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兵工学报
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高修柱

月刊

1000-1093

acta@cos.org.cn

010-68962718;68963060

100089

北京2431信箱

兵工学报/Journal Acta ArmamentariiCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊以反映兵器科学与技术领域的最新科研成果，促进科学发展，繁荣学术交流为宗旨。以介绍与兵器相关的基础理论、应用研究实验分析和工程技术等为主要内容。其专业涉及军用车辆、军用光学、电子技术、火炮、枪械、弹药技术、控制技术、力学工程、化学工程、机械工程、材料科学和应用数学等诸多领域。
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    基于可见光与红外图像融合的装甲目标检测算法

    常天庆张杰赵立阳韩斌...
    2085-2096页
    查看更多>>摘要：针对基于可见光图像的装甲目标检测算法易受地面复杂环境干扰的问题,提出一种基于可见光与红外图像融合的装甲目标检测算法,通过卷积神经网络自适应融合可见光和红外图像特征,提高对地面复杂环境下装甲目标的检测精度.针对装甲目标检测任务,通过实拍方式构建一个在复杂地面环境下的可见光-红外装甲(Visible-Thermal Armored Vehicle,VTAV)目标图像数据集;基于经典的单阶无锚框检测模型,设计前端特征融合结构、中端特征融合结构和后端特征融合结构;在VTAV数据集上对比不同融合结构和不同融合方式间的检测性能差异.实验结果表明,后端特征融合结构性能最佳,与基于可见光图像的装甲目标检测算法相比,mAP@0.5∶0.95提升2.6％,表明基于可见光与红外图像融合的装甲目标检测算法能够有效提升地面复杂环境下装甲目标的检测精度.

    装甲目标目标检测可见光图像红外图像融合

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    基于Frenet坐标下改进人工势场法的无人车局部路径规划

    姬鹏郭明皓
    2097-2109页
    查看更多>>摘要：人工势场法由于运算量小、精度高,广泛应用于无人车的局部路径规划.针对传统人工势场法存在目标不可达、局部最小值及陷入U型障碍物的问题,提出一种基于Frenet坐标系下改进人工势场法的路径规划算法.构建Frenet坐标系来表述车辆避障运动,简化规划模型,解决路径规划中车辆与所在道路相对位置不易表述的问题.提出安全椭圆模型和预测距离的概念来调整势场影响区域,加入基于Frenet坐标系下的参考线势场及动态速度势场改进斥力场函数,解决车辆在静态和动态下的避障问题.利用数学仿真软件进行仿真,以不同车速在直道和弯道场景中对所提出的路径规划方法进行静态和动态避障仿真实验.研究结果表明:不同车速下的前轮转角、横摆角速度均控制在较小范围内,改进算法可以有效解决传统人工势场法的缺陷,同时与快速搜索随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)算法相比,其在避障过程中路径规划计算效率提高了42.8％,改进算法优势明显.

    无人车局部路径规划人工势场法Frenet坐标系

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    越野环境下势场搜索树智能车辆路径规划方法

    田洪清马明涛张博郑讯佳...
    2110-2127页
    查看更多>>摘要：智能车辆路径规划是智能驾驶的一项关键技术,传统的车辆路径规划方法以最短通行距离或最小通行时间为优化目标,忽视了规划过程中的车辆运动风险.在快速随机搜索树算法的基础上,运用势场模型量化评估车辆运动风险.在快速获得车辆初始运动轨迹的基础上,以车辆运动轨迹的安全性以及通行距离和车辆转角作为运动轨迹评估依据,采用轨迹重构优化方法持续优化车辆运动轨迹.采用场景模拟仿真方法,验证规划轨迹的性能.仿真实验结果表明,在典型场景下,该方法具备平衡车辆运动效率与安全性能的特点,能在越野环境中规避障碍物和环境威胁,所规划的运动轨迹符合车辆运动学特性,运动轨迹的安全性好,通行效率较高.

    智能车辆越野环境势场模型风险评估随机搜索树路径规划

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    一种坐标通道注意力深度学习网络的军用飞机识别方法

    杨环宇王军吴祥薄煜明...
    2128-2143页
    查看更多>>摘要：战场态势瞬息万变,利用可见光图像对敌方用于军事行动的飞机类型进行有效区分,对提供军事作战信息具有重要意义.针对现有军用飞机识别方法存在小目标飞机和环境背景复杂导致的模型特征提取困难、数据样本数量不足导致的模型训练不充分的问题,提出一种坐标通道注意力(ConvNeXt-Coordinate Attention,ConvNeXt-CA)深度学习网络军用飞机目标识别方法.该方法在ConvNeXt网络可以保留小目标飞机特征的基础上,引入CA机制设计CA-Stage模块,提升网络对于背景和前景的区分能力;采用数据增强的方式扩充数据集,以及使用迁移学习的策略提高模型的泛化能力,训练得到具备最优超参数的ConvNeXt-CA网络.实验结果表明,与传统的军用飞机识别方法和其他深度学习模型相比,基于迁移学习的ConvNeXt-CA网络在预测准确率上有明显的提升,且具备较强的泛化能力.

    军用飞机识别深度卷积神经网络坐标注意力机制迁移学习

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    基于卷积神经网络的肌电信号人体运动模式识别技术

    刘亚丽鲁妍池马勋举宋遒志...
    2144-2158页
    查看更多>>摘要：随着外骨骼机器人等肌电控制设备的快速发展,表面肌电信号此类非平稳、非周期信号在高性能运动识别系统中的应用已成为相关研究领域的重点.为实现肌电信号跨域特征融合,提出一种基于肌电信号的双卷积链神经网络模型,采集7块关键肌肉的原始肌电信号,经特征提取,转化为能量核相图和离散小波变换系数特征图,分别输入双卷积链神经网络的卷积神经网络分支和MobileNetV2分支,利用融合模块提取高层隐藏特征并进行充分交互.制备包括以上两种特征图像和传统肌电信号图谱在内的3种数据集.3组交叉实验结果表明:所提方法对6种自测下肢运动的平均识别准确率达94.19％,显著优于其他特征组合与网络架构;在ENABL3S开源数据集识别7种下肢运动中取得98.32％的稳态识别准确率,进一步验证了所提方法优良的肌电特征捕捉能力和模式识别准确性.

    外骨骼机器人表面肌电信号运动模式识别双卷积链神经网络能量核小波变换分析

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    电磁发射用永磁同步直线电机磁场解析及推力波动优化

    贾光勇孙兆龙黄垂兵周炜昶...
    2159-2170页
    查看更多>>摘要：针对电磁发射用永磁同步直线电机的磁场解析及推力波动优化问题,建立单边发射电机磁场解析模型,利用矢量磁位及边界条件,分别对次级Halbach永磁阵列及初级六相绕组磁场进行解析,得到气隙磁场分布,进而建立单边发射电机主要结构参数与电磁推力间的函数关系.选取永磁阵列极弧系数及厚度、初级绕组宽度及厚度4个参数作为优化变量,利用遗传算法寻找设计变量的最优组合,使发射电机单边电磁推力波动最小化.分析结果表明:磁场解析结果精度较高,电磁推力计算误差满足工程分析的需要;优化后的单边发射电机平均推力提升1.21％,峰均力比下降62.688％,通过解析及仿真结果的对比验证了理论推导的正确性及优化方法的合理性.

    永磁同步直线电机电磁发射磁场解析推力计算推力波动

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    多平台网络化制导交接技术

    张堃华帅袁斌林李阳...
    2171-2181页
    查看更多>>摘要：面向多平台网络化协同制导导弹打击目标的实际需求,针对导弹交接过程中的过载异常突变问题,首先基于多平台交接过程分析网络化制导关键误差,明晰导弹过载异常突变机理,建立网络化制导交接基本模型;其次针对信息交接误差,基于虚拟目标信息的交接方式,设计基于匀加减速的虚拟目标网络化制导信息交接方法;最后对交接执行过程中的制导律差异问题,基于虚拟目标信息,提出一种多平台协同制导模式下的导弹制导交接控制律.仿真结果表明,新方法可以有效降低协同制导平台捕获目标信息存在误差而造成的异常过载,实现制导率变化下导弹交接过程过载的平稳过渡,有效提升作战效能.

    网络化制导协同制导制导权交接控制律设计

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    新型迅捷弹箭动力学建模与姿态控制

    赵新运于剑桥
    2182-2196页
    查看更多>>摘要：为大幅度提高弹箭的超大角度机动能力,提出一种新型迅捷弹箭动力学建模与姿态控制方法.通过在传统直接力/气动力复合控制敏捷弹箭尾部加装一类柔性可控圆伞,设计一种新型弹箭的几何构型,并划分新型迅捷转向的三个阶段.为回避牛顿欧拉力学在多体动力学建模过程中求解复杂约束力带来的一系列问题,以拉格朗日力学为基础,选取弹箭的位置、姿态和伞的姿态作为广义坐标,推导系统的动能,求解系统的广义力,建立以弹箭为主体的铅垂平面4自由度动力学模型.针对具有快时变性、强不确定性、强非线性等特点的柔性力/直接力/气动力复合控制律设计问题,建立系统姿态跟踪误差的状态方程,基于非奇异终端滑模面和双幂次趋近律设计具有有限时间收敛特性的姿态控制器,利用扩张状态观测器消除内外扰动对系统造成的负面影响,抑制抖振.通过仿真验证了新方法的合理性和有效性,并与传统敏捷弹箭进行仿真对比,验证了新方法有利于减小转弯半径、缩短转弯时间、减少能量消耗.

    弹箭敏捷转弯柔性可控圆伞拉格朗日力学滑模控制扩张状态观测器

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    结合系统辨识和迁移学习的高速旋转弹气动力建模方法

    季稳李春娜贾续毅王刚...
    2197-2208页
    查看更多>>摘要：计算流体动力学与刚体动力学(Computational Fluid Dynamics and Rigid Body Dynamics,CFD/RBD)耦合仿真是旋转弹飞行性能评估的常用方法之一,但由于需要进行大量CFD计算,该方法效率较低.建立一个高效、精确且泛化能力强的气动力模型并以之替代耦合仿真中的CFD模块,可以大幅度提升仿真效率.针对前述旋转弹气动力建模问题,提出一种结合系统辨识和迁移学习的建模方法.给定旋转弹运动初始条件并采用CFD/RBD耦合仿真获得样本,采用自回归滑动平均方法建立原始气动力模型,同时采用长短时记忆网络建立状态预测模型.当初始条件变化不大时,原始气动力模型仍然适用;当初始条件发生较大改变时,利用迁移学习将状态预测模型迁移到该初始条件下,并预测相应初始条件下的状态参数,基于预测得到的状态参数,采用自回归滑动平均方法建立气动力模型.算例结果表明:所提方法适用于初始转速和俯仰角变化较大时对旋转弹气动力的精确建模;与直接以CFD/RBD耦合仿真结果为样本、采用自回归滑动平均方法建模相比,在精度相同时建模时间缩短了一半.

    高速旋转弹气动力建模自回归滑动平均长短时记忆网络迁移学习

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    一种新型后舵尾控修正弹的弹道控制仿真

    郭首邑王良明傅健雷鑫...
    2209-2217页
    查看更多>>摘要：为增强修正弹控制舵的快速响应能力和弹道修正效果,且理论上减弱舵片在高旋状态下对弹体的气动扰流影响,设计一种控制舵置于质心后部、与弹尾部高度配合的新型二维修正弹.建立弹体模型,设计以优化后的新式制导方案和比例微积分控制法为主体的组合控制策略,分析无控和有控状态下关键变量参数的变化规律,对基于参数最优值下的弹道修正过程进行仿真计算;采用蒙特卡洛打靶法分析扰动状态下的落点散布情况.仿真结果表明:此控制策略下后舵尾控弹的实际滚转角吻合于输入指令,整个过程速度高低角和方向角的变化范围仅为2°和7°,基于最优值的控制修正过程和扰动状态下的最终落点情况也保证了弹体进行平稳运动的同时具备更优的偏差修正能力,进一步证实了设计的新型弹体模型具有较高的可行性和参考价值.

    精确制导弹药弹道修正弹尾控舵控制策略弹道修正

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