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航空三级式发电系统非线性建模与硬件在环实现

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西安交通大学学报 2024年

作者：李添幸杜皓然刘勇智朱佩荣景博王龙空军工程大学航空工程学院

硬件在环技术在航空发电系统中的运用需要高保真度、高计算效率的发电系统非线性模型。本文首先利用电流-磁链神经网络拟合了电机电流-磁链的非线性关系；其次提出变参数平均值模型的改进型准确预测了旋转整流器的输出电压降；最后分析... 详细信息

硬件在环技术在航空发电系统中的运用需要高保真度、高计算效率的发电系统非线性模型。本文首先利用电流-磁链神经网络拟合了电机电流-磁链的非线性关系；其次提出变参数平均值模型的改进型准确预测了旋转整流器的输出电压降；最后分析了系统的信号传递逻辑，完成了对系统的非线性建模。结合航空三级式发电系统的非线性模型和RT-LAB实时仿真机完成了硬件在环测试平台的构建，并利用GJB181B—2012对平台进行了有效性验证和控制能力验证。验证结果表明该平台在小型单发飞机所需的发电系统输出功率为45kVA的条件下输出三相交流电的稳态电压为113.0174V、电压不平衡度为0.2532V、电压调制幅度为2.0596V，满足GJB 181B—2012对供电品质的要求；并且该平台还可以在30～50kVA内跟踪任意指定输出功率。该平台利用非线性建模技术、硬件在环技术打破了传统航空发电系统研究中对于实验环境的要求，可以降低研究成本、缩短研究周期，对于航空发电系统的控制器研究、航空发电系统的更新换代具有加速功能。

关键词：航空三级式发电系统非线性硬件在环

基于2D-HCE混沌加密的动态DL-GMPWFRFT安全通信方法

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兵工学报 2024年

作者：贠彦直孟庆微王西康王晗空军工程大学信息与导航学院

为提升无线通信物理层的保密性，提出一种全新的基于2维Hénon-cosine-exponent混沌加密的动态双层广义多参数加权分数傅里叶变换安全通信方法（2D-HCE-DDL-GMPWFRFT）。通过向Hénon映射引入余弦和幂指非线性项扰动混沌迭代过程，构建... 详细信息

为提升无线通信物理层的保密性，提出一种全新的基于2维Hénon-cosine-exponent混沌加密的动态双层广义多参数加权分数傅里叶变换安全通信方法（2D-HCE-DDL-GMPWFRFT）。通过向Hénon映射引入余弦和幂指非线性项扰动混沌迭代过程，构建了新型2维Hénon-cosine-exponent混沌映射（2D-HCE），Lyapunov指数谱、系统分岔图等验证了其优越性。以广义多参数加权分数傅里叶变换（GMPWFRFT）为基础，结合双层WFRFT结构，设计构造了64种双层广义多参数加权分数傅里叶变换（DL-GMPWFRFT）。利用2D-HCE混沌序列实施星座幅相加密、随机选取DL-GMPWFRFT变换类型，对星座进行动态变换加密，进而掩盖了调制信号样式，并增强了系统对参数检测的防御能力。仿真结果表明，所提方法加密后星座图呈现类高斯分布，密钥空间大，可达到2218，密钥敏感性好，即使非法窃听者密钥与正确密钥有10-15误差，非法窃听者误比特率仍然在0.4-0.5之间。

关键词：物理层安全混沌加密动态函数加密双层广义加权分数傅里叶变换

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基于多尺度特征的多模态激光雷达增强算法

激光与光电子学进展 2024年第18期 238-246页

作者：罗一凯何林远马时平空军工程大学航空工程学院

激光雷达（LiDAR）通过扫描周围环境，获取测量数据构建三维（3D）点云来实现环境感知的功能，广泛应用于车辆环境感知任务。然而，激光雷达无法感知环境中的语义信息，一定程度上限制了其在3D目标检测中的效果。为增强激光雷达在复杂... 详细信息

激光雷达（LiDAR）通过扫描周围环境，获取测量数据构建三维（3D）点云来实现环境感知的功能，广泛应用于车辆环境感知任务。然而，激光雷达无法感知环境中的语义信息，一定程度上限制了其在3D目标检测中的效果。为增强激光雷达在复杂环境下的3D目标检测效果，设计了一种基于多尺度特征的多模态融合激光雷达增强算法，并在Transformer框架下进行了一定的创新。在编码器中，语义感知聚合模块提取的多尺度语义特征用于跨模态特征融合，而解码器中的尺度自注意力与提案引导初始化使得预测过程更加高效。还设计了一种用于辅助预测框位置回归的三角损失函数，将预测框的回归位置利用三角几何约束限制在2D标签与3D标签之间，以得到更好的预测效果。在nuScenes数据集上进行的实验证明了所提模型的有效性与鲁棒性。

关键词：激光雷达多模态融合 Transformer 三维目标检测鸟瞰图

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基于张量分解的光谱图像压缩感知重构

现代防御技术 2024年第1期52卷 92-101页

作者：赵梓渊唐意东黄树彩空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077 中国人民解放军95607部队四川成都610066 空军工程大学防空反导学院陕西西安710051

光谱成像丰富的空间信息和光谱信息能够为弹道导弹预警探测提供重要的信息支撑,压缩感知则为实现光谱图像数据的高效采集和处理提供了有效途径。针对现有压缩感知重构多采用“空间域压缩采样和谱间传统压缩”的编码方式,仍存在一定资源... 详细信息

光谱成像丰富的空间信息和光谱信息能够为弹道导弹预警探测提供重要的信息支撑,压缩感知则为实现光谱图像数据的高效采集和处理提供了有效途径。针对现有压缩感知重构多采用“空间域压缩采样和谱间传统压缩”的编码方式,仍存在一定资源浪费的问题,提出了一种基于张量分解的光谱图像压缩感知重构方法。该方法利用光谱图像数据的三维空间稀疏性,建立基于三阶张量Tucker分解的光谱图像重构模型,基于正交匹配算法设计相应的模型求解方法;将传统正交匹配算法推广到三维空间,设计一种以三阶张量为字典原子的正交匹配追踪算法,在三维空间实现光谱图像数据的压缩采样及解码重构。实验分析结果表明,该方法能够充分利用光谱图像三维数据块结构信息,有效降低重构算法复杂度,增强压缩感知重构算法性能。

关键词：光谱图像稀疏模型张量分解压缩感知 OMP算法

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基于多尺度特征的多模态激光雷达增强方法

激光与光电子学进展 2024年

作者：罗一凯何林远马时平空军工程大学航空工程学院

激光雷达（LiDAR）通过扫描周围环境，获取测量数据构建三维点云来实现环境感知的功能，广泛应用于车辆环境感知任务。然而激光雷达无法感知环境中的语义信息，这在一定程度上限制了其在3D目标检测中的效果。为增强激光雷达在复杂环境下... 详细信息

激光雷达（LiDAR）通过扫描周围环境，获取测量数据构建三维点云来实现环境感知的功能，广泛应用于车辆环境感知任务。然而激光雷达无法感知环境中的语义信息，这在一定程度上限制了其在3D目标检测中的效果。为增强激光雷达在复杂环境下的3D目标检测效果，本文设计了一种基于多尺度特征的多模态融合激光雷达增强方法，并在Transformer框架下进行了一定的创新。在编码器中，语义感知聚合模块提取的多尺度语义特征将用于跨模态特征融合，而解码器中的尺度自注意力与提案引导初始化使得预测过程更加高效。本文还设计了一种用于辅助预测框位置回归的三角损失函数，将预测框的回归位置利用三角几何约束限制在2D标签与3D标签之间，以得到更好的预测效果。本文所提出的模型在nuScenes数据集上进行的实验证明了该模型有效性与鲁棒性。

关键词：激光雷达多模态融合 Transformer 三维目标检测鸟瞰图

基于复杂约束的地面防空作战装备支援保障节点选址问题研究

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空军工程大学学报 2024年第05期 90-97页

作者：齐丁丁徐斌赵英俊张敏王政钧侯欣娜空军工程大学防空反导学院空军装备部综合计划局西安电子科技大学数学与统计学院 91798部队

针对新型地面防空作战向分布式、模块化和高机动性发展带来的具有复杂约束的支援保障节点选址问题，提出了遗传-K-均值-遗传算法(GAKGA),该算法利用分层聚类思想根据实际约束条件将不同的作战模块划分为不同层级，在每一个层级中利用K-... 详细信息

针对新型地面防空作战向分布式、模块化和高机动性发展带来的具有复杂约束的支援保障节点选址问题，提出了遗传-K-均值-遗传算法(GAKGA),该算法利用分层聚类思想根据实际约束条件将不同的作战模块划分为不同层级，在每一个层级中利用K-均值算法求满足问题约束条件的解。求解过程充分利用遗传算法强大的全局搜索能力优化K-均值算法初始点的选取，最后根据各层级所得结果，利用遗传算法对保障节点的最终选址进行优化。实验表明，改进后的算法在复杂选址问题中可以得到路径更短的解，更有利于实现对分布式地面防空作战装备保障需求的敏捷响应。

关键词：选址优化地面防空装备保障遗传-K-均值-遗传算法

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高气压下三维旋转滑动弧放电光谱特性分析

光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1571-1577页

作者：张磊张登成于锦禄赵兵兵徐哲霖程伟达中国人民解放军空军工程大学航空工程学院陕西西安710038

为探究气体压力对滑动弧放电稳定性的影响规律,在高气压放电实验平台上,开展了滑动弧放电光谱特性研究。利用发射光谱法对滑动弧放电过程中的激发态物质进行诊断,并对不同气体压力条件下滑动弧放电的电子密度、振动温度、转动温度进行... 详细信息

为探究气体压力对滑动弧放电稳定性的影响规律,在高气压放电实验平台上,开展了滑动弧放电光谱特性研究。利用发射光谱法对滑动弧放电过程中的激发态物质进行诊断,并对不同气体压力条件下滑动弧放电的电子密度、振动温度、转动温度进行了计算。在滑动弧放电发射光谱中观测到氮气第二正带系N_(2)(C^(3)Π_(u)→B^(3)Π_(g))和氮气第一负带系N^(+)_(2)(B^(2)Σ^(+)_(u)→X^(2)Σ^(+)_(g))的发射谱线,随着气体压力升高,氮气第二正带系谱线发射强度增强,氮气第一负带系的发射强度变化幅度较小。当气体压力超过0.26 MPa之后,在滑动弧放电发射光谱中发现了氮气Gaydon s Green带系507.4 nm的发射谱线,其发射强度为3508.49 arb,随气体压力升高其谱线发射强度无明显变化。利用Stark展宽法对滑动弧放电过程中的电子密度进行了计算,得到电子密度在1023量级,并且随着气体压力的增加,滑动弧放电的电子密度呈线性增加。针对氮气分子第二正带系的5条谱线,采用玻尔兹曼图解法对滑动弧放电的振动温度进行计算,振动温度随气体压力的变化并非单调变化,在0.3 MPa之前振动温度变化幅度较小,气体压力超过0.3 MPa之后振动温度迅速增加。对氮气分子第一负带系390~391.6 nm处的发射谱线进行拟合计算滑动弧放电的转动温度,结果表明在0.24 MPa之前转动温度随气体压力升高变化幅度较大,气体压力超过0.24 MPa之后转动温度增长幅度变小。

关键词：滑动弧等离子体高气压放电电子密度振动温度转动温度

基于先验信息补偿的太赫兹雷达近场大转角精细成像研究

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空军工程大学学报 2024年第4期25卷 33-40页

作者：王瑞君曹睿贺思三杨琪空军工程大学防空反导学院西安710051 国防科技大学电子科学学院长沙410073

基于雷达成像技术实现太赫兹频段目标散射特性获取是一种重要的特性测量手段,其前提是能够获得目标的高分辨精细成像结果。针对室内太赫兹雷达系统成像测量时难以保证参考目标中心和转台中心完全重合,且近场成像结果敏感于目标位置误差... 详细信息

基于雷达成像技术实现太赫兹频段目标散射特性获取是一种重要的特性测量手段,其前提是能够获得目标的高分辨精细成像结果。针对室内太赫兹雷达系统成像测量时难以保证参考目标中心和转台中心完全重合,且近场成像结果敏感于目标位置误差的实际问题,推导建立了相应的精确成像模型,提出了基于先验信息的距离误差补偿方法和近场成像算法实现方法,得到了近场大转角条件下太赫兹目标高分辨精细成像结果。经实验系统测量验证,该成像方法可精确修正目标位置摆放误差和近场测量误差造成的图像形变与散焦,无目标坐标系和雷达坐标系中心重合的要求限制,为太赫兹频段目标散射特征精确反演和散射中心诊断提供了重要支撑。

关键词：太赫兹雷达精细成像先验信息距离补偿近场

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空射诱饵弹对地面防空装备作战使用影响研究

现代防御技术 2024年第2期52卷 13-21页

作者：吴静庄亚强倪鹏蔡海锋李森中国人民解放军93184部队北京100076 空军工程大学防空反导学院陕西西安710051

空射诱饵弹(miniature air launched decoy,MALD)可诱骗地面防空雷达开机,消耗防空弹药,降低地面防空装备作战效能,提升空中编队突防能力。在梳理空射诱饵弹发展概况基础上,分析空射诱饵弹目标特性,构建典型作战运用场景,开展MALD对制... 详细信息

空射诱饵弹(miniature air launched decoy,MALD)可诱骗地面防空雷达开机,消耗防空弹药,降低地面防空装备作战效能,提升空中编队突防能力。在梳理空射诱饵弹发展概况基础上,分析空射诱饵弹目标特性,构建典型作战运用场景,开展MALD对制导雷达探测跟踪性能和拦截效能影响分析,采用理论分析和动态仿真的方法研究了空射诱饵弹实施远距离欺骗、抵近干扰对制导雷达探测跟踪性能的影响,采用排队论方法分析MALD对空中编队突防效能的影响。研究结论可为空射诱饵弹战术运用提供参考。

关键词：空射诱饵弹欺骗干扰动态仿真穿透