摘要:针对无人集群对抗问题中原始态势信息繁杂，难以准确识别集群阵型和集群运动趋势等态势要素的特点，为提高无人集群态势要素识别能力，设计了一种利用Transformer的无人集群对抗态势要素识别方法。基于Transformer模型的思想构建了可应用于无人集群对抗态势要素识别问题的Transformer-Decoder注意力层模型，实现良好的集群态势要素识别能力，设计层间注意力结构以改进提升了Transformer-Decoder的特征表达能力，进一步提高识别准确率。首先将集群态势序列信息输入到LSTM循环神经网络，编码成时序特征信息；然后使用Transformer-Decoder注意力模块和层间注意力模块提取集群的综合高阶态势信息，最后多维度分类网络和softmax层实现对多类态势要素的分类。实验结果表明：利用Transformer和层间注意力的无人集群对抗态势要素识别方法在态势要素分类问题上表现出良好的性能，能够同时对多类态势要素进行准确分类；相对于基线方法，利用Transformer和层间注意力的集群态势识别方法在集群阵型和运动趋势识别问题上具有更高的准确率。尤其在体现集群内部相对趋势的态势要素的分类问题上，该方法明显表现出更好的性能。

摘要:为了在优化设计减震装置时减少计算工作量提高计算效率，针对特高压瓷套管避雷器，提出一种新颖的建立低自由度动力学模型的方法。首先，根据试验结果定量分析特高压避雷器的瓷套管与法兰胶装连接处的弹性特性，表明抗弯刚度沿着避雷器的轴向分布很不均匀，为可以离散化弹性特性从而建立避雷器的多体模型奠定基础。其次，将避雷器的每节瓷瓶单元看作刚体单元，设备整体的抗弯特性用法兰连接处的回转弹簧模拟，利用多体动力学理论，建立避雷器设备的多刚体—铰链—回转弹簧模型，并利用铰接点坐标法推导了该系统在地震动激励下的运动方程。最后，以1 000 kV某型号避雷器为算例，进行了静力分析和地震响应时程分析，计算结果与试验结果对比显示二者吻合地很好。结果表明：所提出的避雷器多体模型，形式简单，自由度个数与瓷套管单元个数相等，通常不大于6；利用该方法，方便建立加装减震装置的避雷器设备的动力学模型。该方法还容易推广应用到变电站中其他瓷立柱式电气设备的抗震分析中。

摘要:为提高干涉型成像光谱仪空间目标测量精度，降低传感器中各个探测元响应度差异，提升成像光谱仪在轨辐亮度测量准确性。提出了一种基于定标场反射率测量参数结合计算程序仿真与成像仪在轨测量数据比对的空间定标方法。首先在介绍高光谱定标概念的基础上，提出了不同光谱响应函数、不同场地条件下的高精度入瞳亮度计算方法；其次对干涉型成像光谱仪进行在轨相对辐射修正，校正传感器中各探测元相应度差异，利用反射率基法开展了在轨绝对辐射定标试验，针对可见光、近红外波段建立在轨辐射定标计算模型。解决了包括多种反射率场地、高精度测试区域指示的试验方案优化设计问题，实现了星载高分辨率干涉型成像光谱仪的在轨高精度定标。研究结果表明，采用该定标技术使成像光谱仪的在轨测量精度达到5%。此外，定标场地环境条件对模型计算精度有一定影响，大面积均匀场适合采用反射率基法，小面积均匀场则引入邻近像元效应进行计算，通过布设人工指示目标，可提高反射率测量数据的准确性。所采用的定标技术已获得工程应用。

摘要:为解决飞行器航程最优为目标的固体火箭发动机方案设计优化问题，在固定规模约束下建立了复杂三维发动机装药、壳体和喷管的几何参数化模型及推力、质量的性能模型，同时，根据助推滑翔飞行器飞行环境严酷、性能要求高等特点，建立了多约束飞行器航程能力评估模型，然后采用改进自适应Legendre-Gauss-Radau伪谱法评估当前发动机方案对应的飞行器最大航程，构建了含约束的混合整数参数优化问题。针对高耗时混合整数参数优化问题，引入Kriging代理模型，对实数型序列近似优化算法进行了调整，加入了整数约束。针对传统全局加点准则收敛速度慢的问题，提出了局部增强策略，并进行了数值验证。仿真结果表明：采用改进自适应伪谱法得到的飞行轨迹满足全部约束要求，相对于初始固体火箭发动机方案，优化后的发动机方案对应的最大航程提升了12.89%，改进算法的优化结果与遗传算法一致，但耗时函数的调用次数仅为后者的2%，且相比于传统序列近似优化算法，该算法具有一定的全局搜索能力，有效改善了收敛速度。

摘要:为减少星载软件在轨更新过程对测控资源的需求量，缩短更新上注时间，提出了一种无需操作系统支持、上注数据量低、版本可灵活控制的语句级软件更新方法。该方法首先利用预编译命令进行程序空间优化，使得不同模块的代码在编译后存储于不同的段中，减少代码修改对加载文件的影响；其次通过逐段求解参考段与更新段之间匹配路径，并基于此进行各段的差异内容提取，大大降低差异补丁规模；然后通过版本引导程序设计，实现对卫星软件版本的灵活控制；最后通过对文件和程序进行可靠性设计，保证整个更新过程的安全性。结果表明：该方法在ZDPS-3A卫星平台进行了充分的测试，所提出的更新方法可应用于无操作系统的星载计算机，支持软件状态可回滚且更新过程可靠，同时相比传统的差异内容提取方法，补丁文件的规模降低量均值超过50.00%，可显著缩短更新上注时间。本方法能够充分满足星载软件低数据量更新的需求，可推广应用至包括微小卫星在内的多种航天器。

摘要:为改善某泵喷推进器(简称泵喷)低频压力脉动, 降低泵喷噪声辐射，在原有泵喷基础上分别调整定子进流角、出流角及安装角，并数值分析了前置泵喷一定范围内定子预旋角下的性能。分析表明：推力、扭矩和最高效率都随预旋角增大而增大, 其中安装角影响最大, 出流角次之, 进流角最小; 分析桨叶推力脉动频域结果, 发现单叶片推力脉动受定子影响, 其对应频率主要为BPF_s(定子叶频)倍频, 并在1BPF_s最大; 而桨叶总推力脉动频率受定子和转子共同影响, 在4BPF_r达到最大。通过分析叶片表面压力标准差, 发现桨脉动最强位置为前缘及叶梢附近, 而定子则位于后缘; 进一步分析定子和转子周围监测点压力脉动特性, 得到主要频率信息为1BPF_r, 并且在泵喷尾部中高半径处脉动最强。结果表明, 泵喷低频脉动幅度随角度增加而增加, 但角度调整方式对其影响规律在正、负角不同; 此外, 探究了桨叶前缘同一轴向、不同径向位置的相位关系, 出流角和安装角对相位影响较大, 并且相位关系依预旋角正、负分别呈两极化分布。

摘要:为构建复杂任务下的载人潜水器人机交互信息结构模型，提高潜器驾驶舱设计人员对潜航员视角下任务信息认知过程的理解，将决策阶梯模型与DEMATEL-ISM方法相结合，提出一种含影响因子的全要素层级结构模型构建方法。以载人潜水器某近底作业为对象，运用决策阶梯模型分析潜航员任务信息需求及处理过程，识别人机交互信息要素及关系。基于DEMATEL计算综合影响矩阵及属性特征值，结合研究目的改进整体影响矩阵阈值计算方法及可达矩阵判别式，得到含影响因子的可达矩阵。通过对抗轮换层级抽取方法，抽取原因-效应属性稳定的层级结构，引入模糊算子对计算影响值骨架矩阵，结合层级结构构建含影响值人机交互信息结构模型。结果表明：研究得到由31项交互信息要素及关系构成的6层有向加权结构模型，并通过方案对比证明所提方法在保证节点完整、优化层级结构及量化要素关系方面的有效性；所得模型明确了人机交互信息要素属性特征、致因关系及致因程度，对复杂任务下基于潜航员认知的人机交互信息处理过程具有较好的解释力，能够为载人潜水器驾驶舱人机交互信息设计提供理论依据。

摘要:为解决输出误差法在不稳定飞机参数辨识过程中的数值发散问题以及初值依赖问题，设计了一种结合神经网络、粒子群优化算法以及Levenberg-Marquardt算法的系统辨识方法。首先，为解决输出误差法的数值发散问题，以神经网络拟合待辨识系统的动力学特性。不同时刻的飞行试验数据用于训练神经网络，训练好的网络可以直接对下一时刻的运动状态进行预测，从而避免对不稳定运动方程的求解。其次，基于粒子群优化算法搜索Levenberg-Marquardt算法中的最佳阻尼因子，并以改进的LM算法替代输出误差法中的高斯-牛顿算法。接下来，改进的LM算法与训练好的神经网络结合得到了一种新的参数辨识算法。最后，基于不稳定飞机的闭环仿真飞行试验数据对提出的算法进行了验证。研究结果表明：与传统的最小二乘法和人工稳定的输出误差法的估计结果相比，所采用的算法具有更高的估计精度；同时，所提出的算法中可以随机选取待辨识参数的初值，克服了输出误差法对参数初值的依赖。本文的研究成果可以直接用于其他不稳定非线性动力学系统辨识领域，经过修改后还可以用于其他非线性优化领域。

摘要:针对卫星机动直接影响导航系统的导航、定位和授时服务性能，当导航卫星发生机动时，需要对机动卫星单独处理以生成高精度轨道信息。载波相位三差法可用于卫星机动探测，但受差分测量噪声影响，通过多历元累积方式可减小噪声的影响，但其机动探测结果可能受基线选取的影响。基于此提出了一种离散小波变换的卫星机动快速探测及周期确定方法，在载波相位三差模型基础上，提取载波相位三差残差量，挖掘卫星机动开始及结束时刻载波相位三差残差的先验信息，基于多分辨分析的尺度特性对载波相位三差残差进行分解，分解层数由细节系数和近似系数探测结果确定，通过分析不同频率特性的近似系数和细节系数，获取载波相位三差残差隐含的卫星机动信息，实现对卫星机动的快速探测及周期确定。实验结果表明，相比于传统载波相位三差探测方法，离散小波变换法采用单历元处理方式可更快探测卫星机动，且不同基线探测到的机动结果一致，能更准确地探测卫星机动并确定其周期。

摘要:为减少不确定离散时间线性/非线性系统的事件触发次数, 节省通讯资源, 提出了基于状态逼近的事件触发控制方法。首先, 针对不确定离散线性系统, 利用采样信号、系统矩阵和确定离散线性系统解析解的定义,逐段构造不确定离散系统的状态逼近解。将测量误差定义为系统当前状态与逼近解之间的差, 构造事件触发条件和控制器, 通过设计Lyapunov泛函得到离散线性系统的稳定性条件。其次, 对于一类Lipschitz离散非线性系统, 将该系统进行线性化处理。根据无扰动离散线性系统解析解的定义, 类似于线性系统的处理方法, 逐段构造状态逼近解, 重新定义测量误差, 设计事件触发条件和控制器, 并建立离散非线性系统的稳定性条件。将状态逼近技术与动态事件触发策略相结合, 在减小测量误差的同时, 降低触发阈值, 进一步减少事件发生的次数, 实现更好的控制效果。通过倒立摆系统和蔡氏电路两个数值例子表明，相比于传统事件触发方案, 状态逼近法可以显著降低事件触发的次数, 避免了通讯资源的浪费。

摘要:为提高低轨通信卫星散热效率，降低卫星平台质量，通过分析卫星在轨飞行时各个蜂窝板外热流特点，提出一种以热管为传导网络的倒梯形延展板箱式构型。首先，根据低轨通信卫星在轨外热流积分平均值，通过数值计算得到各蜂窝板平均散热能力，并对比两种箱式构型散热能力。其次，为保证各蜂窝板温度均匀，设计了由预埋热管和外敷热管组成的热管网络，强化蜂窝板内和蜂窝板间热耦合特性。最后，某型低轨通信卫星采用倒梯形延展板构型方案，并对卫星进行高低温热平衡试验验证。研究结果表明：在相同面积条件约束下，与正梯形构型相比，倒梯形延展板构型+X蜂窝板散热能力提升36.3%，-X蜂窝板散热能力提升36.4%，+Z蜂窝板散热能力提升10.2%，-Z蜂窝板散热能力提升98.6%，整星散热能力提升34.6%；热平衡试验结果表明，在高低温工况下所有设备满足温度指标要求，整星满足2 200 W热耗散热能力需求，其中+Z板相控阵天线峰值热耗为870 W，证实了基于热管网络的倒梯形延展板箱式构型的可行性。

摘要:针对现有测试性试验方法中系统级先验信息获取困难，先验分布赋权不合理以及样本量过大等问题，提出了基于分系统贡献率和先验分布可信度的测试性验证试验优化方法。首先，系统分析了测试性多源先验信息，定义了分系统贡献率，在此基础上利用信息论方法对分系统先验数据进行折算得到系统级先验数据；然后，通过相似性度量检验先验数据与实装试验数据的相容性，并提出采用逼近理想点排序-层次分析法(Technique for order preference by similarity to ideal solution-analytic hierarchy process, TOPSIS-AHP)计算先验分布可信度，进而确定混合先验分布；最后，基于分系统先验信息确定的混合先验分布，运用序贯验后加权检验(Sequential posterior odd test, SPOT)方法制定试验优化方案。实例分析表明，由基于贡献率的数据折算和基于可信度的权值计算方法得到的混合先验分布更加准确，与序贯概率比检验(Sequential probability ratio test, SPRT)方法相比，该试验方案样本量平均减少18.6%，与Bayes方法相比平均减少61.1%，而且该方法可以有效降低双方风险。考虑贡献率和可信度的SPOT试验方案在先验信息获取、先验分布权值、试验样本量、双方风险等方面均具有较好的应用效果。

摘要:为实现碳化硅(SiC)在300 ℃以下的低温键合, 研究了以Cu和Au作为键合中间层, 利用Pt催化甲酸气氛预处理金属膜表面并为键合提供还原性保护气氛的低温键合方法。首先, 研究了带有Cu金属层的SiC晶片在氮气、甲酸气氛以及Pt催化甲酸气氛下的键合过程, 通过对比键合强度来验证Pt催化甲酸气氛下完成带有Cu层的SiC晶片键合的可能性。其次, 采用扫描声学显微镜(SAM)和扫描电子显微镜(SEM)对键合后样品进行表征, 并通过改变键合温度及键合加载的压力, 研究关键工艺参数对于键合强度的影响。最后, 对比了Cu, Au两种中间层金属在不同气氛下的SiC-SiC键合效果。研究结果表明：相比不含甲酸的N₂气氛以及未经过Pt催化的甲酸气氛, 经过Pt催化的甲酸气氛能够更好地还原Cu表面的氧化物, 实现带有Cu金属层的SiC-SiC低温键合; SEM、SAM测试表明键合界面无明显空洞, 键合效果良好; 与使用Au层的SiC样品相比, 在低温下基于Cu中间层的SiC样品键合强度显著高于Au中间层的样品, 显示了本方法对还原表面主要为氧化物的金属层键合的优越性。本方法利用Pt催化甲酸气氛预处理Cu表面并为键合提供还原性保护气氛, 在200 ℃时获得了12.5 MPa的剪切强度, 实现了高强度的SiC-SiC低温键合。

摘要:为保证滑坡碎屑流作用下埋地燃气管道安全运行，基于热-弹塑性理论，采用管-土耦合方法建立了管-土变形分析模型，模拟分析了埋地天然气管道的轴向应变分布规律。基于埋地天然气管道应变分布特征，通过非线性拟合方法，确定了管道轴向应变分布预测模型。研究结果表明: 滑坡碎屑流作用下土壤变形区域主要为碎屑流作用区及其附近区域，滑坡碎屑流前部区域土壤变形明显大于后部区域；管道主要为弯曲变形，管土之间变形并不同步，土壤变形明显大于管道变形；在各个路径上，管道既存在拉应变，又存在压应变，而滑坡碎屑流作用区域，在管道底部和顶部路径上分别取得轴向拉压应变极值；碎屑流宽度、厚度对管道应变分布范围影响有限，应变分布范围随着碎屑流长度增加显著扩张，其中碎屑流影响区域范围是碎屑流作用区长度的3倍左右；而管道应变分布预测模型仅与μ、σ、a₁参数相关，仅需3个位置的轴向拉压应变数据，即可确定该区域管段轴向拉压应变分布。上述研究成果将为管道滑坡灾害下管道应变分布的确定提供重要理论依据。

摘要:为分析由于矿产资源的高强度开采导致地表原有植被遭到破坏，使得地表反照率发生改变进而对矿区地表热环境造成的影响。以河北省迁安市马兰庄铁矿为例，利用Landsat遥感影像可见光波段基于统计模型法反演地表反照率，基于NDVI-DFI的像元三分模型反演植被覆盖度，对热红外波段基于辐射传输方程法反演地表温度，借助叠加分析法、相关分析法和回归分析法，定量化和可视化探究了地表热环境时空异质性对光合植被覆盖度和地表反照率变化的响应规律。结果表明：研究区地表热环境空间分布呈现明显的异质性和规律性，高温区主要分布于北部沙河山采场、中部柳河峪排土场和南部未复垦的白马山排土场，中温区主要位于高温区边缘以及其他裸露地表，低温区主要位于北部已复垦尾矿库和已复垦排土场以及境内绿地和水体；光合植被覆盖度和地表反照率的时空变化，导致研究区夏季午间地表热环境异质性较大，3期影像下垫面地表温度均值排序为：矿区采场裸岩>排土场矿渣>复垦植被>水体；光合植被覆盖度和地表温度的回归分析结果表明二者在0.01水平(双侧)呈线性负相关关系(p < 0.01)，说明光合植被覆盖度的增加对地表热环境具有降温效应，决定系数R²分别为0.63、0.55、0.65，由回归系数可知，2000年、2008年和2018年，光合植被覆盖度每增加10%，会使地表温度相应下降0.66、0.74、1.09 ℃；地表反照率和地表温度的回归分析结果表明二者在0.01水平(双侧)呈线性正相关关系(p < 0.01)，说明地表反照率的增加对地表热环境具有增温效应，决定系数R²分别为0.35、0.40、0.48，由回归系数可知，2000年、2008年和2018年，地表反照率每增加10%，会使地表温度相应上升1.09、1.36、1.76 ℃。研究结果将对矿区地表热环境异质性的评估和优化提供定量参考依据。

摘要:为研究双热源联合循环的热力性能极限，构建了两介质热功转换系统理想热力学模型，并提出了驱热力过程的基本概念。通过分析热机循环区间与热泵循环区间过程功量之间的关系，对驱热力过程进行分类，并通过输出功量占比进行定量分析。构建并求解了顺流型和逆流型驱热力过程函数。分析了不同类型驱热力过程在理想条件下的热力特性与性能极限。研究结果表明：顺流型驱热力过程的最大过程功量大于逆流型，且放热介质与吸热介质间的温度交叉现象更为明显。吸热介质等效温升可用于判断驱热力过程类型，其最大值表征了输出功量极限。实际系统的评价研究指出，串联型联合循环的总换热量是基本型ORC的1.97倍，更适用于同时具有热电需求的场合。但其净输出功效率(6.55%)、效率(26.61%)、热力完善度(36.38%)均显著低于基本型有机朗肯循环。双热源联合循环实际系统的热力性能提高方法值得研究。本研究可为不同类型两介质热功转换系统的热力性能极限与评价提供理论指导。

摘要:为深入掌握有侧开缝的竖井内多个彼此临近池火融合燃烧特性，在2 m高试验竖井内分别对2，3和4个正庚烷池火形成的融合火焰进行了试验。通过对不同数量的多池火在各典型摆放方式时受池间距和竖井侧开缝宽度的影响分析，以及与相同多池火在没有竖井结构约束时的自由燃烧进行了试验。结果表明：有侧开缝的竖井所形成的独特引射空气来流改变了多池火之间火焰融合形态以及对燃料液面热反馈，形成的融合旋转火焰强化了液体燃料的燃烧效率并提升了融合火焰高度；竖井结构一定时，各池液面均匀接收融合火焰热量反馈的油池摆放方式更有利于形成相对强烈的融合旋转火焰，且油池数量的增加强化融合旋转火焰的生成能力；融合旋转火焰参数受油池的数量、相对位置以及竖井侧开缝宽度耦合影响，适宜的竖井侧开缝宽度以及能使各池液面均匀接收融合火焰热量反馈的摆放方式可使燃烧效率提高近3.7倍，峰值火焰高度提升30%以上。另外，基于浮力池火叠加环量的思想，推导并拟合得到了竖井内典型形式多池火融合旋转火焰燃烧速率与火焰高度理论模型。

摘要:针对中央空调冷冻水系统运行能耗高、系统设备参数难以随负荷变化而动态调节的问题，采用一种结合穷举法的自适应并行人工免疫算法(Adaptive parallel artificial immune algorithm combined with exhaustive method, EM-APAIA)优化系统设备在不同负荷下的运行参数，以降低冷冻水系统的运行能耗。首先建立了系统内各设备的功耗模型，以所有设备功耗最小作为冷冻水系统的优化控制目标。其次，采用EM-APAIA对冷冻水供水温度、冷冻水泵的运行台数和转速比等运行参数进行优化。在该算法中，对初始化方式、移民算子和变异概率进行了改进以及引进穷举法机制，增强了算法对冷冻水系统设备运行参数的优化能力。最后对某一实际中央空调冷冻水系统进行了仿真实验。结果表明：与常规设置相比，使用EM-APAIA对系统内各设备运行参数优化后，系统总能耗降低14.8 %；同时相对于其他对比算法，该算法能得到更好的控制策略，且收敛速度快、稳定性强，可用于中央空调冷冻水系统内各设备的控制优化。