2013, 45(9):1-6. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.001
摘要:为了保证用户会话的连续性,面向星地一体化网络,提出一种基于用户体验的切换判决算法.选择具有最小用户体验差异度的网络作为目标切换网络,使得每个用户接入到最合适的网络;采用模糊数学方法设计速度感知模块,降低高速移动体的切换次数.仿真证明,基于用户体验和速度感知的切换判决算法可以降低切换失败概率和呼叫阻塞率,同时保持较高的网络平均负载,使得更多的用户可以被网络服务,具有在全网资源分配方面的优势.
2013, 45(9):7-11. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.002
摘要:为了提高宽带认知无线电(Cognitive Radio, CR)和主用户(Primary User, PU)的传输速率,提出了CR和PU之间协作通信的方案以及CR的最优子信道功率分配方法.当检测到PU存在时,该方案允许CR使用半个帧传输数据,使用剩下的半个帧帮助PU协作传输.基于此方案提出的功率分配能够使CR在不影响PU的同时获得更大的传输速率.仿真表明:相比传统的非协作通信,提出的方案能够使CR和PU的传输速率同时获得提高.
2013, 45(9):12-16. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.003
摘要:为了改善物理层网络编码(PNC)在非对称双向中继通信系统中误比特率(BER)性能,提出了一种新的PNC方案,称为联合正交物理层网络编码(COPNC).方案中2个源节点采用正交载波发送信息,中继节点对信息进行正交综合后广播到2个目的节点.理论分析与仿真结果表明,当双向中继通信系统信道条件非对称时,COPNC方案可以改善PNC的误比特率性能.特别是当2个上行信道的信噪比(SNR)不同时,COPNC方案的误比特率比PNC降低了约3dB.因此,COPNC特别适合应用于上行信道非对称的双向中继通信系统.
2013, 45(9):17-22. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.004
摘要:为了评测轻量级密码算法Piccolo抗功耗分析攻击的能力, 提出一种针对首轮的功耗分析攻击模型, 搭建了功耗模拟采集平台, 对该算法进行了相关性功耗分析攻击. 针对Piccolo算法首轮运算中包含白化密钥和轮置换操作的特点, 将首轮相关攻击密钥(包括轮密钥RK0L、RK0R、WK0、WK1)分成6段子密钥, 逐个完成各段子密钥的攻击, 将80位种子密钥的搜索空间从280降低到(2×220+2×24+2×28+216), 使种子密钥的恢复成为可能. 攻击结果表明, 只需500条功耗曲线即可恢复首轮攻击密钥, 由此可见, 未加任何防护措施的Piccolo硬件实现极易遭受相关性功耗分析攻击, 研究并采取切实有效的防护措施势在必行. 据现有资料, 这是首次评估Piccolo密码算法在相关性功耗分析攻击方面的安全性.
2013, 45(9):23-30. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.005
摘要:针对弹道导弹再入段带有终端落角约束的末制导问题,本文基于最新发展起来的模型预测静态规划技术,设计一种既可以精确地打击地面目标、又可以满足终端碰撞角要求的非线性次优制导律.本文针对弹道导弹打击地面静止目标和机动目标等飞行场景进行了数值仿真,仿真结果表明:采用该制导律可以使在整个再入飞行场景中控制能量较小.与其他具有落角约束的制导律相比,该制导律并没有对非线性运动模型采用线性化的假设,且其计算复杂性明显低于基于最优控制的终端角约束制导律.
2013, 45(9):31-34. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.006
摘要:充气翼在充气变形后与预期设计目标之间会产生偏差,这样的偏差会影响充气翼正常工作下的气动外形,不利于充气翼的精细化分析.针对该问题,提出了一种逆向迭代充气翼三维保形分析方法,来寻找目标构型给定下充气翼未加载时的三维初始形态.运用APDL参数化设计完成了对一种新型点阵式充气翼的逆向迭代保形分析,并通过非接触测试进行实验验证.结果表明:逆向迭代法可以有效的得到满足精度要求的充气翼三维初始构型,分析效率高、收敛性好且可靠性高.
2013, 45(9):35-41. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.007
摘要:为准确模拟汽轮机末级长叶片湿蒸汽流场,基于双流体模型开发了汽液两相非平衡凝结流动计算方法,对表面开设除湿槽的某汽轮机末级叶片进行数值研究,分析涡轮叶栅内不同除湿槽结构对非平衡凝结流动的影响及作用特点.结果表明,在叶片表面吸力面开设的除湿槽能有效降低叶栅喉部水滴成核率,从而降低相变引起的非平衡凝结损失,使叶栅出口的较大直径水滴数目显著减少;具有较大的来流进口宽度和引流结构的除湿槽结构,有利于提高湿蒸汽级长叶片表面的水膜抽吸效果.
2013, 45(9):42-46. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.008
摘要:为进一步提升燃气轮机涡轮效率,优化冷却结构设计,以某高压涡轮第一级导叶为研究对象,基于数值模拟方法自编Matlab传热程序,结合CFX叶片三维温度场导热进行计算,包括基于管网计算的方案设计和三维传热计算.针对该叶片的特点重新设计了冷却结构.结果表明:叶片局部出现约1 700 K高温区,但尾缘扰流冷却结构增强了换热系数,叶片平均温度较低,约1 300 K.从该导叶的设计过程及计算结果可看出,所使用的冷却结构设计平台可高效完成冷却结构方案设计及三维温度分布验证计算.
2013, 45(9):47-51. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.009
摘要:为了获得更全面的漏磁分布信息,提高缺陷定量识别的精度,应用霍尔阵列传感器检测三维漏磁场.在霍尔阵列传感器的检测过程中,由于周向分布的霍尔的提离距离差异和励磁强度的不均匀性等会导致其输出信号出现相异性,为此,本文提出了一种漏磁信号基线预估和各通道峰值归一化相结合的方法,可有效补偿由于提离距离波动及励磁强度不均匀所造成的霍尔阵列传感器的通道相异性,提高了漏磁信号的信噪比及漏磁图像的对比度. 实验结果表明,均衡化后的漏磁图像缺陷定量检测准确率高.
2013, 45(9):52-56. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.010
摘要:基于星光折射间接敏感地平的高精度特性,本文提出了一种捷联惯性/星光折射组合导航方法.利用星敏感器输出的姿态信息修正陀螺漂移,并结合大气折射模型得到星光折射角来修正位置、速度误差.推导了组合导航系统的观测模型,并对系统进行可观测性分析,最后使用卡尔曼滤波进行状态估计.仿真结果表明:捷联惯性/星光折射组合导航系统不但能够准确的估计陀螺漂移,而且能够有效修正由加速度计偏置造成的误差,从而进一步抑制速度、位置误差的发散,是一种提高系统定位精度的实用方法.
2013, 45(9):57-63. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.011
摘要:针对遥控水下机器人(ROV)需要长时间稳定可靠工作的问题,提出递归模糊神经网络及可容错分配推力的控制方法.使用扩展函数链改进递归模糊神经网络控制器,提高了控制器对机器人非线性特性的识别和处理能力;基于反向梯度传播原理,由能量函数设计了该网络的学习算法,并根据微粒群优化确定学习率参数,从而保证整个网络的收敛性;在推力分配方面,针对开架式遥控水下机器人的两种推力器布置形式进行建模,将容错问题转化为对偶优化问题,建立能量函数实现故障条件下的推力优化分配.实验结果表明,所设计控制器不仅增强了遥控水下机器人对干扰的反应能力,并且提高了对机器人非线性特性的控制能力,减少了控制误差.当部分主推或侧推等推力器失效时,仍可以通过推力优化分配实现机器人在水平面上的准确位置控制,从而保证了遥控水下机器人长时间可靠工作.
2013, 45(9):64-69. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.012
摘要:为研究摩擦系数对高副接触磨损的影响,利用有限元方法,采用ANSYS软件建立了圆柱和平板相接触的磨损预测模型.根据改进的Archard磨损模型计算磨损量,采用移动接触边界节点的方法来模拟材料的去除过程,并与实验数据进行了对比,证明了模型的合理性.利用该模型,研究不同的摩擦系数对磨损量、接触压力、滑移量、正应力、剪应力的影响.仿真结果表明,较小的摩擦系数会产生较大的接触压力和滑移量,从而使磨损量增大.较大的摩擦系数会加速疲劳的产生.
2013, 45(9):70-74. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.013
摘要:吸热器温度场和热应力场的数值分析可以为吸热器热应力的抑制提供理论指导.采用Coupled-field element方法对管式太阳能吸热器在不均匀热流以及间歇热流情况下的温度场及热应力场进行了计算.在温度场计算过程中,将每一个网格单元面的太阳能热流入射方向与吸热器表面之间的夹角关系与汇聚热流的乘积作为热分析的边界条件.为了揭示热应力场沿长度方向变化规律,研究了温度场沿长度方向二阶导数变化规律.计算结果表明,轴向应力和切向应力是热应力场的主要影响因素,热应力曲线拐点处均是温度二阶导数曲线拐点发生处.
2013, 45(9):75-81. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.014
摘要:为了预测航天器液氧输送系统中阀控动作产生的水力瞬变,考虑非稳态摩阻和波纹管弹性形变的影响,建立输送硬管、波纹软管、液氧贮罐及控制阀的数学模型,并利用求解一阶偏微分方程的特征线法和求解一元二次非线性方程的线性理论法对管路阀控瞬变进行数值计算. 通过变化计算条件,讨论不同阀特性、阀动作指数和动作时间对瞬变过程的影响. 计算结果表明:采用调节阀进行阀控动作产生的压力波动明显比截止阀小,调节阀比截止阀更容易控制液氧输送总量精度;延长调节阀关阀时间能够有效降低水击压力,延长截止阀关阀时间更多地表现为延长第一个水击波到达的时间,而不是水击压力的降低;阀动作指数m=1.0的调节阀采用快开慢关方案对瞬变过程控制最有利.
2013, 45(9):82-87. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.015
摘要:针对腹部CT图像肝脏区域提取问题,提出了一种新的基于阈值法和改进的广义梯度矢量流-蛇(GGVF-Snake)模型的分割方法.首先,采用Window-Leveling算法将CT图像转换为灰度图像,突出肝脏区域,通过改进的曲率各向异性扩散滤波器对图像进行平滑滤波;其次,利用阈值法获取肝脏的初始轮廓;最后,基于改进的GGVF-Snake模型对初始轮廓进行调整得到更加平滑和精确的肝脏轮廓.通过不同的腹部CT图像序列中肝脏的分割结果表明,该方法能高效、精确的提取肝脏区域,满足临床应用的需求.
2013, 45(9):88-93. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.016
摘要:为优化掺加相变储能材料(CPCM)的石膏板性能,针对实际应用环境条件,通过正交试验研究了温度、湿度等外界条件的变化对掺加CPCM石膏板的物理力学性能及热工性能的影响.结果表明,试件的抗压强度和抗折强度随着CPCM掺量的增大而降低;随钢纤维掺量或含水率的增大而增加.在不同的温度条件下,各影响因素的变化对导热系数变化的影响主次顺序不同.石膏板内部相对湿度及钢纤维掺量的增加有利于提高其导热系数,而CPCM掺量的增加会降低其导热系数.石膏板的导热系数随着板体初始温度的变化而改变,在CPCM相变温度区间的石膏板导热系数最大.
2013, 45(9):94-99. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.017
摘要:为了解决双路功率分流系统的载荷均匀分配的问题,建立该系统的力学模型. 首先,采用轮齿几何接触分析和承载接触分析方法对齿轮副实际啮合过程进行仿真,得到齿轮副的时变啮合刚度,提高了计算的精确度,然后,根据系统构成功率流闭环的特点推导出系统的变形协调条件,并结合力矩平衡方程和弹性支撑条件计算各齿轮副传递的扭矩,得到系统的均载系数,最后,分析了浮动轮基于花键间隙和径向限位环约束浮动时对均载特性的影响. 结果表明:误差对系统均载特性共同起作用,单独减小某一误差的影响,并不能完全达到均载,基本构件浮动有利于提高均载性能. 通过花键间隙和径向限位环的辅助均载作用明显改善了系统的均载特性. 与相关实验数据对比,验证了该方法的正确性.
2013, 45(9):100-106. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.018
摘要:提出了结合拟态物理学优化(APO)算法的高光谱图像波段选择方法.该方法中采用了类间可分性和波段组合的信息量两个主要性能指标的权重组合作为适应度函数.此外,在波段选择之前对高光谱图像进行了子空间划分,使得最优解中的波段间相关性较小,冗余度低.利用AVIRIS图像对提出的算法与经典算法中蚁群算法、遗传算法和粒子群算法进行实验,实验结果证明了本文算法较经典算法在所选波段性能和计算耗时方面都获得令人满意的效果.
2013, 45(9):107-112. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.019
摘要:为了解决单臂空间机器人在轨服务任务中机械臂末端位姿控制精度有限的问题,提出了一种空间机器人多臂精准协同控制方法,该方法以3条7自由度机械臂的空间机器人(SR)为研究对象,利用Kane方法建立了具有通用性的SR动力学模型,该模型包括本体动力学方程与各条机械臂动力学方程两部分;在此基础上,基于李雅普诺夫稳定性理论,设计了SR捕获目标过程中机械臂各关节的轨迹跟踪控制律,克服了机械臂的运动抖动问题.仿真结果表明,该方法可保证机械臂末端按照期望的轨迹运动,并且能提高机械臂末端位姿控制精度.
2013, 45(9):113-116. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.020
摘要:采用准一维电子气模型,研究了准一维纳米结构体系中的等离激发.利用线性响应理论和电磁场理论等方法,推导出该体系的等离振荡的本征方程,并数值计算该体系的等离激发能谱.结果表明,有限尺度体系中的等离激发能谱表现为分立的形式,并与体系的尺度有很强的依赖关系.各级等离激发的能量随着体系的尺度增加而减小,但等离激发频率个数随体系尺度的增大而增加,等离激发能级间距变得越来越密.此外,等离激元激发能随着电荷密度增加而增大,这和宏观体系的结论定性一致.
2013, 45(9):117-121. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.021
摘要:为适应不同立体显示终端多样化尺寸的需求,需要对某些尺寸一定的立体图像进行缩放调整.对于双视点的立体图像而言,需要考虑左右两视点的一致性问题,以及视差大小的问题.为此,将视差和匹配引入立体图像的尺寸调整,提出了一种基于Seam Carving的立体图像缩放算法.该算法在选择左视点缝隙时将匹配算法和视差融入其中,在缝隙的选择方面,通过提出新的能量函数做出更精确的选择,从而在调整图像大小的同时,达到了保持图像内容,调整视差大小的目的,并且保证了左右视点缝隙的一致性.
2013, 45(9):122-128. DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.022
摘要:采用粉末冶金复压复烧工艺制备油田射孔弹弹体,并对压制压力、保压时间、成形方式等对压坯组织结构及密度分布的影响规律进行了深入研究.研究结果表明:初压压力为600 MPa,复压压力为800 MPa时压坯组织及密度较为适宜,当压坯密度超过7.4 g/cm3后,继续提高压力,压坯密度也不会随之增加.采用补偿挤压强化致密的工艺方法可获得具有一定密度梯度分布的高密度粉末冶金弹体,弹体平均密度达到7.3 g/cm3,抗拉强度和延伸率分别达到647 Mpa和3.78%.不同弹体的爆靶试验对比结果表明,粉末冶金弹体在钢靶及混凝土靶的爆靶穿深值和孔径都超过爆靶标准值,爆靶穿深值均比20号钢弹体高且具有优异的碎屑性.
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