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2024年 第45卷 第4期    刊出日期：2024-04-30

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基于知识推理的杀伤网智能设计方法

万斯来, 王国新, 明振军, 阎艳, 郝佳

2024, 45(4):  1025-1037.  doi:10.12382/bgxb.2022.1077

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针对现有杀伤网设计对人的经验依赖性强、智能化程度低的问题,提出一种基于知识推理的杀伤网智能设计方法。基于OODA循环理论构建作战任务-作战能力-武器装备多层级杀伤网本体,实现杀伤网设计静态知识建模;构建任务-能力-装备映射规则、装备协同规则和杀伤链协同规则3类杀伤网设计规则库,实现杀伤网设计动态知识建模;在静态知识和动态知识的基础上提出一个基于知识推理的杀伤网智能设计流程框架,同时定义了时间链、精度链和成本链3个杀伤链评估指标,以实现动态战场下的杀伤网快速智能设计。在某体系对抗仿真推演平台上,以防空反导作战体系执行典型防空反导任务为案例,验证了所提方法的有效性。

固体推进剂黏弹性参数的确定及细观损伤演化

乌布力艾散·麦麦提图尔荪, 吴艳青, 侯晓, 尹欣梅, 张鑫

2024, 45(4):  1038-1046.  doi:10.12382/bgxb.2022.1256

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固体推进剂力学模型参数的准确性对其宏观力学响应预测具有重要的意义,为解耦标定固体推进剂非线性黏弹性模型参数,提出一种基于台阶应力松弛试验的模型参数确定方法。通过台阶应力松弛平衡响应确定固体推进剂弹性部分参数,通过小变形下的应力松弛确定无量纲松弛模量,分析一种固体推进剂力学响应。研究结果表明:固体推进剂在台阶应力松弛及单轴拉伸条件下的力学性能预测结果与试验结果吻合,验证了所提方法的有效性;由于平衡响应包含损伤,采用该方法标定的参数可用于预测含损伤固体推进剂力学响应。在此基础上,提出一种基于推进剂模型参数标定等效黏合剂力学参数的方法,并通过引入基于黏弹性脱湿准则的相界面模型建立代表性体积单元计算模型,实现在宽应变(~100%)范围内推进剂脱湿损伤分析,为推进剂宏观力学性能预测及细观损伤演化分析提供了支撑。

基于数字图像相关原理的埋头弹程序燃烧特性试验研究

师军飞, 钱林方, 陈光宋, 尹强, 刘道坤, 李仲刚

2024, 45(4):  1047-1059.  doi:10.12382/bgxb.2023.1174

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为分析埋头弹的装药程序燃烧特性和上膛挤进运动特性,对埋头弹两级点火发射过程进行试验研究。设计并建立程序燃烧特性试验系统,采用高速摄像系统获得各组弹丸的运动图像序列。基于数字图像相关原理,对各组图像序列进行定性和定量分析,对回收的弹带刻槽形貌分析测量,获得一级点火的弹丸运动特性,两级点火的程序燃烧特性以及弹带刻槽形貌特性。研究结果表明:速燃点火药的质量直接影响一级点火弹丸上膛性能,质量增加时弹丸上膛时间显著缩短,上膛速度大幅提高;可燃导向筒过早的破碎会导致上膛速度大幅增加,使弹带刻槽形貌非常恶劣,不能可靠密封弹后火药燃气和可靠导转弹丸运动,影响内弹道性能和弹丸的膛内运动姿态;需要对速燃点火药与可燃导向筒进行合理的匹配设计,保证可燃导向筒的破碎时机处于可控范围,从而实现理想的两级点火和程序燃烧设计目标。

基于深度表征学习和遗传算法的军用座舱色彩设计方法

苏胜, 顾森, 宋志强, 刘萍

2024, 45(4):  1060-1069.  doi:10.12382/bgxb.2023.0456

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军用座舱色彩设计作为载人军事设备工业设计中较为主观的一部分,设计的合理性至关重要。为提高军用座舱色彩设计的科学性,提出一种基于深度表征学习和遗传算法的军用座舱配色方法。利用深度表征学习模型预测军用座舱配色方案,并根据色彩感知理论建立军用座舱配色模型,将其作为生成方案的限制条件。同时,引入交互式遗传算法到智能配色系统中,通过人工引导的方式优化神经网络的参数,对预测的配色方案进行有效迭代。实验结果表明:该方法生成的配色方案符合军用座舱配色模型,结合遗传算法的模型预测准确率比单一的深度表征模型提高了16%~18%。相较于人工色彩设计方案,军用座舱智能配色方法生成的方案满意度略优、设计周期缩短了80%~88%,色彩稳定性提高了6%~12%。

面向真实战场环境的Transformer-CNN多特征聚合图像去雾算法

王永振, 童鸣, 燕雪峰, 魏明强

2024, 45(4):  1070-1081.  doi:10.12382/bgxb.2022.0957

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军事智能系统的发展对现代战争的作战方式和制胜机理产生重大影响,然而这些系统容易受到雾霾等天气的影响导致获取的图像出现模糊、退化等问题,给后续识别、追踪等作战任务带来挑战,因此对战场含雾图像进行复原非常重要。鉴于获取同一场景下的含雾、清晰图像对难度极大,现有网络大都采用合成数据进行训练;但真实雾图和合成雾图之间的间隙,会导致在合成数据下训练的模型在真实场景中泛化性差。为此,提出一种面向真实战场环境的自注意力模型-卷积神经网络(Transformer-Convolutional Neural Network,Transformer-CNN)多特征聚合图像去雾算法。采用半监督框架,利用合成和真实战场含雾图像训练网络,使模型能够更好地应对真实含雾场景。采用双分支特征聚合架构,将CNN分支提取的局部特征和Transformer分支学习的全局特征进行聚合,以进一步提高模型去雾能力。为模拟真实战场含雾场景,构建了一套含雾战场图像数据集。实验结果表明,与8种最先进的图像去雾算法相比,所提算法在合成数据和真实图像上均表现良好。

盐雾环境对典型步枪自动机运动影响

张贺, 黄毅, 刘科言, 李朋超, 顾桐光, 王永娟, 徐诚

2024, 45(4):  1082-1093.  doi:10.12382/bgxb.2022.0924

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盐雾环境对自动步枪战术技术性能和作战效能有着重要影响,但目前对盐雾环境对自动机运动特性和故障的影响机理尚不明确。以某小口径自动步枪为试验对象,设计并进行盐雾全寿命试验,在每次盐雾后通过高速摄影非接触测量自动机运动、高精度天平测量枪机框质量、簧力测试仪测量复进簧参数;对枪机框及导轨表面形貌特征进行拍照,统计全寿命过程中故障情况,获得自动机运动典型故障类型。研究结果表明:随着盐雾时间增长,枪机框质量逐渐增加;复进簧自由长度及预压力逐渐减小,工作压力先减小、后趋于平缓;自动机后坐到位速度先减小、后增大;复进开始及复进到位速度逐渐减小,且二者具有相同变化趋势。盐雾使自动机后座到位速度减小,自动机运动故障次数增多,盐雾环境引起的多参数变化对自动机故障频次影响明显。在试验研究的基础上,构建枪机框质量、复进簧参数、特征点速度随时间变化定量关系公式,为推断盐雾环境自动机运动件参数变化状况和分析其对故障的影响提供参考依据。

高速履带车辆横摆运动响应特性分析与试验验证

袁艺, 盖江涛, 曾根, 周广明, 李训明, 马长军

2024, 45(4):  1094-1107.  doi:10.12382/bgxb.2022.1300

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为研究高速履带车辆操纵特性,奠定高速电驱动履带车辆的操纵稳定性评价及控制的基础,建立了高速履带车辆非线性转向动力学模型及2自由度线性转向动力学模型,并对模型进行试验验证。利用2自由度线性模型推导了高速履带车辆横摆运动传递函数,基于此进行了高速履带车辆横摆运动时域和频域响应特性分析,提出履带车辆稳态横摆角速度增益及临界阻尼车速的定义。研究结果表明:履带车辆稳态横摆角速度增益均小于1,履带车辆具有不足转向特性;履带车辆系统阻尼比在1左右;当车速小于临界阻尼车速时,车辆系统为过阻尼系统,横摆角速度响应的上升时间在0.2s内;当车速等于临界阻尼车速时,车辆系统为临界阻尼系统,横摆角速度响应的上升时间大于10s;当车速大于临界阻尼车速时,车辆系统为欠阻尼系统,横摆角速度响应的上升时间迅速减小至2~3s。

基于小波奇异特征约束的期望最大时延估计算法

朱小婷, 张君, 王璐, 陈志菲, 鲍明, 王翊

2024, 45(4):  1108-1116.  doi:10.12382/bgxb.2022.1078

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针对低信噪比条件下非平稳信号时延估计精度低的问题,提出基于小波奇异特征约束的期望最大时延估计算法。设计小波奇异性特征尺度广义互相关矩阵,构建多尺度小波奇异特征约束下的期望最大化模型。推导参数更新公式,利用期望最大化算法并行迭代,求取奇异性特征显著性最大条件下信号的自适应尺度以及该尺度下声源信号的最优时延估计值。仿真和实验结果表明,所提算法在低信噪比条件下,相较于传统广义互相关时延估计算法以及改进算法具有较高的时延估计精度,并且有效提高了误差约束范围内的有效估计成功率。

基于CB-RRT^*算法的滩涂履带车路径规划

潘作栋, 周悦, 郭威, 徐高飞, 孙宇

2024, 45(4):  1117-1128.  doi:10.12382/bgxb.2022.1089

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针对滩涂履带车在受潮汐影响的滩涂环境中进行长时间勘测作业的需求,提出柯西贝塞尔快速搜索随机树星(Cauchy Bessel Rapidly-exploring Random Tree Star,CB-RRT^*)算法进行路径规划。为规划出安全路径,基于全局地图和潮汐数据,并通过滩涂履带车到分界区的距离构建出滩涂预测模型;为提高滩涂履带车移动到目标点需进行多次路径规划的速度,对初始路径的关键树节点使用柯西概率密度函数进行采样缩小采样范围来提高节点的利用率,进而提高算法的收敛性;在重选父节点过程中考虑最大转角约束设定相应系数,并使用连续二次贝塞尔曲线进行拼接的方式来生成路径,达到提高路径平滑度的目的和解决平滑后路径与原路径偏差过大造成的安全性问题。仿真实验结果表明,CB-RRT^*算法在静态滩涂环境和动态滩涂环境中,能大大提高算法的收敛性和路径的平滑性,且保证路径长度最优,研究内容可以保证滩涂履带车在各种滩涂环境中进行长时间安全作业。

基于非线性扰动补偿的超局部无模型永磁同步电机电流预测控制

陈桂明, 许令亮

2024, 45(4):  1129-1140.  doi:10.12382/bgxb.2022.1059

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在电机运转过程中,电机参数会发生变化,产生参数漂移,同时电机会受到内外部未知扰动,导致控制性能下降,抗干扰性和鲁棒性较差。为解决这些问题,提出非线性扰动补偿的超局部无模型电流预测控制方法。只利用电流环的输入和输出,建立超局部无模型电流预测控制模型,不涉及任何电机参数,解决了因参数变化导致的模型失配问题。针对系统总扰动,建立非线性扰动补偿模型,能够较为准确和稳定地估计系统总扰动,并进行前馈补偿,实时更新控制信息,仅需调节两个控制参数。为防止产生较大的电流,建立电流限幅控制,提高电机控制性能。仿真和实验结果表明,提出的控制方法对于参数变化和外部扰动,具有较强的鲁棒性、抗干扰能力,能够实现较快的动态响应,减小电流纹波,降低电流静差,获得较优的电流环动静态性能;抑制转速脉动和超调量,稳定跟踪额定转速,有利于电机的平稳运行。

基于D2D通信和虚拟MIMO的飞行器集群网络传输方案设计

刘志峰, 张雪, 栗苹, 张继豪, 李思琪, 王卫东, 龚鹏

2024, 45(4):  1141-1147.  doi:10.12382/bgxb.2022.1222

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在无中心飞行器集群网络中,非直通条件节点间不同的中继路径可能导致较大路径损耗落差,为有限资源前提下网络传输能力的提升带来困难。参考5G移动通信中的终端直通(Device to Device,D2D)技术与中继通信中的虚拟多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术,提出一套D2D通信与虚拟MIMO技术结合的无中心飞行器集群网络传输方案。重点研究在正交资源模式下,将不同的协作传输协议与空时编码进行组合,在信噪比、误比特率、接入概率等方面对通信性能的影响。仿真结果表明:D2D通信与虚拟MIMO技术结合的传输方案在不增加资源的前提下,对集群网络的通信性能有明显提升,且引入分布式空时编码可进一步优化误比特率性能,但3种传输协议在不同传输质量评价方向的改善有所不同。

颗粒注射速度对铝粉/空气两相旋转爆轰波的影响

李世全, 祝文超, 孙方平, 王宇辉, 王健平

2024, 45(4):  1148-1157.  doi:10.12382/bgxb.2022.0895

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为研究颗粒注射速度对非预混铝粉/空气旋转爆轰波传播特性的影响,通过采用离散相模型、具有有限速率动力学/扩散表面燃烧模型的一步表面反应、多步可逆气相分解反应以及考虑未完全燃烧颗粒的挥发,对注射温度为300K的铝颗粒和来流总温为900K的高温空气进行二维数值模拟研究。研究结果表明:由于入口附近颗粒注射速度低于空气的注射速度,空气三角区和颗粒三角区无法完全重合;当颗粒注射速度从1m/s增加到100m/s时,爆轰波的速度和温度先减小后增加;颗粒和空气在注入燃烧室时存在较大的温度差异,导致爆轰波不稳定传播;颗粒注射速度为70m/s时,爆轰波的稳定性最好。

摩擦力对空间非导电绳系释放动力学的影响

梁福文, 苗龙, 田丰, 宋家辉, 白松, 何梓豪, 王宁飞

2024, 45(4):  1158-1167.  doi:10.12382/bgxb.2022.0916

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当前空间非导电绳系释放过程因摩擦力数据缺乏,导致释放动力学仿真结果不能有效反映真实情况。为此,基于绳系地面释放平台,开展非导电绳系释放摩擦力测量实验,研究了系绳材料、直径、缠绕方向和释放速度对系绳释放所受摩擦力的影响,阐明非导电绳系释放过程影响球形效应不稳定现象的主要因素,确定非导电绳系释放摩擦力与释放条件之间的定量关系。进一步建立考虑摩擦力的绳系释放动力学模型。仿真结果表明,非导电绳系释放摩擦力对释放过程影响较大,对于500m长的系绳,初始释放速度为2m/s,在未考虑释放摩擦力时,绳系释放完成时间与考虑摩擦力的实际情况相差约20%。

LDPC编码辅助的判决反馈信道估计与均衡方法

李佳宣, 丁旭辉, 杨凯, 代计博, 卜祥元, 安建平

2024, 45(4):  1168-1175.  doi:10.12382/bgxb.2022.1041

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信道频率选择性衰落较强的环境下,传统正交频分复用非盲信道估计与均衡方法的系统误码性能较差,且需要在信号中增加导频符号的插入,降低系统吞吐量。针对上述问题,提出一种低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check,LDPC)编码辅助的判决反馈信道估计与均衡方法。将LDPC编码增益引入判决反馈回路中,以提升收敛性,在插入极少导频符号的条件下达到渐进非盲信道估计与均衡方法的性能。另外提出一种基于条件最大似然原则的信道估计改进算法,以恒虚警原则检测有效抽头信号以提高信道估计精度,并且能够与判决反馈信道估计与均衡方法相结合,进一步提升算法性能。仿真结果表明,在仿真所选用的信道环境下,LDPC编码辅助的判决反馈信道估计与均衡方法相比传统判决反馈方法具有11~13dB的误码性能提升,具有优秀的系统误码性能和鲁棒性。

天基信息传输高效低复杂度LDPC译码算法研究

周可歆, 丁旭辉, 吕德东, 卜祥元, 安建平

2024, 45(4):  1176-1185.  doi:10.12382/bgxb.2022.1044

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军事卫星通信由于需满足信息实时性、传输速率高、通信容量大以及符合星间链路信道的时变特性等要求,通常采用高编码增益、高吞吐量的信道编码方案。低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check, LDPC)码由于具备接近Shannon极限的优异纠错性能和可并行计算的特性成为卫星通信主导信道编码标准之一。目前卫星通信接收机的译码器模块设计仍存在诸如无法实时在线判断迭代停止、系统吞吐量受限、大量判决电路影响核心译码电路的低功耗和实时性等问题。考虑上述问题,以因子图模型为基础,针对空间数据系统咨询委员会(Consultative Committee for Space Data Systems, CCSDS)标准深空通信码型,将校验节点归一化满足概率进化图案与LDPC译码器状态紧密耦合,给出可实时在线判断迭代停止的最优停止准则,实现高性能、低复杂度的停止准则译码算法设计。当优先考虑高吞吐量时,误码率(Bit Error Rate, BER)性能退化0.13dB,中低信噪比平均迭代次数(Average Number of Iteration, ANI)降低50%以上;当优先考虑纠错性能时,BER性能仅退化0.02dB,同时大幅降低ANI。该译码算法为高效低复杂度LDPC译码器设计提供有效解决方案。

面向Link16的QualNet与虚拟机信息交互接口设计与实现

杨昊伟, 龚鹏, 张继豪, 王卫东, 唐飞喜, 周子骄, 张广为

2024, 45(4):  1186-1195.  doi:10.12382/bgxb.2022.1217

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Link16是美国国防部采用的高速视距战术数据链,广泛应用于美国海军、联合部队和北约部队,针对其开展测试评估具有重要军事意义。通过硬件在环技术将Link16实物设备接入到仿真测试中,可有效提高测试结果的真实性和准确性。然而当测试场景需要进行实物设备组网测试时,仍会带来成本问题。为此,提出一种面向QualNet MAC层的Link16专属模型以及与之匹配的虚拟机信息交互接口。该模型可高逼真模拟Link16通信行为,实现Link16节点竞争接入、时隙划分、NPG分组等功能。并基于数据分布式服务实现了虚拟机交互接口,将运行在虚拟机的Link16设备模型接入QualNet测试场景。实验测试结果表明,所设计模型具有较高真实性和准确性且接口引入延时不超过1ms,为大规模数据链网络测试提供一种新方法。

水下爆炸冲击波反射压力计算方法的改进

严泽臣, 岳松林, 邱艳宇, 王建平, 赵跃堂, 施杰, 李旭

2024, 45(4):  1196-1207.  doi:10.12382/bgxb.2022.1037

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重力坝是一类常见大型混凝土水工建筑。为探寻适用于其近区水下爆炸冲击波反射压力的计算方法,利用冲击波阵面上的质量、动量和能量3个守恒基本关系式,以及凝聚介质状态方程,严格推导出物理内涵明晰的刚性壁面水下爆炸冲击波反射压力计算方法。通过连续介质中冲击波速与粒子速度之间的关系,给出其中水的状态参数k的确定方法,揭示状态参数k随入射冲击波压力呈双指数衰减规律,发现入射压力在725MPa以上时,k值的变化对冲击波反射压力计算结果有着重大影响。通过与Cole^[12]、Henrych^[14]和罗泽立等^[15]提出的计算方法及数值仿真进行对比验证分析,结果表明:新提出的计算方法具有适用范围更广、计算精度更高的特点,且首次从理论上揭示水下爆炸冲击波反射压力系数范围为2.00~4.49。

空心阴极羽流等离子体放电不稳定性二维仿真模型

田丰, 苗龙, 梁福文, 宋家辉, 何梓豪, 武志文, 王宁飞

2024, 45(4):  1208-1218.  doi:10.12382/bgxb.2022.0946

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空心阴极放电过程中空间电势振荡会影响其工作性能,振荡过程产生的高能离子会对阴极孔产生溅射腐蚀,进而严重影响空心阴极的使用寿命。建立由质点网格(Particle-in-Cell,PIC)模型、振荡幅值模型与等效电路模型组成的一体化耦合模型来计算空心阴极放电过程电势振荡特性。采用PIC模型计算不同放电电流、放电电压及气体流量下羽流等离子体放电特性,获得羽流的电势、等离子数密度、电场强度和电子温度等时均参数的空间分布。基于等离子体聚集与耗散理论,建立电势振荡幅值模型,根据计算得到的时均参数来预估空间电势振荡幅值。将等离子体时均参数以及电势幅值振荡参数作为输入参数,代入到空心阴极放电等效电路模型中,从而得到相应工况下的电势振荡波形图。通过和实验结果对比发现,所建立的一体化耦合模型能较好地预估空心阴极羽流等离子体电势振荡特性,研究成果可用于指导空心阴极稳定放电,提升空心阴极在轨工作时限。

不完全量测下事件触发水面扩展目标跟踪

梁苑, 戚国庆, 陈烨, 李银伢, 盛安冬

2024, 45(4):  1219-1228.  doi:10.12382/bgxb.2022.1017

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已有的水面扩展目标跟踪方法虽然提高了跟踪精度,但增加了通信消耗,而且无法避免不完全量测的干扰。为解决上述问题,依据探测器获取目标信息的机理将量测向量中各分量进行分组,建立不完全量测下由随机矩阵描述的扩展目标测量模型;进而结合目标运动模型,构建不完全量测下水面扩展目标跟踪模型;基于所建立的目标跟踪模型,提出一种多通道解耦的事件触发机制调节探测器与估计中心间的数据传输;基于容积卡尔曼滤波算法,提出一种不完全量测下事件触发水面扩展目标跟踪方法。仿真实验结果表明,所提方法可在保持较高目标跟踪精度的前提下,显著降低通信消耗,同时有效避免不完全量测的干扰。

某纯电驱动重载车辆能耗预测模型

王尔烈, 王帅, 皮大伟, 王洪亮, 王显会, 谢伯元

2024, 45(4):  1229-1236.  doi:10.12382/bgxb.2022.1079

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高精度能耗预测模型是准确预测车辆续驶里程的重要前提。针对载荷大幅度变化且非结构化道路运行的纯电驱动重载车辆,建立其组合能耗模型,该模型由能耗计算基本模型与长短时记忆(Long Short-Term Memory, LSTM)神经网络差值修正两部分组成。基于能量流动过程驱动电机和变速器效率建模,结合汽车行驶动力学建立能耗计算基本模型;采用LSTM神经网络来修正基本模型能耗预测结果与车辆典型工况功率测试值的差值,有效提高了大幅变载荷且低信噪比坡度环境下的车辆能耗预测精度,因此组合能耗模型具有参数简单和模型拟合不需解释能耗规律的优点。经试验测试分析,与VT-Micro能耗模型和径向基(Radial Basis Function, RBF)神经网络能耗模型相比,所提组合能耗模型的功率预测平均误差率分别降低了17.76%和3.35%,能够实现纯电驱动重载车辆复杂工况下能耗的准确实时预测。

基于时序网络仿真和贡献率的预警作战体系任务支持能力评估

俞锦涛, 肖兵, 崔玉竹, 亓冬, 严韬

2024, 45(4):  1237-1251.  doi:10.12382/bgxb.2022.1038

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针对预警作战体系任务支持能力评估出现的网络化建模存在能力误差、任务能力缺乏动态特性以及评估结果与现实效果存在一定误差等问题,提出基于时序网络仿真和贡献率的作战体系任务支持能力评估方法。基于预警作战体系的静态网络模型,将其拓展到时序网络层面,并定义时序路径和时序效能环;根据任务层次分解将任务需求和能力进行匹配;建立时序网络和多Agent仿真的映射关系,构建贴近实际作战的仿真框架;利用贡献率的思想在蒙特卡洛仿真数据基础上分析预警作战体系的任务支持能力,将非对称高斯隶属函数表示的不确定指标和统计结果表示的精确指标用相似度权重进行集成,计算得到不同作战单元在体系中的任务支持能力。实验结果表明,所提方法有效可行,能够贴近装备实际能力,缩小与现实结果的评估误差,为体系能力评估和装备需求论证提供了技术支撑。

双闭环比值控制系统传感器故障诊断方法

王伽豪, 那文波, 刘志威, 昝琪, 王铮

2024, 45(4):  1252-1263.  doi:10.12382/bgxb.2022.0969

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双闭环比值控制系统由于主从回路滞后效应和闭环回路调节作用,使其故障诊断较为复杂。针对该系统传感器故障难以识别的问题,通过分析反映系统动态特性的实时数据,提出一种基于数据驱动的故障诊断方法。利用拉伊达准则标定检测阈值建立故障检测模型;利用传感器故障传播的滞后特性建立故障定位模型;利用突变故障的幅值特性建立了故障估计模型;利用故障调节动态过程的变化趋势建立了故障分离模型;通过在线数据标定获得了故障诊断动态模型。通过实验验证该方法的有效性和高精度。研究结果表明,所提方法适用于一般双闭环比值控制系统传感器的实时故障诊断,其中故障检测准确率可达98.5%,故障定位准确率可达98.5%,故障估计准确率可达99.28%,故障分离准确率可达98%。

基于能量阈值的双参数阈值函数在生理信号降噪中的应用

赵薇, 卓智海, 张月霞

2024, 45(4):  1264-1272.  doi:10.12382/bgxb.2022.1058

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针对弱生理信号在采集过程中易被噪声淹没,传统小波去噪算法存在去噪效果差和信号提取失真的问题,根据小波系数的能量分布特点,提出一种改进的小波阈值去噪算法。通过计算各层小波系数的能量来确定阈值,避免阈值计算的不平衡性,同时提高自适应性和弱信号的保真度;采用一种改进的可调节的双参数阈值函数对小波系数进行处理,在小波系数压缩程度可控的同时可以自由调节阈值函数的变化趋势。实验结果表明:改进的小波阈值去噪算法相较于两种传统去噪算法(经验模态分解算法和滤波器算法)以及12种传统小波阈值和阈值函数组合算法,在信噪比、均方根百分比和均方根误差上都具有明显的优势,并且在实测生理信号中取得了最小的平均相对误差和最小的波动性。

基于空间特征交叉融合的轻量级图像超分辨率重建

赵小强, 程伟

2024, 45(4):  1273-1284.  doi:10.12382/bgxb.2022.0945

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近几年,深度学习技术显著提高了单幅图像超分辨率重建(Single Image Super-resolution Reconstruction,SISR)的性能,但基于深度学习技术的SISR算法存在模型参数量大、网络结构复杂、资源消耗多等问题。为解决这些问题,提出一种基于空间特征交叉融合的轻量级图像超分辨率重建算法,该算法使用多个局部特征融合模块和特征交叉增强模块组成非线性映射单元,通过残差学习逐步聚合图像特征,提取更加精准的残差信息。同时采用对称结构将特征映射到两个分支,通过执行特征交叉,对应元素相乘提取高频成分,细化特征,增加网络非线性。在每个特征交叉增强模块中使用异构卷积代替标准卷积拆分和融合两条分支,有效地降低网络的参数量,使网络在参数量和性能之间达到相对平衡。通过一个多级集成模块增强不同阶段特征的相关性。在基准数据集上的实验结果表明,新的重建算法在降低模型参数量的同时,峰值信噪比和结构相似度均取得了较好的结果,而且重建图像的边缘结构完整,整体轮廓清晰,细节更加丰富。

大跨距双列圆锥滚子轴承热态特性

王一铭, 王恒迪, 崔永存, 李畅, 邓四二

2024, 45(4):  1285-1296.  doi:10.12382/bgxb.2022.1056

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针对摩擦发热会影响轴承寿命的问题,基于滚动轴承动力学理论,建立了考虑滚子修形的重载特种车辆用大跨距双列圆锥滚子轴承动力学分析模型和精细化轴承功耗数学模型,研究结构、工况参数对轴承摩擦功耗的影响规律,并对滚子与套圈的内滚道、外滚道和大挡边之间的接触温度特性进行分析。研究结果表明:转速、径向载荷增大以及内滚道倾角减小,滚子与挡边、滚道接触区最大温度均增大,且挡边接触区最大温度增大速率较快。轴向载荷增大会使受压侧受载最大滚子与套圈大挡边、滚道接触区最大温度均增大,套圈大挡边接触区最大温度增大速率较快;放松侧温度也增大,但增大速率较慢;倾覆力矩会导致两列滚动体温度产生差异,选择合适的跨距可以减小倾覆力矩对轴承温度的影响。

基于修正补偿模型法的不同材料钢板靶标相似性及等效设计方法

张建伟, 吴子奇, 张丰超, 邢程程, 孟凡星

2024, 45(4):  1297-1310.  doi:10.12382/bgxb.2022.1255

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弹体对舰船侵彻能力的考核多采用舰船板架结构侵彻试验,由于特种钢材采购与加工成本较高,因此,需开展弹体侵彻金属靶板材料等效方法研究。基于相似理论对钝头、截锥形和截卵形3种弹体垂直侵彻不同材料钢板情况下剩余速度相似性开展研究,将无量纲剩余速度表示为靶板无量纲板厚和无量纲动态屈服应力的函数,并对于模型靶板与原型靶板材料不同的情况,应用修正补偿模型方法,建立了通过改变模型板厚以达到与原型剩余速度相等的相似性设计方法,并通过数值仿真结果拟合,得到了两种材料间的等效系数,分别为钝头弹0.5047,尖头弹0.3943,截卵形弹体0.3845。

大型双板导波天线对核电磁脉冲传输损耗和畸变特性

吴刚, 肖晶, 谢霖燊

2024, 45(4):  1311-1320.  doi:10.12382/bgxb.2022.1243

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大型导波核电磁脉冲模拟器可为系统级装备试验提供自由空间辐照环境。针对此类模拟器常用的双板导波天线可能存在的传输损耗和波形畸变问题,以电磁仿真软件和算例对比分析研究了3种主要的影响因素,包括土壤的介电损耗及其抑制、前锥板向平行板转折的结构不连续、线栅阵列代替金属板的缝隙泄漏。研究结果表明:对上下极板等宽的情形,土壤损耗可使电压传输效率降低25%以上;适当展开下极板宽度可屏蔽土壤损耗;上极板转折处的结构不连续可导致平行段试验空间内电场呈现双峰交叠、幅度降低、波形畸变等特征;最大线间距0.3m不会导致前沿显著变化。作为工程应用案例,设计了前锥长度60m、顶高15m、下极板拓宽3m、由100根线栅阵列构成上极板的导波天线,试验空间超过20m×20m×10m,实现了前沿2.5~3.0ns双指数脉冲的无损耗、无畸变传输。

一种防空服务质量模型下的集中式多输入多输出雷达三维机动跟踪功率分配方法

李正杰, 陈红印, 谢军伟, 张浩为, 刘斌

2024, 45(4):  1321-1331.  doi:10.12382/bgxb.2022.1252

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针对防空作战中现有多功能雷达功率资源利用率低的问题,提出一种基于服务质量(Quanlity of Service, QoS)模型的三维机动跟踪功率分配方法以差异化标准提升多目标跟踪性能。将目标三维机动模型建立为自适应当前统计模型,通过将加速度协方差与估计误差协方差矩阵相关联以实现自适应调整。在此基础上,对三维跟踪下的贝叶斯克拉美罗下界进行推导,并将其作为跟踪误差衡量指标。通过构建关于目标威胁度与期望跟踪精度的函数关系,建立防空QoS模型下的闭环功率优化分配机制。证明所构建功率优化分配模型是凸优化问题,并进一步转化为半正定规划问题进行求解。仿真结果表明,相对于传统功率分配方法,所提方法能显著提高全局跟踪效能。

基于知识的复杂产品装配工艺快速编制方法

翟思宽, 刘检华, 庄存波

2024, 45(4):  1332-1343.  doi:10.12382/bgxb.2022.1225

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针对复杂产品装配工艺设计过程中存在的编制效率低、质量波动大、自动化和智能化程度低等问题,提出一种面向语义的知识实例检索和复用的装配工艺快速编制方法。分析复杂产品装配工艺业务流程,建立基于知识检索层和知识实例层的双层装配工艺知识模型,从内容、类型、功能及应用方向对知识进行分类。在此基础上,针对已有的知识实例,提出基于Sentence-BERT句向量模型的工艺文档语义分析方法,结合余弦相似度算法给出了工艺知识的语义检索方法,实现知识在装配工艺设计流程中的快速复用。以某航天产品为例,开发航天产品装配工艺快速设计管理系统,构建装配工艺知识库,并在某制造企业上线运行,验证所提方法的可行性,使工艺编制效率大幅提升。

基于全局补偿注意力机制的战场图像去雾方法

林森, 王金刚, 高宏伟

2024, 45(4):  1344-1353.  doi:10.12382/bgxb.2022.0786

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在现代化战争中,广泛利用图像等载体获取信息,但雾天环境下得到的图像不仅影响场景呈现,而且会掩盖重要特征。为提高雾天图像在现代化战争的利用价值,提出一种基于全局补偿注意力机制的战场图像去雾方法。构建全局补偿模块保证输出图像的完整性,并加入通道下采样恢复清晰图像;使用密集残差模块学习退化图像和清晰图像的非线性映射,同时加入注意力机制提高网络的灵活处理能力;通过提升输入图像的通道数量确保网络充分学习特征信息。实验结果表明,与经典和新颖图像去雾方法比较,所提方法在主观和客观评价上均取得出色成绩,说明该方法将注意力机制和全局补偿模块充分结合,有效缓解了战场图像退化问题,同时注重特征增强,使信息得以完整呈现,具有更优越的性能。

身管材料的高温氧化行为

张程, 张玉琦, 温相丽, 白鹏鹏, 孟永钢, 马丽然, 田煜

2024, 45(4):  1354-1362.  doi:10.12382/bgxb.2022.0901

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随着对火力打击要求的提高、大威力火炮的发展、身管材料的高温氧化日益严重,严重影响武器性能的发挥,甚至导致武器报废。但目前对身管材料的抗氧化性能研究较少。针对3种身管材料PCrNi3MoVA钢、30SiMn2MoVA钢和MPS700钢,研究其在600℃空气条件下的抗氧化性能和氧化机理。通过扫描电子显微镜、能谱和X射线衍射仪分析了氧化层的截面形貌和物相,分析其氧化动力学行为。研究结果表明:随着氧化时间增加,3种钢的氧化膜厚度逐渐增厚,厚度增加率逐渐降低,3种身管钢的氧化动力学曲线都符合氧化膜抛物线生长动力学规律;在600℃高温下,PCrNi3MoVA钢中的内氧化层形成了具有网络结构的粘附层,该网络结构主要由富含Ni和Cr的尖晶石氧化物组成,而该粘附层并不能成为防止氧化的屏障;30SiMn2MoVA钢氧化层的内层为Si氧化物的多孔聚集区,结构较为松散,氧化物剥落较为严重;MPS700钢的内氧化层形成了富含Cr的保护性氧化层,有效的阻碍了氧化的继续进行;同时,Mo稳定了氧化膜,间接提高了抗氧化性;综合对比,由于Cr、Mo等合金元素的综合作用,在高温工况下MPS700钢比PCrNi3MoVA钢和30SiMn2MoVA钢能够更好地形成致密的氧化层,从而可降低基体的高温氧化和磨损程度,更有适用于制备长寿命、高可靠性身管材料。