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考虑韧性的无人机集群自组织区域覆盖方法

系统工程与电子技术 2024年第3期46卷 942-952页

作者：刘涛王沙沙张驰白光晗陶俊勇国防科技大学智能科学学院湖南长沙410073

为提高无人机集群执行自组织区域覆盖任务成功率,提出一种基于个体相互作用力、边界排斥力、重点区域吸引力3种虚拟力的分布式自组织覆盖算法。在此基础上,进一步考虑无人机个体自身故障或毁伤等失效的影响,将集群韧性指标纳入到覆盖关... 详细信息

为提高无人机集群执行自组织区域覆盖任务成功率,提出一种基于个体相互作用力、边界排斥力、重点区域吸引力3种虚拟力的分布式自组织覆盖算法。在此基础上,进一步考虑无人机个体自身故障或毁伤等失效的影响,将集群韧性指标纳入到覆盖关键阈值调节机制中。仿真实验结果表明,该方法能有效使无人机集群对目标区域及重点区域进行覆盖,且能在集群发生故障或遭受毁伤后迅速进行自组织恢复,获得较高的任务成功率。

关键词：韧性虚拟力分布式算法自组织无人机集群区域覆盖

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航天器轨道追逃动力学与控制问题研究综述

国防科技大学学报 2024年第3期46卷 1-11页

作者：朱彦伟张乘铭杨傅云翔杨乐平国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073

随着航天器交会与接近操作技术的快速发展,轨道追逃问题逐渐成为航天领域的研究热点。从动力学与控制视角,对航天器轨道追逃问题的研究现状进行综述。给出了基于定量微分对策的轨道追逃问题模型的一般形式,系统梳理了各种类型的轨道追... 详细信息

随着航天器交会与接近操作技术的快速发展,轨道追逃问题逐渐成为航天领域的研究热点。从动力学与控制视角,对航天器轨道追逃问题的研究现状进行综述。给出了基于定量微分对策的轨道追逃问题模型的一般形式,系统梳理了各种类型的轨道追逃问题;对于追逃策略求解,分别针对闭环策略和开环策略,分析了各种方法的优缺点;围绕人工智能算法与轨道追逃问题的结合,阐述了基于深度神经网络和强化学习的轨道追逃策略的研究现状。关于未来展望,提出了追逃博弈态势分析、多航天器博弈控制、三体条件下博弈动力学与控制等发展方向。

关键词：航天器追逃博弈微分对策深度神经网络强化学习

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航天器轨道追逃态势分析的水平集方法

国防科技大学学报 2024年第3期46卷 30-38页

作者：杨傅云翔杨乐平朱彦伟张乘铭国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073

航天器轨道追逃是当前航天动力学与控制领域的研究热点。针对轨道追逃定性问题开展研究,提出了一种综合运用降维动力学模型和后向可达集的航天器近距离轨道追逃态势分析方法,以支撑任务可行性分析;通过在视线旋转坐标系下推导博弈系统... 详细信息

航天器轨道追逃是当前航天动力学与控制领域的研究热点。针对轨道追逃定性问题开展研究,提出了一种综合运用降维动力学模型和后向可达集的航天器近距离轨道追逃态势分析方法,以支撑任务可行性分析;通过在视线旋转坐标系下推导博弈系统降维动力学模型,建立近距离追逃定性问题模型,减少了状态空间维度;使用目标集的后向可达集描述捕获区并划分追逃状态空间,基于水平集方法建立可达集在降维动力学模型中演化的动态HJI(Hamilton-Jacobi-Isaacs)偏微分方程,并设计WENO-TVD求解器数值计算HJI方程终值问题粘性解,完成了追逃目标集的准确描述并避免了可能出现的终端奇异现象。通过不同推力构型的追逃场景数值仿真验证了方法的有效性,展现了一次计算批量化处理初始态势的功能。

关键词：航天器追逃博弈可行性分析水平集方法

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基于码重奇偶性的扩展BCH码盲识别

系统工程与电子技术 2024年第5期46卷 1783-1791页

作者：尤红雨王垚王翔黄知涛国防科技大学电子科学学院湖南长沙410073

实际应用中的扩展BCH(Bose Chaudhuri Hocquenghem)码具有码率高、码长多变、结构复合等特点,在编码识别领域,对高码率编码码长估计、特定码型识别等方面仍缺乏研究成果。针对上述问题,提出了一种基于码重奇偶性的码长估计方法,在此基础... 详细信息

实际应用中的扩展BCH(Bose Chaudhuri Hocquenghem)码具有码率高、码长多变、结构复合等特点,在编码识别领域,对高码率编码码长估计、特定码型识别等方面仍缺乏研究成果。针对上述问题,提出了一种基于码重奇偶性的码长估计方法,在此基础上,利用有限域傅氏变换识别编码码型,实现了扩展BCH码的识别。该识别过程有别于其他文献中已知码型、再识别其他参数的方法,更加符合实际情况。仿真结果表明,所提方法能够实现二进制对称信道下的高码率扩展BCH码的识别。当误码率小于1.5×10^(-2)时,除了码长为128的编码,对其他码长的编码识别准确率能达到94%以上,当误码率小于7×10^(-3)时,识别准确率接近100%,识别性能优于现有算法。所提方法能有效实现对扩展BCH码的识别,具有较好的误码适应能力。

关键词：信道编码扩展BCH码码重奇偶性有限域傅氏变换识别

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高速飞行器新型半主动冷却装置温控机理分析

国防科技大学学报 2024年第4期46卷 29-36页

作者：郭庆阳马锐李世斌国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073

针对先进飞行器特殊舱段高温构件的热控难题,提出一种新的半主动温控原理,基于该原理设计了一种新型半主动冷却装置,并对其进行了试验研究,分析并对比了不同工况下新型半主动冷却装置的换热性能及温控机理。结果表明,新型半主动冷却装... 详细信息

针对先进飞行器特殊舱段高温构件的热控难题,提出一种新的半主动温控原理,基于该原理设计了一种新型半主动冷却装置,并对其进行了试验研究,分析并对比了不同工况下新型半主动冷却装置的换热性能及温控机理。结果表明,新型半主动冷却装置的热控性能明显更为优异,尤其是充装100%浸润气凝胶的半主动冷却装置,3000 s时刻热端温度为272℃,比被动式换热工况下的温度低102℃,峰值效率最高达到68%;冷却装置出口压力越大,冷却工质到达沸点的时间也越长;填充浸润气凝胶能够有效延长冷却工质从吸热到蒸干的时长,质量较其他填充方式也更小。

关键词：高速飞行器热防护技术半主动冷却温控机理

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拓扑半导体激光器研究进展

科学通报 2024年第27期69卷 4012-4024页

作者：齐营新耿业徐威朱志宏杨镖国防科技大学前沿交叉学科学院长沙410073

受凝聚态物理中拓扑相概念的启发,拓扑光子学这一研究领域应运而生.它提供了一种新颖的光场调控机制:缺陷免疫且背散射抑制的边界输运、自旋轨道依赖的选择性传输、高维度光场调控等.同时,拓扑边界态、拓扑角态和拓扑缺陷态的发现推动... 详细信息

受凝聚态物理中拓扑相概念的启发,拓扑光子学这一研究领域应运而生.它提供了一种新颖的光场调控机制:缺陷免疫且背散射抑制的边界输运、自旋轨道依赖的选择性传输、高维度光场调控等.同时,拓扑边界态、拓扑角态和拓扑缺陷态的发现推动着拓扑半导体激光器的产生和发展.本文回顾了拓扑半导体激光器的研究进展,分析了各种拓扑半导体激光器的原理和结构,以及拓扑边界态、角态和缺陷态的物理基础.相比拓扑边界态和拓扑角态,基于拓扑缺陷态的谐振腔具有大自由光谱范围、小远场发散角以及矢量光场输出等特性,对应的拓扑半导体激光器功率更高,鲁棒性更好.拓扑半导体激光器对激光雷达、激光打印、光子集成等应用具有深远的影响.

关键词：拓扑光子学拓扑边界态拓扑角态狄拉克涡旋态拓扑旋错态拓扑半导体激光器

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采用电磁分流阻尼的反作用飞轮隔振方法设计与分析

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振动工程学报 2024年第2期37卷 247-257页

作者：张涵罗青国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073

反作用飞轮是重要的卫星姿态控制执行机构,也是星上最主要的微振动源。针对反作用飞轮转速范围宽的工作特点,本文提出采用六脚隔振装置结合电磁分流阻尼技术的隔振方法。考虑陀螺效应的耦合作用,建立了反作用飞轮与隔振装置的一体化动... 详细信息

反作用飞轮是重要的卫星姿态控制执行机构,也是星上最主要的微振动源。针对反作用飞轮转速范围宽的工作特点,本文提出采用六脚隔振装置结合电磁分流阻尼技术的隔振方法。考虑陀螺效应的耦合作用,建立了反作用飞轮与隔振装置的一体化动力学模型。通过理论分析和数值仿真,研究了陀螺效应对系统的模态、固有频率以及隔振性能的影响,并分析了关键参数对系统隔振性能的影响。开展了隔振优化设计,对优化后的隔振性能进行分析,并对隔振装置中的单个隔振单元进行实验验证,验证了电磁分流阻尼和弹簧刚度对隔振性能的影响。

关键词：微振动隔振反作用飞轮电磁分流阻尼

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基于航迹概率假设密度的多传感器多目标跟踪

系统工程与电子技术 2024年第2期46卷 526-533页

作者：王志伟刘永祥杨威卢哲俊国防科技大学电子科学学院湖南长沙410073

针对基于概率假设密度(probability hypothesis density,PHD)的分布式多传感器多目标跟踪(distributed multi-sensor multi-target tracking,DMMT)存在无法形成航迹、计算复杂度高、目标漏检等问题。本文基于航迹PHD后验估计提出了一种DMMT方法。为此,首先构建了各节点估计航迹间相似性度量矩阵,并采用匈牙利算法实现最优航迹匹配;其次采用协方差逆准则对关联航迹实现并行融合;最后基于概率生成泛函推导了一种鲁棒的DMMT方法。仿真实验验证了所提算法在目标状态估计精度、计算有效性和实时性方面的优势。

关键词：航迹概率假设密度最优航迹匹配广义协方差逆概率生成泛函

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在线学习辅助的智能接收机设计与实现

通信学报 2024年第1期45卷 18-30页

作者：孔凌劲梅锴刘潇然熊俊赵海涛魏急波国防科技大学电子科学学院湖南长沙410073

为了解决复杂场景下的可靠通信问题,设计了一种在线学习辅助的正交频分复用(OFDM)智能接收机。该接收机能够判断信道环境是否发生改变,并在线收集样本数据进行训练,形成当前环境下最佳的接收参数。在OFDM系统的信道估计模块中,设计了基... 详细信息

为了解决复杂场景下的可靠通信问题,设计了一种在线学习辅助的正交频分复用(OFDM)智能接收机。该接收机能够判断信道环境是否发生改变,并在线收集样本数据进行训练,形成当前环境下最佳的接收参数。在OFDM系统的信道估计模块中,设计了基于样本含噪均方误差(MSE)的性能比较器作为信道环境变化的判断依据,并采用轻量化的神经网络结构以实现快速在线训练。最后,通过通用软件无线电外设(USRP)进行了实现和验证。仿真和空口实验表明,所提接收机能够有效感知并适应新的信道环境,并且在导频数量受限的情况下,接收性能和收敛速度均优于现有的机器学习方法。

关键词：机器学习智能接收机在线训练正交频分复用