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基于特征信息挖掘的多无人机任务规划方法

电光与控制 2025年

作者：鄢家志董晓旭王月星王淼中航(成都)无人机系统股份有限公司上海交通大学航空航天学院

现代信息化战争是体系之间的对抗，需要通过装备协同作战构建相应的作战体系。通过多架无人机相互协作可以实现整体效能的倍增。如何结合多无人机位置，合理安排各无人机任务顺序已成为急需解决的无人侦察机任务规划核心问题。本文设计... 详细信息

现代信息化战争是体系之间的对抗，需要通过装备协同作战构建相应的作战体系。通过多架无人机相互协作可以实现整体效能的倍增。如何结合多无人机位置，合理安排各无人机任务顺序已成为急需解决的无人侦察机任务规划核心问题。本文设计了一种基于特征信息挖掘的多无人机任务规划方法。首先，提出了一种数据挖掘算法，该算法具有一种全新的数据结构，可以存储效用、时间、位置等多种信息，适用于后续的多无人机任务规划方法研究。然后通过提出的算法对多无人机任务场景仿真数据进行挖掘，得到不同威胁场景下最优的多无人机任务规划方式。最后根据挖掘出的模式对仿真结果进行优化，对比优化前后的效率。

关键词：无人机编队数据挖掘多层防空任务规划

改进RT-DETR的无人机图像目标检测算法

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计算机工程与应用 2025年第1期61卷 98-108页

作者：姜贸翔司占军王晓喆天津科技大学人工智能学院天津300457 北京航空航天大学无人系统研究院北京100191

针对轻小型无人机图像目标检测中由于目标灵活多样、环境复杂多变导致的检测精度低等问题,提出基于改进RT-DETR无人机目标检测算法。综合考虑轻量级SimAM注意力和倒置残差模块改进ResNet-r18主干网络,提高目标检测模型的特征提取能力。... 详细信息

针对轻小型无人机图像目标检测中由于目标灵活多样、环境复杂多变导致的检测精度低等问题,提出基于改进RT-DETR无人机目标检测算法。综合考虑轻量级SimAM注意力和倒置残差模块改进ResNet-r18主干网络,提高目标检测模型的特征提取能力。采用级联分组注意力机制优化倒置残差模块和特征交互模块,提升特征选择能力,实现目标检测信息的精细化获取。颈部网络中引入160×160检测层,提升特征融合阶段小目标的感知能力。基于VisDrone2019数据集的实验结果表明,改进后的模型具有更低的参数量和更高的检测精度。在Alver_Lab_Ulastirma和HIT-UAV数据集上进一步验证了改进方法的有效性和鲁棒性。

关键词：小目标检测 DETR 注意力机制 Transformer 残差链接

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面向多目标跟踪的集群无人机自组织共识决策方法

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航空学报 2025年

作者：赵江皮明豪田栢苓池沛王英勋北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院天津大学电气自动化与信息工程学院北京航空航天大学无人系统研究院

分布式无人集群通过自主决策与信息交互，可实现协同跟踪与动态任务分配，在复杂多变的动态目标跟踪控制场景中展现出较大的应用潜力。针对单一无人集群难以对多个分散运动的目标进行有效跟踪的挑战，提出了一种基于信息共识的集群无人... 详细信息

分布式无人集群通过自主决策与信息交互，可实现协同跟踪与动态任务分配，在复杂多变的动态目标跟踪控制场景中展现出较大的应用潜力。针对单一无人集群难以对多个分散运动的目标进行有效跟踪的挑战，提出了一种基于信息共识的集群无人机（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）自组织动态决策方法。首先，考虑到无人机间的通信距离约束与通信时延，设计了基于最新时戳转发原则的集群信息共识算法，实现集群无人机的信息共识。其次，提出了基于求助应答的集群协同决策算法，实现了成员调配决策与自组织分组。最后，设计了基于自协调机制的目标跟踪控制算法，实现控制分量权重的自适应调整以及自组织的目标跟踪。与现有关于多目标跟踪的研究相比，本文方法可在目标跟踪过程中实现动态目标分配决策，可根据各目标的逃逸风险大小确定为各目标分配的无人机数目。仿真结果表明，所述方法可在目标分散运动时实现集群的自组织分组，分组的无差率在0.9以上。

关键词：无人机多目标跟踪集群信息共识协同决策自组织

小型航空活塞二冲程发动机增压匹配及试验验证

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航空动力学报 2025年

作者：沈晓晨董雪飞赵振峰白鹏山西工程职业学院电气工程系北京航天无人机系统工程研究所北京理工大学机械与车辆学院

针对近程无人机高空动力衰减明显的问题开展二冲程航空活塞发动机增压技术研究。综合分析该技术在无人机平台的工程实际应用，提出了采用进气稳压、排气谐振、自润滑废气涡轮增压系统及闭环自适应控制系统的二冲程增压技术方案；建立了... 详细信息

针对近程无人机高空动力衰减明显的问题开展二冲程航空活塞发动机增压技术研究。综合分析该技术在无人机平台的工程实际应用，提出了采用进气稳压、排气谐振、自润滑废气涡轮增压系统及闭环自适应控制系统的二冲程增压技术方案；建立了某二冲程增压发动机一维仿真模型；采用DOE（design of experiment）试验方法完成了进排气系统关键参数耦合关系分析，获得了最佳的进气稳压和排气谐振系统结构参数，并在不同海拔下进行了进排气增压系统增压匹配计算，增压前后在8 000 m海拔下的功质比由0.59 kW/kg提升至0.96kW/kg；并依托某无人机平台对该技术方案进行了飞行试验验证，试验结果表明：最大飞行高度突破8 367 m，同等条件下较增压前提高了85%以上，二冲程增压技术高空动力性优势明显。

关键词：近程无人机二冲程增压技术进气稳压排气谐振增压匹配飞行验证

动态闭环不确定性量化理论与智能无人系统应用

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中国科学:技术科学 2025年

作者：郭雷李文硕崔洋洋朱玉凯章健淳余翔包为民北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京航空航天大学杭州创新研究院中国航天科技集团有限公司科技委

干扰和不确定性广泛存在于各类实际系统.对干扰与不确定性的认知与量化是复杂系统设计、分析、控制与决策的关键问题,也是智能系统工程理论研究和实践的重要途径.鉴于无人自主系统的实时、反馈和闭环特征,依赖于开环离线计算分析的不确... 详细信息

干扰和不确定性广泛存在于各类实际系统.对干扰与不确定性的认知与量化是复杂系统设计、分析、控制与决策的关键问题,也是智能系统工程理论研究和实践的重要途径.鉴于无人自主系统的实时、反馈和闭环特征,依赖于开环离线计算分析的不确定性量化方法不再适用.本文结合无人自主系统背景,提出动态闭环不确定性量化理论,重点阐述如何突破多源异质干扰与不确定性闭环精细表征、动态分离估计、同时补偿/抑制/消纳、重构优化决策、智能测试评估和系统自主进化等关键技术,形成“复合表征-分离估计-前馈补偿/反馈抑制/闭环消纳-重构优化-智能测试与进化”的动态闭环不确定性量化理论框架,为实现“安全、绿色、免疫”智能无人系统设计和智能系统工程提供重要理论基石,提升复杂不确定环境下无人系统的自主性、安全性和可靠性.最后,结合若干典型案例说明了动态闭环不确定性量化理论在无人系统的应用.

关键词：无人系统动态闭环不确定性量化多源干扰与不确定性智能测试与进化智能系统工程

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电解水制氢技术:进展、挑战与未来展望

工程科学学报 2025年第2期47卷 282-295页

作者：张正宋凌珺北京航空航天大学交通科学与工程学院北京102200

实现全球碳中和是各国在2050年制定的重要目标之一,旨在减缓气候变化的不良影响.氢能作为一种极具潜力的清洁能源,凭借其高能量密度、零碳排放、可再生性强等特性,被视为实现能源转型与应对气候变化的重要载体.为了实现这些目标,利用电... 详细信息

实现全球碳中和是各国在2050年制定的重要目标之一,旨在减缓气候变化的不良影响.氢能作为一种极具潜力的清洁能源,凭借其高能量密度、零碳排放、可再生性强等特性,被视为实现能源转型与应对气候变化的重要载体.为了实现这些目标,利用电解水制取氢气已经成为解决全球碳中和问题的重要关键方案之一.本文综述了碱性电解水、质子交换膜电解水、阴离子交换膜电解水和固体氧化物电解水制氢技术的最新进展,并对这四种电解水技术的工作原理、结构特点以及优缺点进行了详尽比较.此外,总结了电解水制氢催化剂材料的研究进展,尤其是新型材料的开发与结构优化,旨在提升材料的催化活性与稳定性.讨论了海水电解制氢和耦合制氢等新兴技术,强调通过电解质组成优化、高效双功能催化剂开发及利用小分子氧化反应热力学优势,可有效提升电解水制氢效率和系统稳定性.最后,提出了电解水制氢技术的发展趋势与未来研究方向,包括提升催化剂性能、降低电解过程能耗、开发新型电解设备等,旨在促进电解水制氢技术的进步,助力全球碳中和目标的实现,并为未来的研究提供参考与指导.

关键词：碳中和氢能电解水制氢催化剂电极材料

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面向大型筒件装配界面的机器人扫描测量路径规划

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计算机集成制造系统 2025年

作者：赵子捷张学鑫樊伟郑联语北京航空航天大学机械工程及自动化学院

对于大型构件而言，装配界面是保证产品最终装配质量的关键加工特征，其测量加工一体化是一类典型且重要的数字化与智能制造场景，通过有效的方法获取加工余量及检测加工质量尤为重要。传统测量模式工艺复杂，人工经验依赖性强，测量效... 详细信息

对于大型构件而言，装配界面是保证产品最终装配质量的关键加工特征，其测量加工一体化是一类典型且重要的数字化与智能制造场景，通过有效的方法获取加工余量及检测加工质量尤为重要。传统测量模式工艺复杂，人工经验依赖性强，测量效率低。针对这一问题，以某大型筒件测量工艺为例，提出一种面向大型筒件装配界面的机器人辅助激光扫描方法，并开展测量路径规划研究。首先，基于聚类算法提出面向装配界面的扫描测量视点规划方法，并提出判断及处理空间干涉和视场被遮挡的视点调整方法，规划出127个无干涉扫描测量视点。其次，提出考虑姿态变化及障碍物的可变权重因子蚁群算法对扫描测量视点进行路径规划，求解结果和鲁棒性均优于传统蚁群算法。最后，对规划的扫描测量路径进行仿真验证及实物实验验证，在约4.5min的时间内获取到满足预期要求的扫描测量结果。

关键词：大型构件机器人扫描测量路径规划蚁群算法

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空间机器人操作技术研究现状与展望

航空学报 2025年

作者：丁希仑陈一同王成才徐坤北京航空航天大学机械工程及自动化学院

空间机器人是执行在轨服务、星球探测、星表采样以及地外设施建设等任务的核心利器。空间机器人操作技术，涵盖视觉感知、精细建模、规划控制、人机交互以及多机协作等多个环节，是保障空间机器人高效准确完成各类空间操作任务的关键。... 详细信息

空间机器人是执行在轨服务、星球探测、星表采样以及地外设施建设等任务的核心利器。空间机器人操作技术，涵盖视觉感知、精细建模、规划控制、人机交互以及多机协作等多个环节，是保障空间机器人高效准确完成各类空间操作任务的关键。系统归纳了国内外典型空间机器人及其操作技术，从非结构环境下的视觉感知与定位、面向刚柔耦合系统的动力学建模、动态约束和有限资源下的规划与控制以及人机交互与多机协同操作4个层面分析了空间机器人操作过程中涉及的关键技术，并结合中国未来深空探测发展趋势和任务需求，阐述了空间机器人自主化智能化操作面临的关键挑战与发展方向。

关键词：空间机器人在轨操作星表操作视觉感知动力学建模规划控制人机交互多机协作

基于流热固耦合的航空发动机涡轮导叶流动换热研究

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航空动力学报 2025年

作者：王瀚升李育隆徐诗杰连华奇李星剑容诚钧北京航空航天大学能源与动力工程学院北京航空航天大学航空发动机气动热国防科技重点实验室

根据涡轮叶片的工作原理、流动换热机理，利用编程软件二次开发了包含ANSYS Fluent、ANSYS APDL和Flowmaster的流热固耦合计算系统，实现仿真软件自动调用、自动计算、不同计算域之间的数据交互和计算结果监控。利用该联合仿真软件对不... 详细信息

根据涡轮叶片的工作原理、流动换热机理，利用编程软件二次开发了包含ANSYS Fluent、ANSYS APDL和Flowmaster的流热固耦合计算系统，实现仿真软件自动调用、自动计算、不同计算域之间的数据交互和计算结果监控。利用该联合仿真软件对不同内冷通道高宽比的油冷涡轮导叶的燃气通道流动特性以及叶片换热特性进行了分析，结果表明，涡轮叶片内冷通道的结构设计和排布方案对油冷涡轮叶片冷却效果的影响较大，更改U型内冷通道高宽比会对油冷涡轮叶片的温度分布产生较大的影响；随着U型通道的高宽比增大，叶片的冷却效率随之降低，但降低幅度较小；高宽比更小的油冷结构设计，其叶片外壁面的温度分布更均匀，冷却覆盖区域更大，高宽比更大的油冷结构设计，其冷却效果更集中，冷却覆盖区域更小。

关键词：航空发动机涡轮叶片油冷涡轮导叶流热固耦合仿真二次开发