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基于非正交多址接入的星空地多用户认知网络性能研究

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电子与信息学报 2024年第6期46卷 2488-2496页

作者：刘瑞郭克锋朱诗兵李长青李可盈航天工程大学航天信息学院北京101416

卫星通信(SatCom)因其强大的生存能力和无缝覆盖的独特优势,能够弥补地面通信网络受地形限制、覆盖范围小等短板,在当前和未来的无线通信系统中具有重要的地位。此外,空中辅助通信由于其在星地网中的灵活性和可扩展性,具有很高的研究价... 详细信息

卫星通信(SatCom)因其强大的生存能力和无缝覆盖的独特优势,能够弥补地面通信网络受地形限制、覆盖范围小等短板,在当前和未来的无线通信系统中具有重要的地位。此外,空中辅助通信由于其在星地网中的灵活性和可扩展性,具有很高的研究价值。为克服星空地网络(ISATN)中频谱短缺问题,认知无线电(CR)和非正交多址接入(NOMA)被用于提高频谱利用率和传输性能。因此,该文研究了基于NOMA的星空地认知网络(CISATN)的性能,考虑多用户场景,分别得到了主网络和次级网络的中断概率(OP)的准确表达式和高信噪比下的渐进表达式,并给出了这两个网络的分集增益。最后,通过蒙特卡罗仿真验证了理论推导的正确性,并分析了关键变量对系统指标的影响。

关键词：星空地网络认知无线电非正交多址接入中断性能

高超目标强跟踪CKF自适应交互多模型跟踪算法

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北京航空航天大学学报 2024年第7期50卷 2272-2283页

作者：罗亚伦廖育荣李兆铭倪淑燕航天工程大学研究生院北京101416 航天工程大学电子与光学工程系北京101416

高超目标运动状态复杂且具有高机动性,传统的交互多模型(IMM)跟踪精度低、收敛速度慢,基于此,提出了一种基于多重渐消因子的强跟踪容积卡尔曼滤波(CKF)自适应交互多模型(AIMM)跟踪算法。以IMM-CKF算法为基础,通过对CKF算法的结构进行分... 详细信息

高超目标运动状态复杂且具有高机动性,传统的交互多模型(IMM)跟踪精度低、收敛速度慢,基于此,提出了一种基于多重渐消因子的强跟踪容积卡尔曼滤波(CKF)自适应交互多模型(AIMM)跟踪算法。以IMM-CKF算法为基础,通过对CKF算法的结构进行分析,在时间更新和量测更新的协方差矩阵中引入强跟踪算法的渐消因子,在线实时调整滤波增益,减小模型不匹配导致的滤波精度下降;在IMM的模型集中选择Singer模型、“当前”统计模型和Jerk模型,并针对模型扩维导致CKF算法中无法Cholesky分解的问题引入奇异值分解(SVD)算法;对IMM算法中马尔可夫矩阵提出自适应算法,通过模型似然函数值对转移概率进行自适应修正,增强匹配模型所占比例。仿真结果表明:所提算法跟踪收敛速度提高了约37.5%,跟踪精度提高了16.51%。

关键词：高超目标容积卡尔曼滤波强跟踪滤波渐消因子自适应交互多模型

隔板对液体火箭发动机燃烧室声学模态特性的影响

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航空动力学报 2024年第4期39卷 234-243页

作者：张泽昊樊志伟董立宝何博聂万胜航天工程大学宇航科学与技术系北京101416

通过采用声学有限元法,求解带有平均流源项的亥姆霍兹方程,进而在考虑燃烧室高温、平均流场因素基础上分析了隔板结构参数对液体火箭发动机燃烧室声学模态特性影响规律。结果表明:增加隔板数目或长度,均会降低燃烧室1阶切向模态的特征频... 详细信息

通过采用声学有限元法,求解带有平均流源项的亥姆霍兹方程,进而在考虑燃烧室高温、平均流场因素基础上分析了隔板结构参数对液体火箭发动机燃烧室声学模态特性影响规律。结果表明:增加隔板数目或长度,均会降低燃烧室1阶切向模态的特征频率;存在最佳隔板数目4,使燃烧室1阶切向模态阻尼率最大;而隔板长度越长,1阶切向模态声压波腹的分布面积越小,阻尼率越大;隔板型式对燃烧室1阶切向模态特性影响较小。

关键词：隔板液体火箭发动机燃烧室声学模态特性亥姆霍兹方程

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基于事件相机的目标检测与跟踪算法综述

激光与光电子学进展 2024年

作者：邱嘉钰张雅声方宇强李鹏举郑开源航天工程大学

事件相机是一种受生物启发的新型视觉传感器，是计算神经科学与计算机视觉领域的交叉学科与研究热点。不同于传统相机，事件相机能够异步输出有关亮度变化的事件流，具有高时间分辨率、高动态范围、低延迟、低带宽和低功耗等优势，适合... 详细信息

事件相机是一种受生物启发的新型视觉传感器，是计算神经科学与计算机视觉领域的交叉学科与研究热点。不同于传统相机，事件相机能够异步输出有关亮度变化的事件流，具有高时间分辨率、高动态范围、低延迟、低带宽和低功耗等优势，适合高速运动目标的动态实时感知，是计算机视觉检测与跟踪领域新的研究方向。首先，本文简要介绍了事件相机的类型、工作原理与优缺点；然后，着重分析了现有的基于事件相机的目标检测与跟踪算法；接下来，介绍了视觉检测跟踪相关的事件数据集；最后，对该方向未来的发展趋势进行了展望。

关键词：事件相机动态视觉传感器目标检测目标跟踪数据集

单喷嘴模型火箭发动机中高频不稳定燃烧的预测

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宇航学报 2024年第3期45卷 478-486页

作者：王治宇陈朋林伟仝毅恒郭康康黄卫东聂万胜航天工程大学宇航科学与技术系北京101416

为实现模型火箭发动机中高频不稳定燃烧的早期辨识和提前预测,建立了基于数据驱动的预测框架。该框架基于递归矩阵对燃烧噪声的非线性特征进行提取,并利用深度学习模型对这些特征进行训练和预测。以单喷嘴模型火箭发动机为例,基于热试... 详细信息

为实现模型火箭发动机中高频不稳定燃烧的早期辨识和提前预测,建立了基于数据驱动的预测框架。该框架基于递归矩阵对燃烧噪声的非线性特征进行提取,并利用深度学习模型对这些特征进行训练和预测。以单喷嘴模型火箭发动机为例,基于热试车试验中的动态压力信号数据,开展了高频不稳定燃烧的预测,可提前约35 ms预测不稳定燃烧的发生。共使用25组动态压力数据,其中包含了不同燃烧室构型的热试车试验数据。对预测框架进行交叉验证后,结果表明模型的预测准确率高于95%,说明了该预测框架的有效性和鲁棒性。

关键词：火箭发动机燃烧不稳定性深度学习混沌分析

内壁结构对气体中心式同轴离心喷嘴喷雾特性影响

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航空动力学报 2024年第5期39卷 284-298页

作者：高玉超楚威苏凌宇姜传金谢远仝毅恒航天工程大学宇航科学与技术系北京101416

通过改变气体中心式同轴离心喷嘴的气喷嘴内壁结构,分别对平滑内壁(A)、内壁加凹腔(B)和内壁加凸起(C)的3种喷嘴的喷雾特性进行了实验观测,同时为分析气喷嘴内壁结构改变引起的流场变化,在不考虑液相的情况下对纯气相流场进行了三维模... 详细信息

通过改变气体中心式同轴离心喷嘴的气喷嘴内壁结构,分别对平滑内壁(A)、内壁加凹腔(B)和内壁加凸起(C)的3种喷嘴的喷雾特性进行了实验观测,同时为分析气喷嘴内壁结构改变引起的流场变化,在不考虑液相的情况下对纯气相流场进行了三维模拟研究。结果表明:3种喷嘴的雾化锥角均随气体质量流率的增加而减小,随液体质量流率的增加而增大。气喷嘴内壁加凹腔,对喷嘴的雾化锥角、破碎长度以及自激振荡频率几乎没有影响;而气喷嘴内壁加凸起则对喷雾特性有显著影响。相同工况下,内壁加凸起会使气喷嘴出口的引射作用增强,雾化锥角减小,同时气液间更强的相互作用使喷雾破碎长度随之减小。喷雾自激振荡发生时,内壁凸起亦会导致喷雾自激振荡频率随之增大。3种喷嘴的自激振荡频率均随气体质量流率的增加而增大,并对3种喷嘴的喷雾自激振荡诱发及维持机理进行了分析。通过实验探究了不同凹腔、凸起大小对喷雾特性的影响,对于B喷嘴,其喷雾的雾化锥角、破碎长度几乎一致,自激振荡频率亦差别不大;C喷嘴的雾化锥角、破碎长度均小于B喷嘴,且随凸起的增大而减小,而自激振荡频率均大于B喷嘴,且随凸起的增大而增大。

关键词：气体中心式同轴离心喷嘴凹腔凸起雾化锥角破碎长度自激振荡

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基于RIS的元素分组面状全连接网络

系统仿真学报 2024年第4期36卷 1017-1027页

作者：侯顺虎方胜良曾庆尧王孟涛航天工程大学研究生院北京101416 航天工程大学航天信息学院北京101416

针对神经网络全连接层在训练中参数量多、所占内存多、易产生过拟合问题,从智能超表面(reconfigurable intelligence surface,RIS)结构特征出发,提出了一种基于RIS的元素分组面状全连接神经网络(RIS-based element grouping areal fully... 详细信息

针对神经网络全连接层在训练中参数量多、所占内存多、易产生过拟合问题,从智能超表面(reconfigurable intelligence surface,RIS)结构特征出发,提出了一种基于RIS的元素分组面状全连接神经网络(RIS-based element grouping areal fully connected neural network,RGFCNN)。借鉴RIS的结构特征,在传统全连接神经网络上进行优化。设计了透射面注意力机制用于数据有效特征提取,相比于传统的全连接网络,该网络没有对数据进行一维排列,而是提出了一种运用于神经网络构建的元素分组策略,直接对二维面状数据进行分组全连接处理,各组处理输出进行数据串联。实验结果表明:在公开的具有IQ数据特征的通信信号数据集上,RGFCNN在信噪比大于0 dB时具有更好的识别精度,而训练参数是原来的大约1/6。

关键词：智能超表面全连接神经网络元素分组策略 IQ信号调制识别

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激光武器反无人机集群作战运用及关键技术

航空学报 2024年第12期45卷 239-253页

作者：刘伟张琳王代强孟宪良张搏空军工程大学防空反导学院西安710051 中国人民解放军63768部队西安710000 航天工程大学基础部北京110400

激光武器具有作战成本低、转移火力快、杀伤可控等显著优势,被认为是目前反无人机(UAV)集群作战中最具技术可行性的定向能武器。随着激光武器逐步从试验验证进入作战运用阶段,对激光武器反无人机集群作战运用关键技术进行综述分析迫在... 详细信息

激光武器具有作战成本低、转移火力快、杀伤可控等显著优势,被认为是目前反无人机(UAV)集群作战中最具技术可行性的定向能武器。随着激光武器逐步从试验验证进入作战运用阶段,对激光武器反无人机集群作战运用关键技术进行综述分析迫在眉睫。通过梳理激光武器毁伤作用机理及发展现状,分析激光武器反无人机集群作战运用关键问题,并总结归纳激光武器-集群目标分配技术、激光毁伤效能评估技术的研究进展,最后对激光武器反无人机集群作战运用关键技术研究方向进行展望,以期为激光武器尽早投入作战运用提供借鉴和参考。

关键词：激光武器反无人机集群作战运用激光武器-集群目标分配技术激光毁伤效能评估技术

磁悬浮万向稳定平台平动动力学建模及其自抗扰控制方法

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：段乐强李磊王卫杰朱宏业庞维坤任元航天工程大学研究生院航天工程大学宇航科学与技术系航天工程大学基础部航天工程大学前沿基础交叉中心

针对空间激光通信等复杂航天任务对卫星平台高精高稳指向控制技术的迫切需求，开展球面磁悬浮万向稳定平台(MSUSP)构型设计与控制方法研究。首先，分析了MSUSP平台万向稳定悬浮特性，设计直角-正三棱锥构型的空间结构，建立了球面磁轴... 详细信息

针对空间激光通信等复杂航天任务对卫星平台高精高稳指向控制技术的迫切需求，开展球面磁悬浮万向稳定平台(MSUSP)构型设计与控制方法研究。首先，分析了MSUSP平台万向稳定悬浮特性，设计直角-正三棱锥构型的空间结构，建立了球面磁轴承三自由度动力学模型，通过坐标变换实现了磁轴承动子平动测量解耦。在此基础上，为了实现外部扰动条件下的磁轴承动子稳定控制，设计了基于坐标变换的三通道自抗扰控制器，将各通道之间的未建模动态及外部扰动当作合并外扰，进行跟踪、补偿，从而提高了扰动条件下控制器的快速性和稳定性。分析仿真结果表明，相较于传统方法，本方法平动阶跃响应时间缩短42.86%，在不同频率正弦扰动下的磁轴承动子抗干扰性均得到了大幅提升，证明了所提出方法的有效性和优越性。

关键词：磁悬浮万向稳定平台动力学建模扰动抑制坐标变换自抗扰控制器