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期刊信息/Journal information
北京航空航天大学学报
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高镇同

月刊

1001-5965

jbuaa@buaa.edu.cn

010-82317826/5426

100083

北京海淀区学院路37号

北京航空航天大学学报/Journal Journal of Beijing University of Aeronautics and AstronauticsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是以航空航天科学技术为特色的综合性自然科学学术期刊，以反映航空航天领域科技研究成果与动态、促进学术交流、培养创新人才和推动科技成果向生产力转化为办刊宗旨，主要刊载与航空航天科学技术有关的材料科学及工程，流体力学和动力工程，计算机及应用技术，可靠性与失放分析等领域的研究论文。
正式出版
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    基于离心泵数字孪生流场云图的叶轮故障诊断方法与应用

    李亚洁刘强李炜
    193-201页
    查看更多>>摘要：随着工业技术的发展,离心泵的健康诊断与维护需求日益迫切,结合数字孪生和机器视觉技术,提出一种基于数字孪生流场云图的离心泵叶轮机械故障智能诊断方法.借助离心泵数字孪生模型来模拟叶轮叶片随机断裂故障的演化发展,生成具有不同故障特征的叶轮流场压力及速度云图;基于对Yolov5算法的学习训练,获得了压力和速度云图两类机器视觉模型,并结合统计分析实现了叶轮故障的初步诊断;进而考虑两类检测模型的优势互补特性,基于堆叠集成的思想将二者融合,以提升叶轮故障诊断的准确性.经实验验证,针对叶轮叶片的随机断裂故障,所提方法可达到0.99以上的诊断准确度,开发的离心泵叶轮机械故障智能诊断系统使所提方法得以落地应用.

    离心泵数字孪生叶轮机械机器视觉智能诊断

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    基于注意力引导和多样本决策的舰船检测方法

    吕奕龙苟瑶李敏何玉杰...
    202-213页
    查看更多>>摘要：单阶段目标检测方法具有训练速度快、检测时间短的特点,然而其特征金字塔网络(FPN)难以抑制合成孔径雷达(SAR)舰船图像的背景和噪声信息,且检测头存在预测误差.针对该问题,提出一种基于注意力引导和多样本决策的检测方法,用于SAR舰船检测.提出一种注意力引导网络,将其添加至特征金字塔的最高层,使其抑制背景和噪声干扰,从而提升特征的表示能力.提出多样本决策网络,使其参与目标位置的预测.该网络通过增加回归分支中输出的样本数量,缓解预测误差对检测结果的影响.设计了一种新颖的最大似然损失函数.该损失函数利用多样本决策网络中输出的样本构造出最大似然函数,用于规范决策网络的训练,进一步提升目标定位的精度.以RetinaNet网络模型为基线方法,相较于基线方法及目前先进的目标检测方法,所提方法在舰船检测数据集SSDD上表现出最高的检测精度,AP达到 52.8%.相比基线方法,所提方法在AP评价指标上提升了3.4%～5.7%,且训练参数量仅增加2.03×106,帧率仅降低0.5帧/s.

    舰船检测注意力引导多样本决策最大似然损失函数单阶段检测合成孔径雷达

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    基于信道互易的PA-MIMO雷达目标检测性能研究

    齐铖谢军伟费太勇张浩为...
    214-221页
    查看更多>>摘要：针对如何高效运用雷达资源管理技术提高目标检测的准确性和可靠性,构建了一种混合分布式相控阵-多输入多输出(PA-MIMO)雷达系统模型,建立了基于奈曼一皮尔逊(NP)准则的目标检测模型,以及推导了同时考虑子阵收发共用导致的信道互易性和多脉冲相参积累条件的似然比(LRT)检测器,得到了给定虚警概率下的目标检测概率.通过与相控阵雷达、单输入多输出(SIMO)雷达、多输入单输出(MISO)雷达及最优阵元配置PA-MIMO雷达的性能对比,验证了混合分布式PA-MIMO雷达系统利用子阵内信号的相关性和子阵之间信号的独立性可以同时获取相干处理增益和波形分集增益,其最大检测概率达到0.9874,高于其他4种体制雷达,有效提高了雷达系统的目标检测性能.通过仿真分析验证了信道互易性与脉冲积累对于雷达检测性能的提升作用.

    混合分布式相控阵-多输入多输出目标检测信道互易性分集增益相参增益脉冲积累

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    面向城市道路安全的ARAIM保护级优化方法

    邓思瑜孙蕊张立东胡浩亮...
    222-234页
    查看更多>>摘要：目前,以安全为导向的城市智能交通应用正不断扩展,此类应用不仅对全球卫星导航系统(GNSS)的精度有着一定的要求,同时对GNSS的完好性也提出了新的挑战.先进接收机自主完好性监测(ARAIM)技术作为一种低成本、自主性强的完好性监测算法,目前已经在空旷的航空领域受到广泛的关注,但是在城市环境的应用尚属空白,且面向航空应用空旷环境下的传统ARAIM算法对完好性风险和连续性风险分配较为简单、导致计算的保护级数值过于保守.针对上述问题,本文提出一种基于教与学(TLBO)算法的保护级优化方法,可以实现城市道路安全的完好性需求下完好性风险和连续性风险的合理分配,从而提高多星座ARAIM的可用性.车载实测数据表明,在全球定位系统(GPS)+伽利略卫星导航系统(GAL)双星座场景下,水平保护级(HPL)和垂直保护级(VPL)的平均优化率为 50.58%和 44.14%,10 m级告警门限(AL)对应的ARAIM可用性提高了 51.29%;GPS+GAL+BDS多星座场景下,HPL和VPL的平均优化率为 59.59%和 56.33%,10m级AL对应的ARAIM可用性提高了99.29%.

    先进接收机自主完好性监测垂直保护级水平保护级风险概率分配教与学算法

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    多策略融合的改进黑猩猩优化算法

    张福兴高腾吴泓达
    235-247页
    查看更多>>摘要：针对黑猩猩优化算法存在迭代速度慢、精度不高及初始化分布不均匀等问题,提出一种融合多策略的改进黑猩猩优化算法.采用改进的Sine混沌映射初始化种群,解决种群边界聚集分布问题,引入考虑线性权重系数、自适应加速因子的粒子群思想,配合改进的非线性收敛因子平衡算法的全局搜索能力,加快算法收敛,提高收敛精度.引入自适应水波因子改进麻雀精英突变和Bernoulli混沌映射策略,提高个体跳出局部最优的能力.利用22个基准测试函数进行迭代分析求解和Wilcoxon秩和统计检验,得出所提算法迭代速度更快、精度更高、跳出局部最优能力更强.将所提算法应用到工程实例中,进一步验证算法处理现实优化问题的优越性.

    改进的Sine混沌映射非线性衰减因子麻雀精英突变Bernoulli混沌映射Wilcoxon秩和检验

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    考虑舵面效能柔性飞机阵风减缓控制系统

    刘易斯杨佑绪刘燚成志勇...
    248-256页
    查看更多>>摘要：舵面效能损耗会直接影响柔性飞机阵风减缓效果,考虑舵面效能损耗是主动阵风减缓控制系统设计的关键.针对柔性飞机遭遇阵风干扰问题,以某大展弦比柔性飞机模型为对象,建立包含刚体运动和弹性模态的柔性飞机结构动力学模型,考虑舵面作动器存在舵面效能损耗的情况,设计一种自适应观测器实时在线估计舵面作动器效能因子,重构和求解自适应主动容错H∞控制器,实现柔性飞机阵风载荷减缓.离散和连续阵风激励下的柔性飞机开/闭环时域响应仿真表明:在舵面无效能损耗情况下,H∞控制与比例-积分-微分(PID)控制均能达到较好的减缓效果,H∞控制相较于PID控制响应时间更快;在舵面存在效能损耗情况下,自适应观测器在 4s内能够完成效能因子评估,基于该效能因子设计的H∞控制器能够达到与理想情况相当的阵风减缓效果.

    气动伺服弹性阵风响应阵风减缓控制系统自适应观测器主动容错控制系统

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    基于多尺度注意力机制的RAW图像重建

    张科刘昱胡凯
    257-264页
    查看更多>>摘要：针对传统图像信号处理(ISP)算法繁琐的问题,基于可取代ISP算法的PyNET网络模型,提出一种端到端的RAW图像重建方法Py-CBAM.通过引入高效的注意力机制,并利用该机制对原有网络的多层级多尺度结构进行重设计,实现不同尺度特征的自适应加权,以较大程度提升图像重建的性能.实验结果表明,所提方法在公开的 ZRR数据集上获得的峰值信噪比(PSNR)与PyNET方法相比提升了 0.37 dB,结构相似度(SSIM)提升了 0.001 8.将ZRR数据集和新构建的NRR数据集联合对Py-CBAM重新训练后,PSNR和SSIM分别达到 25.73 dB和 0.965 4.视觉效果上,所提方法解决了RAW图像重建时的噪声高与色彩失真、畸变等问题,增强模型在多场景不同光照环境条件下的重建能力;重建结果较为真实,视觉质量最优,在图像过曝和过暗区域视觉提升效果较为明显.

    图像信号处理图像重建增强网络注意力机制深度学习

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    基于共形几何代数的七杆巴氏桁架位置分析

    黄昔光吴一帆刘东裕
    265-271页
    查看更多>>摘要：机构位置分析是机构运动学和动力学研究的基础.针对传统机构位置分析理论旋转坐标变换矩阵运算繁琐、多元高次非线性方程组求解困难等问题,提出了一种七杆巴氏桁架的位置分析共形几何代数(CGA)方法.利用CGA中的平移、旋转算子和几何积,建立各个运动点的位置坐标表达式;根据CGA中内积几何性质,直接获得该机构的一元 16次位置输入-输出方程及其所有解析解;将该高次方程求解出的所有解进行回代,获得机构所有运动点的位置坐标,并通过数字实例验证所提方法的有效性.结果表明:所提方法的几何直观性显著优于传统的复向量法、D-H矩阵法,不仅可以避免矩阵运算和消元运算,且求解无增根也无漏根.

    几何代数运动学分析七杆巴氏桁架几何直观性解析解

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    飞轮壳体黏弹性阻尼环的仿真分析与试验研究

    金富蕴王永锋王虹刘珊珊...
    272-280页
    查看更多>>摘要：随着航天器平台性能指标要求的提高,飞轮微振动对航天器平台的影响越加突出,需要对其进行振动抑制.根据飞轮上壳体的模态特性,提出一种圆环形黏弹性阻尼环结构的设计方法,并针对黏弹性阻尼环的敷设位置、厚度、宽度对其减振效果影响规律进行数值仿真与试验验证,验证圆环形黏弹性阻尼环的有效性.结果表明:圆环形黏弹性阻尼环结构对宽频振动具有良好的减振效果,黏弹性阻尼环的敷设位置对飞轮系统的各阶固有频率变化和减振效果起决定性作用,在飞轮外径的 60%处敷设圆环形黏弹性阻尼环减振效果较好,宽度设计为飞轮外径的 6%以内、厚度设计为壳体厚度的4倍以内时,随着宽度、厚度的增加,减振效果提高.

    飞轮系统黏弹性阻尼环薄壳结构多参数分析振动抑制宽频减振

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    基于迎风格式伴随方程的飞行器边界特性设计方法

    邓俊高正红黄江涛赵轲...
    281-292页
    查看更多>>摘要：飞行器的边界特性决定了其安全性和飞行性能,是飞行器设计的难点和重点.引入迎风格式伴随方程和不同的通量限制器处理形式,提高复杂流动问题的伴随方程求解精度、效率和鲁棒性,拓展伴随优化方法在飞行器边界特性设计的应用范围.介绍了离散伴随求解梯度的基本原理,在此基础上推导了伴随方程的无黏项及其边界条件的变分形式,根据通量限制器的处理方式,形成一阶精度、二阶精度和混合精度的伴随方程.对伴随方程的边界处理措施进行了研究.通过ONERA M6机翼梯度精度和鲁棒性验证算例,对比迎风格式和中心格式的伴随方程求解性能,分析限制器和边界处理措施对伴随方程的收敛性和梯度精度的影响.通过CRM翼身组合体巡航气动优化设计和边界特性优化设计算例,验证了求解器对飞行器巡航性能设计和边界特性设计的有效性.计算和设计结果表明,建立的迎风格式伴随方程求解方法鲁棒和梯度精度高,能够适用于飞行器边界特性设计难题的求解.

    迎风格式通量限制器离散伴随方程梯度计算边界特性气动优化

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