夏季增加,干旱区在各季节减少,夏季重旱区减幅显著。各季节土壤湿度随海拔增加逐渐改善,夏季随坡度增加,土壤湿度改善。温度植被干旱指数在夏季表现出显著改善趋势,而春、冬季呈现显著旱情加重趋势。旱情加重区主要分布于中部、西北(春季),东部(夏季),南部(秋季)及东北、南部(冬季)。(4)机场建设前后,植被生长季的生态环境综合评价等级在空间分布上保持一致性。通航后综合评价指数均值提高,显示整体生态环境状况良好。同时,距机场的距离增加,周边生态环境改善效果逐渐显现,整体呈提升趋势。

关键词：红原机场建设 RS/GIS 生态环境综合评价

基于改进人工势场算法的多无人机三维航迹规划方法研究

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基于改进人工势场算法的多无人机三维航迹规划方法研究

作者：李宜桐中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

无人机具有小型化、低成本、高效率等优势,近年来得到了世界各国的广泛的应用。广泛应用于山区应急、农用植保,电路巡检及城市测绘等方面。多无人机的应用场景日益增加,但是多无人机系统距离真正的自主化、智能化还有很长的距离,尤其针... 详细信息

无人机具有小型化、低成本、高效率等优势,近年来得到了世界各国的广泛的应用。广泛应用于山区应急、农用植保,电路巡检及城市测绘等方面。多无人机的应用场景日益增加,但是多无人机系统距离真正的自主化、智能化还有很长的距离,尤其针对多无人机路径规划的相关问题还有待进一步研究和完善。无人机航迹规划是确保无人机能够顺利完成预定飞行任务的关键技术之一,同时也是无人机实现自主飞行的技术保障。本文基于人工势场算法基本理论针对多无人机航迹规划问题进行研究,主要工作包括以下几个方面:首先,分析多无人机三维航迹规划任务需求,确定整体研究方案和算法研究基础。将多无人机航迹规划问题分解为多目标任务分配和三维空间路径规划两个子问题。通过任务分配算法协调无人机搭载任务数量和任务执行顺序,优化目标函数从总任务能耗和总任务时长两个方面评估规划方案。人工势场路径规划算法可以在三维空间中沿合势场梯度下降方向找到从当前位置到目标点的无碰撞光滑路径,符合无人机运动特性。其次,基于人工势场路径规划算法基础设计多无人机协同航迹规划策略,调整合理函数结构增加无人机机间斥力,在无人机间距达到避障阈值时改变合力方向避免轨迹发生重叠。针对编队飞行任务提出虚拟目标点法编队控制模型,基于主机机身坐标系构建编队参考坐标系,僚机以坐标系中虚拟目标点为引导实现编队协同任务。然后,设计路径规划算法实验,针对人工势场算法局限性,通过全局和局部路径规划方法结合的改进策略,提出一种APF-RRT融合路径规划算法,RRT算法沿势场合力方向随机扩展树节点二次规划,APF算法以树节点为虚拟目标点重新规划路径,逃出局部极值点。对于目标不可达问题引入引力和斥力函数动态控制策略,无人机接近目标点时平滑减小引力值同时减小斥力系数。设计对比实验验证了改进算法优越性。最后,搭建软件在环仿真实验环境进行多平台联合仿真实验,验证真实物理环境下无人机飞行效果。设计实机验证实验,将规划路径导入地面站形成飞行计划,通过对比规划路径和实际飞行轨迹验证了多无人机航迹规划方法工程应用可行性。

关键词：航迹规划多无人机目标分配人工势场算法三维空间

基于机器学习的航空串联故障电弧检测方法研究

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基于机器学习的航空串联故障电弧检测方法研究

作者：苏忠允中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

随着多电飞机、全电飞机技术的不断发展,电气化的程度的不断提高,航空导线布局将会更加复杂与密集,飞机在飞行时,导线发生磨损、接触不良和腐蚀的情况难免发生,此时容易诱发故障电弧,故障发生时往往产生大量热量,从而造成火灾发生,影响... 详细信息

随着多电飞机、全电飞机技术的不断发展,电气化的程度的不断提高,航空导线布局将会更加复杂与密集,飞机在飞行时,导线发生磨损、接触不良和腐蚀的情况难免发生,此时容易诱发故障电弧,故障发生时往往产生大量热量,从而造成火灾发生,影响航空安全。串联故障电弧在发生时较为隐蔽,因此针对航空串联故障电弧开发检测方法具有重要意义。本文参考国内外研究现状和相关技术标准,以及航空供电系统发展,分别进行定频和变频航空串联故障电弧检测方法研究。基于不同供电频率、不同负载类型开展串联故障电弧试验,采集电流信号,建立数据集。利用快速傅里叶变化将时域信号转换为频域信号,分别计算正常状态电流信号的故障状态电流信号的谐波与基波比值,对比比值大小,通过大量数据验证,结果表明在360～500 Hz工况下,线性负载发生串联故障电弧时的特征频段为1000～5000 Hz。针对定频航空串联故障电弧,将时域信号与特征频段进行特征拼接,单一样本维度为688,使用融合高效通道注意力机制的一维卷积神经网络搭建故障电弧检测模型,网络模型总参数为50250,使用K折交叉验证进行模型评估,模型测试集平均检测准确率为97.96%,单一样本检测速度0.0426 s,能够同时兼顾检测精度和检测速度。针对变频航空串联故障电弧,进行时域10维统计特征和频域4维统计特征提取,同时计算不同频率对应的4个谐基波比值,融合为18维特征,将不同频率样本统一为相同维度,使用主成分分析方法进行特征降维,随机森林算法进行故障分类,使用组合优化超参数策略进行超参数寻优,优化目标值为K折交叉验证最优平均准确率,使用最优超参数搭建故障电弧检测模型,结果表明准确率为95.83%。对比不同优化算法和故障分类检测算法效果均有提高。

关键词：串联故障电弧特征频段一维卷积神经网络高效通道注意力随机森林

基于BSC-ANP的签派员工作绩效评价研究

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基于BSC-ANP的签派员工作绩效评价研究

作者：王露露中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

当前,我国民航业正处于快速发展阶段,飞机数量不断增加,航线网络日益完善。飞机作为现代交通的重要组成部分,以高速、远程、安全等显著优势在民众生产生活中发挥着重要作用,已经成为人们出行的主要选择之一。在飞机的飞行运行过程中,签... 详细信息

当前,我国民航业正处于快速发展阶段,飞机数量不断增加,航线网络日益完善。飞机作为现代交通的重要组成部分,以高速、远程、安全等显著优势在民众生产生活中发挥着重要作用,已经成为人们出行的主要选择之一。在飞机的飞行运行过程中,签派员作为航空公司运行控制的核心人员,承担着保障航班安全、准时运行的重要职责。随着民航业的不断发展,签派员的工作绩效评价体系也应不断完善,以适应不断变化的航空运行环境,对其工作绩效进行评价研究不仅能为签派员的绩效考评提供理论支撑,还为签派员的选拔、训练和考核提供参考标准,具有重要的理论和实践意义。本文主要围绕以下几个方面展开分析和研究:首先,基于平衡记分卡(BSC)建立签派员工作绩效评价指标体系。通过文献资料分析、实地调研了解航空公司对签派员工作绩效的评价现状和存在的问题,梳理签派员工作任务和工作流程,结合民航规章、航空公司运行手册等相关规章文件以及专家意见,根据指标选取原则,构建出相对全面的基于BSC的签派员工作绩效评价指标体系,其中包含安全管理、服务对象、内部业务流程和学习与成长4个维度,9个一级指标和22个二级指标。其次,设计指标权重分配方案,构建签派员工作绩效评价模型。采用网络层次分析法(ANP)确定主观权重,改进熵权法计算客观权重,主客观相结合对评价指标进行组合赋权,以确保权重分配的合理性、科学性。最后,使用云模型评价方法对签派员工作绩效表现进行评价,以其中的三名签派员为例,利用MATLAB软件绘制出其工作绩效在四个维度和综合评价方面的表现云图,通过对比综合云图与标准云图,计算出相似度和隶属度,根据隶属度最大原则,得到签派员的评价结果,研究结果表明该方法可以用于签派员工作绩效评价。综上所述,本文构建的签派员工作绩效评价体系对于改善签派员工作绩效评价现状具有一定的适用性,还可以提升签派员工作绩效评价的科学性和有效性,帮助航空公司客观、全面地评价签派员的工作绩效,也为签派员工作绩效评价提供了新的思路。

关键词：签派员工作绩效平衡记分卡网络层次分析改进熵权云模型

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基于航线网络的航空公司机队货运规划研究

基于航线网络的航空公司机队货运规划研究

作者：朱学松中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

随着民航事业的发展,航空公司面临的竞争环境日益激烈,同时国家环保政策对于民用航空器的碳排放要求也愈加规范,意味着航空公司在进行航线经营时,不仅需要考虑如何合理规划机队配置使得航线运营利润最大,也需要考虑如何响应民航局关于... 详细信息

随着民航事业的发展,航空公司面临的竞争环境日益激烈,同时国家环保政策对于民用航空器的碳排放要求也愈加规范,意味着航空公司在进行航线经营时,不仅需要考虑如何合理规划机队配置使得航线运营利润最大,也需要考虑如何响应民航局关于“节能减排,绿色出行”的号召降低碳排放量。本文为解决这一问题从设计合理的航线网络的角度出发,通过研究航空公司间的航线竞争关系为航空公司在机队规划的过程中提供决策,另外在研究如何最大运营利润的同时也考虑了如何减少航空器航线巡航时的碳排放量的问题。本文以国航在国内进行货物运输为研究对象,首先对国内外关于航线网络设计和航空公司机队规划等问题的研究背景及现状进行了综述;其次对航线网络设计和机队规划相关概念和影响因素进行了介绍和总结;第三在归纳总结了适合国航在国内运行的航线网络构型后,从国内通航城市中选取部分城市机场作为国航航线网络的节点机场,运用熵权-TOPSIS法和K-Means聚类分析法确定节点机场等级,进而从机场容量无限制的角度出发,以枢纽机场间采取多重分配、非枢纽机场与枢纽机场间采取单分配、非枢纽机场间不连线的形式构建国航国内货运航线网络;第四以航空公司航线竞争为研究背景,在考虑降低碳排放量的情况下基于航线网络建立机队货运双层规划模型。其中针对国航面临的航线竞争关系,本文选择运用灰靶理论进行分析,通过计算国航的靶心度进而将其航线竞争力量化为航线市场份额,最终建立基于航线网络的机队货运双层规划模型;最后以国航2019年航线运行数据为例,分别计算国航在进行航线运输时选择传统点对点式航线网络运输和本文所建轴枢式航线网络运输的机队配置、运营利润和碳排放量,验证本文基于航线网络建立的机队货运双层规划模型的合理性和有效性。经实验表明,国航在本文所建轴枢式航线网络运输模式下通过运用考虑降低碳排放量的机队货运双层规划模型求解,机型利用率得到了提高、飞机航线运行时的碳排放量降低了17.613%,同时平均运营利润相较于传统点对点模式提高了12.208%,因此本文基于航线网络建立的模型有一定的合理性和有效性,可适应非全货运航空公司在货运航线运输上不同的运营目标。

关键词：航线网络设计机队规划航线竞争熵权-TOPSIS 灰靶理论

考虑天气和起飞跑道影响的离港航班滑出时间预测

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考虑天气和起飞跑道影响的离港航班滑出时间预测

作者：王楚皓中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

现阶段,在我国诸多机场的实际运行管理中,普遍存在依赖管制工作经验估算平均滑出时间进行决策的现象,导致推出等待、场面拥堵、航班延误等一系列问题。鉴于这种情况,通过挖掘实际运行数据,精确预测航班滑出时间,优化离港航班推出顺序,... 详细信息

现阶段,在我国诸多机场的实际运行管理中,普遍存在依赖管制工作经验估算平均滑出时间进行决策的现象,导致推出等待、场面拥堵、航班延误等一系列问题。鉴于这种情况,通过挖掘实际运行数据,精确预测航班滑出时间,优化离港航班推出顺序,提高机场运行效率,并实现进出港与场面运行的高效协同,对于构建航班智能化运行模式并推进“智慧民航”的发展具有重要意义。本文深入探讨了影响离港航班滑出时间的因素,从机场交通流、静态和动态因素三个维度选取了9个关键影响因素。通过对场面运行态势的细致分析,揭示了进离港航班滑行的时空交错特性,量化计算了以上影响因素,深度挖掘了航班运行数据、天气数据和跑道数据的分析处理方法。为了更高效地分析数据,运用因子分析法对滑出时间影响因素的数据集进行了降维处理,提炼出3个更加清晰、易于解释的公因子变量。利用SPSS软件对这9个影响因素及3个公因子变量进行相关性分析。最后,基于相关性分析结论构建了BP神经网络的离港航班滑出时间预测模型、蝗虫算法(GOA)优化的BP神经网络离港航班滑出时间预测模型、因子分析(FA)与BP神经网络相结合的离港航班滑出时间预测模型以及FA&GOA-BP的离港航班滑出时间预测模型。通过统一的衡量标准,对比分析了模型间的优劣,讨论了天气因素、起飞跑道以及降维处理后的影响因素对滑出时间的影响程度。以深圳宝安国际机场2周的实际运行数据进行验证,结果表明:(1)天气因素和跑道因素的引入,均能提升模型的精度和准确性,但是天气因素对滑出时间的影响大于起飞跑道;(2)根据场面运行态势分析和8种时序类型的场面滑行航空器,重新量化计算了机场地空交通流因素。(3)利用因子分析降维后的数据集,避免了影响因素间的影响,提取的公因子更易解释滑出时间的扰动。(4)基于蝗虫算法优化的滑出时间模型预测结果精度有明显提升,MAE和RMSE分别减少了17.73s、32.58s,MAPE提升了3.03%;±3min和±5min的准确率分别高达88%和97.5%。(5)基于FA&GOA-BP的预测结果相较于初始数据集有所下降,但更加贴合机场实际运行。

关键词：滑出时间预测 BP神经网络蝗虫优化算法(GOA) 因子分析(FA)

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基于时空表征的步态识别关键技术研究

基于时空表征的步态识别关键技术研究

作者：朱泓超中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

随着航空业迅速发展,机场安防至关重要。机场安防以视频监控为核心通过身份信息识别防范安全威胁,但人工分析费时且可能有误。为了解决这些问题,机场引入了先进的智能生物身份识别技术,其中行人步态因具有非接触性,可实现远距离识别而... 详细信息

随着航空业迅速发展,机场安防至关重要。机场安防以视频监控为核心通过身份信息识别防范安全威胁,但人工分析费时且可能有误。为了解决这些问题,机场引入了先进的智能生物身份识别技术,其中行人步态因具有非接触性,可实现远距离识别而备受关注,但步态识别技术的应用场景较为复杂,容易受到着装、视角及携带物等因素的影响,提升其识别率是一项具有挑战性的任务。在步态识别方法中基于骨架的识别方法受到外部因素影响较小,但现有基于骨架的识别方法着重于用各种方法去改善人体姿态时空表征,却忽略了骨骼数据本身的特殊性。骨骼步态数据各节点在时间维和空间维上的运动高阶信息获取、多层次时空特征融合以及骨骼拓扑区域局部信息捕获等问题也亟待解决。以上述问题为导向,本课题提出以图作为时空特征表征方法的步态识别技术,主要工作如下:(1)从步态特征主客观条件进行分析,建立了自定义步态识别数据集GaitPose。为了保证数据具备泛化性与随机性,数据采集以随机场景为主,涉及视角、光照影响等客观因素。被测人员仅考虑方向与状态,例如背包、手持书本或其他物品等主观因素,以丰富个人层面的步态特征。(2)设计了基于时空图的多尺度特征的步态识别模型。现有时空图方法忽略人体物理结构节点之间的联动性,以及长短时序线索对于整个步态识别的影响,为此设计了新的空间拓扑分区方式。其次,由于长短时序特征的利用较差,设计多尺度时间模块聚合各层次的时间序列关系,使其具备良好的时间建模能力。总体上,使得算法在复杂条件下的鲁棒性与泛化性更高。(3)设计了基于超图的多关系特征的步态识别模型。为解决输入视频帧的非连续性造成时空信息丢失的问题,构建了基于超图的多关系拓扑模板实现步态时空特征表示,并设计节点特征金字塔挖掘各层次关联性。然后,通过时间位移模块,增强跨帧时序建模能力,弥补帧间信息缺失。实验表明,与现有方法相比,整体性能明显更优且在自建数据集GaitPose上的鲁棒性更高。

关键词：步态识别时空特征图神经网络多尺度特征空间拓扑

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基于机器视觉的激光除漆清洁度在线监测研究

基于机器视觉的激光除漆清洁度在线监测研究

作者：张赛中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

激光除漆作为一项新型清除技术,具有环保、非接触式、稳定和自动化等优势,是目前极具发展潜力的除漆新技术。飞机蒙皮激光除漆应在不损伤基体或保留漆层的前提下将目标漆层完全去除。因此,在进行飞机整体或局部激光除漆时,一种自动化的... 详细信息

激光除漆作为一项新型清除技术,具有环保、非接触式、稳定和自动化等优势,是目前极具发展潜力的除漆新技术。飞机蒙皮激光除漆应在不损伤基体或保留漆层的前提下将目标漆层完全去除。因此,在进行飞机整体或局部激光除漆时,一种自动化的激光除漆在线监测技术,可直观和高效地反映激光除漆效果,并根据除漆效果调试工艺参数。现有的激光清洗监测技术多采用声信号、光谱信号和图像信号,声信号易受噪声干扰,光谱仪成本高昂。基于机器视觉的图像信号监测,大多根据经验对清洗图像进行目视评估并分类(合格或不合格、干净或不干净),之后,建立数据集并通过神经网络预测激光清洗参数。通过监测清洗过程中的图像信号,直接定量分析清洗效果仍需深入研究,进一步推进激光除漆工程化应用。针对激光除漆的在线监测需求,设计并搭建了激光除漆机器视觉在线监测平台。通过对比测试,确定了机器视觉的软硬件。通过对比测试及分析除漆图像的灰度直方图,确定了辅助光源照明方式为高角度前向照明、辅助光源颜色为白色、光源类型为环形。针对清洁度的在线监测与定量表征,基于设计与搭建的机器视觉在线监测平台采集激光除漆图像,采用Canny算法检测图像中除漆区域边缘,通过轮廓查找与绘制锁定激光除漆区域,进一步采用透视变换等算法提取图像中的除漆区域,消除未除漆区域的干扰。在提取激光除漆区域的基础上,设计了两种激光除漆清洁度监测方法。监测方法一:将RGB三通道的激光除漆图像转换为灰度图像,采用OTSU算法分割白色面漆与黄绿色底漆,并采用二值算法将漆层覆盖的面积占比转换为像素点个数占比。结果表明,不同程度(CL20、CL40、CL60、CL80、CL100)的激光除漆清洁度分别为21.2%、45.0%、56.8%、79.2%、97.8%。清洁度监测方法一用时1.81 s。监测方法二:将激光除漆图像从RGB空间转换到SV空间,然后测试面漆与底漆的H、S、V阈值,逐个像素进行比对,从而区分面漆与底漆,进一步采用二值算法统计面漆与底漆像素点数量。结果表明,不同程度(CL20、CL40、CL60、CL80、CL100)的激光除漆清洁度分别为19.5%、46.9%、56.3%、80.1%、98.2%。清洁度监测方法二用时6.63 s。针对激光除漆清洁度在线监测的两种方法,制作了一个已知白色面漆与黄绿色底漆面积占比的试样进行验证,白色面漆面积理论占比为53.1%。结果表明,监测方法一得出的白色面漆占比为53.5%,而监测方法二得出的白色面漆占比为53.6%。综合考虑在线监测的时效性和准确性,选择监测方法一用于激光除漆清洁度的在线监测。为验证激光除漆清洁度的监测方式与监测效果,开展了激光除漆二维清洁度和三维清洁度的离线检测与定量表征。使用3D扫描仪获取了激光除漆试样的点云数量及颜色信息,并对其进行数据分析与处理。根据点云颜色的不同,将面漆与底漆覆盖的面积占比转换为点云数量占比,进一步检测了激光除漆的二维清洁度。结果表明,离线检测不同程度(CL20、CL40、CL60、CL80、CL100)的激光除漆二维清洁度分别为22.2%、48.9%、55.7%、73.9%、98.8%。通过3D扫描仪离线检测的二维清洁度与机器视觉在线监测的二维清洁度进行相互验证,其误差在5%以内,验证了在线监测激光除漆清洁度的可行性。使用3D轮廓仪采集了激光除漆试样的三维图像,并对其进行数据分析与处理。利用体素计算未除漆层体积,将激光除漆的三维清洁度定义为已除漆层体积占漆层总体积的比值,进一步计算了激光除漆的三维清洁度。结果表明,离线检测不同程度(CL20、CL40、CL60、CL80、CL100)的激光除漆三维清洁度分别为85.9%、88.0%、89.1%、94.8%、99.5%。进一步补充了激光除漆效果的三维指标,弥补了二维清洁度的不足,为飞机蒙皮激光除漆的效果表征提供直观、实用的表征方法。

关键词：飞机蒙皮机器视觉在线监测除漆效果定量表征