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车载GNSS/SINS/里程计分布式弹性融合导航方法

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测绘学报 2024年第3期53卷 425-434页

作者：穆梦雪赵龙北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学数字导航中心北京100191 北京航空航天大学飞行器控制科学与技术实验室北京100191

为提升复杂环境下低成本车载导航系统的容错性能,本文研究了基于次优增益融合(SGF)算法的GNSS/SINS/里程计分布式弹性融合方法。该方法首先根据阿克曼转向几何建立了四轮里程计测速补偿模型,提升了惯性测量单元(IMU)安装中心处的前向和... 详细信息

为提升复杂环境下低成本车载导航系统的容错性能,本文研究了基于次优增益融合(SGF)算法的GNSS/SINS/里程计分布式弹性融合方法。该方法首先根据阿克曼转向几何建立了四轮里程计测速补偿模型,提升了惯性测量单元(IMU)安装中心处的前向和侧向测速精度;然后设计了基于卡方检验统计量的故障检测与分类准则,充分利用了可获取的观测信息;最后构建了随机模型和信息分配因子(ISF)弹性优化模型,分别从传感器层和决策层减少了异常观测的影响,实现了车载多源信息的弹性融合。通过实际跑车数据对GNSS/SINS/里程计分布式弹性融合方法进行测试验证。试验结果表明,本文方法能有效减少子系统故障对全局状态估计的影响,提升复杂环境下系统的容错性能。此外,与经典的联邦卡尔曼滤波(FKF)算法相比,SGF算法全局融合精度损失有限,计算效率却显著提升,有利于多源信息弹性融合的实际工程应用。

关键词：多源信息弹性融合 GNSS/SINS/里程计融合里程计测速补偿模型次优增益融合分布式滤波

各向异性Kelvin泡沫胞元高径比对其流动传热特性的影响

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空气动力学学报 2024年第1期42卷 55-66,I0002页

作者：张超孔祥壮杜雁霞王娴肖光明西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室陕西省先进飞行器服役环境与控制重点实验室西安710049 空天飞行空气动力科学技术全国重点实验室绵阳621000

飞行器热管理系统中所用的高孔隙率泡沫材料具有质量轻、比表面积大等优点,孔隙尺度几何参数的优化设计对有效提升综合传热性能、降低结构质量至关重要。以各向异性Kelvin泡沫胞元为研究对象,采用混合热格子Boltzmann方法以及多GPU加速... 详细信息

飞行器热管理系统中所用的高孔隙率泡沫材料具有质量轻、比表面积大等优点,孔隙尺度几何参数的优化设计对有效提升综合传热性能、降低结构质量至关重要。以各向异性Kelvin泡沫胞元为研究对象,采用混合热格子Boltzmann方法以及多GPU加速技术,实现了同时考虑泡沫骨架导热和多胞元孔隙尺度强迫对流换热的共轭传热数值模拟。在上述基础上,分别选取了Re=10、100、1000计算条件,开展了不同胞元高径比(H/D=0.5、0.75、1.0、1.5、2.0)对其流动传热特性的影响规律研究。结果表明,在不同Re条件下,随着各向异性Kelvin泡沫H/D的减小,其泡沫内部的流动阻力及努塞尔数均增大,且随着Re的增大,对流换热的作用增强,H/D的影响也更为明显。此外,相比于流动阻力,结构传热性能受H/D的影响变化速率更大,由此造成综合传热因子(j/f^(1/3))与H/D成反比关系,即减小Kelvin胞元H/D可有效提高泡沫结构的综合传热性能。

关键词：各向异性 Kelvin泡沫流动阻力综合传热因子

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考虑因素异质影响的直升机事故严重性分析

交通运输系统工程与信息 2024年第2期24卷 323-332页

作者：周悦蒋维安付川云魏麟犹轶中国民用航空飞行学院飞行技术学院四川广汉618307 中国民用航空飞行学院民航试飞学院四川广汉618307 哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090

提取美国国家运输安全委员会(National Transportation Safety Board, NTSB)数据库1241起直升机事故记录的关键信息,分析通用航空直升机事故后果严重性的影响因素及其影响异质性问题。首先,将事故记录中各项信息梳理为时间、飞行过程、... 详细信息

提取美国国家运输安全委员会(National Transportation Safety Board, NTSB)数据库1241起直升机事故记录的关键信息,分析通用航空直升机事故后果严重性的影响因素及其影响异质性问题。首先,将事故记录中各项信息梳理为时间、飞行过程、飞行员、直升机和气象条件类因素,同时,采用卡方检验分析各因素在无伤事故、轻伤事故和重伤死亡事故分类下的分布差异;而后,基于不同先验概率分布的随机系数构建若干混合Logit模型,拟合事故严重性;最后,通过对比不同模型的拟合效果,根据最优模型的参数估计,分析不同事故严重性对应因素的影响机理和影响的异质性问题。结果表明:直升机事故严重性的统计建模存在明显的因素影响异质性问题;基于独立正态和多元正态分布的相关随机系数混合Logit模型拟合效果优于其他模型;影响因素中,出现仪表气象条件、空中失去控制、燃油问题、低空运行及挂载(含撞线/树)、运动及作业、进近、老年驾驶员、飞行员具有直升机仪表能力以及直升机起火爆炸等因素时,将显著增加重伤死亡事故的概率;异质性分析中,周末、老年飞行员和三点式座椅安全带等因素存在显著的影响异质性。

关键词：航空运输事故严重性随机系数混合Logit模型直升机事故影响因素异质相关性

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变体飞行器结构关键技术及研究进展

电光与控制 2024年第1期31卷 1-13页

作者：张家应黄可武冠振王晨聂瑞北京航空航天大学强度与结构完整性全国重点实验室北京100000 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100000 南京航空航天大学航空学院南京210000 中国民用航空飞行学院航空工程学院四川广汉618000

变体飞行器由于可以根据飞行任务、飞行环境以及飞行状态等工况的改变主动地调整自身状态,从而可以实现在不同任务下都保持最佳性能。柔韧性和承载性良好的一体化柔韧蒙皮、大功率驱动器、轻量化高可靠性变形机构等智能柔性变形机翼技... 详细信息

变体飞行器由于可以根据飞行任务、飞行环境以及飞行状态等工况的改变主动地调整自身状态,从而可以实现在不同任务下都保持最佳性能。柔韧性和承载性良好的一体化柔韧蒙皮、大功率驱动器、轻量化高可靠性变形机构等智能柔性变形机翼技术是变体飞行器的重要支撑。为研究智能柔性变形机翼技术,在给出变体飞行器机翼主要变形方式的基础上,分析了变形机翼在变形蒙皮、驱动技术、变形机构等方面关键技术的研究重点和方法,并对其发展进行展望。

关键词：变体飞行器变弯度变展长变体翼尖局部变形技术跨速域变形

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可调负泊松比蜂窝结构在变面积机翼上的应用

哈尔滨工业大学学报 2024年第8期56卷 24-33页

作者：胡启华聂瑞张超裘进浩张宇鹏季宏丽航空航天结构力学及控制全国重点实验室(南京航空航天大学) 南京210016 中国民用航空飞行学院航空工程学院四川广汉618307 中国航天科工飞航技术研究院北京100074

为提高变面积机翼的性能,实现光滑柔性的无缝变形,提出了一种新型的基于负泊松比蜂窝结构的变面积机翼设计。首先,通过将负泊松比蜂窝结构单元运用到变面积机翼的设计中,利用负泊松比单元的拉胀特性,可以使机翼结构在发生展向变形的同时... 详细信息

为提高变面积机翼的性能,实现光滑柔性的无缝变形,提出了一种新型的基于负泊松比蜂窝结构的变面积机翼设计。首先,通过将负泊松比蜂窝结构单元运用到变面积机翼的设计中,利用负泊松比单元的拉胀特性,可以使机翼结构在发生展向变形的同时,发生弦向上的变形,由此实现更大的面积变化。然后,为实现对变面积机翼结构的变形轮廓控制,设计了一种新型的局部负泊松比可调的蜂窝结构单元,通过有限元仿真对其相对弹性模量和泊松比的调控规律进行了分析。最后,通过对机翼结构中的蜂窝结构单元参数优化设计,验证了其对变面积机翼结构的变形轮廓控制能力。研究结果表明,当机翼结构沿展长方向变形量为10.0%时,变面积机翼实现了23.9%的面积变化,且机翼结构变形后轮廓与目标轮廓吻合较好,形状误差仅为1.09%。同时机翼结构具有良好的承载性能,对于使用7075铝合金材料的变面积机翼结构,在承受15 kPa的气动载荷时,最大面外位移为0.645 mm。初步验证了基于负泊松比蜂窝结构的变面积机翼设计的可行性,为变面积机翼结构的设计提供了一种新思路。

关键词：反手性蜂窝结构变体飞行器拉胀结构变形控制可调负泊松比

基于眼动和脑电的复合材料胶接挖补工作负荷研究

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科学技术与工程 2024年第26期24卷 11449-11456页

作者：贺强胥涛中国民用航空飞行学院航空工程学院广汉618307

民机复合材料胶接挖补工作负荷对适航维修差错控制和维修人员绩效提高等具有重要意义。利用“眼动+脑电”对复合材料胶接挖补工作负荷进行研究,建立复合材料夹层结构挖补修理实验场景,采集损伤材料去除、补片材料制作、铺层与固化环境... 详细信息

民机复合材料胶接挖补工作负荷对适航维修差错控制和维修人员绩效提高等具有重要意义。利用“眼动+脑电”对复合材料胶接挖补工作负荷进行研究,建立复合材料夹层结构挖补修理实验场景,采集损伤材料去除、补片材料制作、铺层与固化环境构建三个典型挖补工艺过程的眼动行为和脑电信号并计算工作绩效和基于NASA-TLX量表的工作负荷。通过相关性分析提取与工作负荷显著相关的眼动+脑电特征模式。基于该特征模式,采用BP神经网络和支持向量机方法构建复合材料胶接挖补工作负荷预测模型。研究结果表明,随着工作负荷水平上升,工作绩效呈下降趋势,注视时间、眼跳时间、眼跳次数、平均眼跳频率更高,注视热点与注视轨迹分布更散乱,theta、alpha、beta波段脑电功率谱密度更高,大脑额叶、颞叶区域脑电信号更强烈;眼动+脑电特征模式结合支持向量机方法预测的工作负荷具有更高精度,可有效支持民机复合材料适航维修过程监测。

关键词：复合材料适航维修胶接挖补工作负荷眼动脑电

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天基分布式无源探测的空间多目标跟踪方法

系统工程与电子技术 2024年第8期46卷 2789-2797页

作者：江林海龚柏春刘传凯 YANG Yang 张仁勇南京航空航天大学航天学院江苏南京210016 北京航天飞行控制中心北京100190 航天飞行动力学技术重点实验室北京100190 新南威尔士大学机械与制造工程学院悉尼2052 中国科学院空间应用工程与技术中心北京100094

针对巨型星座群等空间非合作目标实时跟踪难题,提出一种天基分布式协同无源探测的多目标跟踪方法。首先,建立了地球非球形J2项摄动和大气阻力摄动条件下的轨道动力学模型,并建立了星载的单位视线矢量测量模型。然后,建立了基于势均衡概... 详细信息

针对巨型星座群等空间非合作目标实时跟踪难题,提出一种天基分布式协同无源探测的多目标跟踪方法。首先,建立了地球非球形J2项摄动和大气阻力摄动条件下的轨道动力学模型,并建立了星载的单位视线矢量测量模型。然后,建立了基于势均衡概率假设密度滤波的多目标跟踪算法,并采用高斯混合方法求得多维积分的近似封闭解,降低算法的计算复杂度,以解决星载实现问题。接着,设计了多平台多目标跟踪交互的一致性信息融合方案,引入标签进行目标区分,减少不同平台之间信息传递与融合带来的计算匹配问题,并使用一致性信息滤波进行信息融合。最后,以某星座局部区域的15颗轨道相近的星座卫星作为跟踪目标,对所提方法进行仿真实验验证。仿真结果表明所提方法有效,跟踪性能比传统方法提升了约60%,在协同构型不奇异情况下跟踪的位置误差在5 km以内。

关键词：无源探测多目标跟踪一致性信息滤波分布式协同观测

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过失速重新定向机动过程气动特性建模

空气动力学学报 2024年第5期42卷 72-80页

作者：孔轶男伍彬汪清陈功余婧中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所绵阳621000 空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室绵阳621000 南京航空航天大学航空学院南京210016 上海机电工程研究所上海201100

以过失速重新定向技术为基础的自翻转越肩飞行器与传统越肩发射飞行器相比,具有响应时间短、机动性能高、射程远等优势。本文针对飞行器过失速重新定向机动过程,基于CFD动态计算数据分析了该过程中的飞行器气动特性,通过改进微分方程模... 详细信息

以过失速重新定向技术为基础的自翻转越肩飞行器与传统越肩发射飞行器相比,具有响应时间短、机动性能高、射程远等优势。本文针对飞行器过失速重新定向机动过程,基于CFD动态计算数据分析了该过程中的飞行器气动特性,通过改进微分方程模型成功描述了机动过程中的迟滞环效应,同时验证了最小二乘支持向量机方法在此建模问题中的适用性。本文的建模方法可以准确捕捉飞行器过失速重新定向机动过程中的非线性非定常气动特性,为飞行器过失速重新定向机动控制律设计提供模型基础。

关键词：过失速重新定向越肩发射动态计算数据气动特性建模

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机翼弯曲模拟系统的建模与仿真研究

机械科学与技术 2024年第2期43卷 305-311页

作者：赵孟文樊泽明西安航空学院机械工程学院西安710077 西北工业大学自动化学院西安710072

某型飞机在飞行过程中,机翼将产生最大可达3米的变形,该变形将严重影响安装在飞机机翼上钢索传动装置的操控性能,同时考虑操控性能在真实飞行过程中的成本、难度、风险问题,构建了地面机翼弯曲模拟系统。首先,构建了由16套机构组成的全... 详细信息

某型飞机在飞行过程中,机翼将产生最大可达3米的变形,该变形将严重影响安装在飞机机翼上钢索传动装置的操控性能,同时考虑操控性能在真实飞行过程中的成本、难度、风险问题,构建了地面机翼弯曲模拟系统。首先,构建了由16套机构组成的全机翼半物理仿真模型,各机构均安装有一套位移伺服控制系统和一套角度伺服控制系统。然后对系统的角度控制及位移控制进行了建模、仿真研究,提出了有效的前馈和模糊控制相结合的控制策略。最后搭建了实验验证系统并进行了验证。结果表明:该系统设计合理,实用性强,满足钢索在机翼弯曲变形下的操控性能测试。

关键词：飞机机翼钢索电液伺服系统多余力