木星不规则卫星区域内的尘埃轨道动力学演化特性

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作者 叶安琪 蔡梓哲 +1 位作者 陈正涵 刘晓东 《深空探测学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第1期90-99,共10页

木星的不规则卫星在行星际流星体的撞击下,表面会喷发出大量的尘埃粒子。考虑多种摄动力并存的复杂木星系空间环境,采用解析法和数值仿真法相结合的方式,研究了起源于木星系不规则卫星的尘埃粒子在木星不规则卫星区域的轨道动力学演化... 木星的不规则卫星在行星际流星体的撞击下,表面会喷发出大量的尘埃粒子。考虑多种摄动力并存的复杂木星系空间环境,采用解析法和数值仿真法相结合的方式,研究了起源于木星系不规则卫星的尘埃粒子在木星不规则卫星区域的轨道动力学演化特性。通过对描述尘埃长期运动演化的轨道平均模型中有效哈密顿守恒量及相图进行分析,可以得到源于顺行卫星的尘埃更多分布在远离太阳的一侧,而源于逆行卫星的尘埃则更多分布在朝向太阳的一侧。对尘埃演化的长期数值仿真可以发现,源于顺行卫星的尘埃轨道比逆行卫星的尘埃轨道更为稳定,并且较大的尘埃颗粒的轨道稳定性更高。 展开更多

关键词 轨道动力学 深空探测 不规则卫星 木星探测 尘埃动力学

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柯伊伯带尘埃动力学研究进展

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作者 杨堃 贾晓宇 +1 位作者 李飞 刘晓东 《深空探测学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第4期394-404,共11页

回顾了针对柯伊伯带开展的空间探测任务,介绍了柯伊伯带尘埃的2类形成机理和3类破坏机理。在此基础上,总结了前人在柯伊伯带尘埃动力学建模方面所做的工作,探讨了柯伊伯带尘埃表现出的族群迁移机制,以及柯伊伯带尘埃对于内太阳系行星际... 回顾了针对柯伊伯带开展的空间探测任务,介绍了柯伊伯带尘埃的2类形成机理和3类破坏机理。在此基础上,总结了前人在柯伊伯带尘埃动力学建模方面所做的工作,探讨了柯伊伯带尘埃表现出的族群迁移机制,以及柯伊伯带尘埃对于内太阳系行星际尘埃的贡献。研究有助于理解太阳系边际与星际空间的尘埃环境,从空间环境安全角度为太阳系边际探测任务的轨道设计提供一定的指导意义。 展开更多

关键词 尘埃动力学 柯伊伯带 太阳系边际探测 尘埃探测

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结构全场工作模态分析的计算机视觉测振方法 被引量：1

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作者 王路倩 王振宇 王兴 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期226-236,共11页

介绍了一种基于计算机视觉的结构模态参数辨识方法,对于连续、长时间的采样视频,该方法通过设置局部“虚拟”测点、放大视频切片的处理方式,保证了测量结果的精度和分辨率,同时显著提高了数据处理效率。该方法具体步骤包括:拍摄被测结... 介绍了一种基于计算机视觉的结构模态参数辨识方法,对于连续、长时间的采样视频,该方法通过设置局部“虚拟”测点、放大视频切片的处理方式,保证了测量结果的精度和分辨率,同时显著提高了数据处理效率。该方法具体步骤包括:拍摄被测结构在外激励下响应历程的一段视频;通过图像边缘检测算法在结构边缘处设置若干“虚拟”测点;通过光流法提取测点的表观运动响应,并利用随机子空间法辨识结构的模态参数;依次截取与每一阶模态对应的整周期运动视频,通过运动放大算法获得结构的全场工作模态振型。开展了模型飞机的单频振动试验,结果表明视觉测振的频率误差小于频率分辨率。开展了悬臂梁的模态分析试验,利用相机和激光多普勒测振仪同时进行动力学响应测量,结果显示提出的视觉方法与激光多普勒测振仪对悬臂梁结构前五阶模态频率的测量误差不超过0.35%,阻尼比的测量误差不超过14.6%,两者振型的MAC值高于94%,测量结果基本吻合。 展开更多

关键词 视觉测振法 光流法 运动放大 工作模态分析

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基于动态特征点滤除与关键帧选择优化的ORB-SLAM2算法

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作者 阚绪康 史格非 杨雪榕 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2024年第10期3185-3190,共6页

同时定位与建图(SLAM)算法在有运动目标的情况下存在定位精度下降的问题,而引入实例分割等算法虽然可以应对动态场景,但难以保证SLAM算法的实时性,且在运动时相机抖动会导致关键帧选择不准确和跟踪易丢失的问题。针对上述问题,提出一种... 同时定位与建图(SLAM)算法在有运动目标的情况下存在定位精度下降的问题,而引入实例分割等算法虽然可以应对动态场景,但难以保证SLAM算法的实时性,且在运动时相机抖动会导致关键帧选择不准确和跟踪易丢失的问题。针对上述问题,提出一种基于动态特征点滤除与关键帧选择优化的ORB-SLAM2算法,以保证SLAM算法的实时性,并有效减少动态特征点对SLAM算法定位精度的影响,同时应对由相机抖动造成的关键帧选择不准确的问题。所提算法通过在ORB-SLAM2算法的基础上引入YOLOv5算法识别运动目标,在跟踪线程滤除动态目标特征点,从而兼顾算法的实时性与定位精度。同时,在选择关键帧上提出一种基于帧间相对运动量的判别准则,从而提高关键帧选择的准确性。在freiburg3_walking_xyz数据集的上实验结果表明,与ORB-SLAM2算法相比,所提算法的平均耗时减少了38.54%,绝对轨迹误差中的均方根误差(RMSE)精度提高了95.2%。可见,所提算法能有效解决上述问题,提升SLAM算法的定位精度和准确性,进而提升地图的可用性。 展开更多

关键词 视觉同时定位与建图 动态场景 ORB-SLAM2 关键帧选择 YOLOv5

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考虑相机运动补偿的视觉模态测试方法

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作者 王振宇 王路倩 王兴 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期976-985,共10页

基于计算机视觉的结构模态测试方法因其非接触式的特点和全场测量的优势而备受关注,但此类方法对相机运动敏感,通常要求相机固定以保证测量精度。本文提出一种考虑相机运动补偿的视觉模态测试方法,采用基于特征匹配的单应变换对原抖动... 基于计算机视觉的结构模态测试方法因其非接触式的特点和全场测量的优势而备受关注,但此类方法对相机运动敏感,通常要求相机固定以保证测量精度。本文提出一种考虑相机运动补偿的视觉模态测试方法,采用基于特征匹配的单应变换对原抖动视频进行校正,补偿相机的六自由度运动以得到稳定视频;在结构表面设置“虚拟视觉传感器”,利用欧拉视角的稠密光流法估计结构的振动响应;通过随机子空间法识别结构的模态参数。为验证所提方法的有效性,通过手持智能手机拍摄的方式采集模拟抖动的视频,并开展悬臂梁的单频振动试验和模态辨识试验。将视觉模态测试结果与扫描式激光多普勒测振仪的测试结果进行比较,前五阶模态频率和阻尼比的平均误差分别低于0.4%和11.5%,模态振型的MAC矩阵对角值高于98%。试验结果表明,所提方法有效地消除了相机运动的干扰,并获得了良好的结构模态参数估计精度。 展开更多

关键词 模态测试 相机运动 光流法 随机子空间法

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高速飞行器气动光学效应

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作者 田立丰 杨东霖 黄开诱 《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》 CAS 北大核心 2025年第1期257-264,共8页

采用数值模拟、计算光学方法和理论,对超声速飞行器流场进行数值模拟研究,获取不同飞行高度和攻角下光学窗口上方流场的密度分布,根据Gladstone-Dale关系得到光学窗口上方的折射率场,利用光线追迹法计算流场光程差分布情况。对流场光程... 采用数值模拟、计算光学方法和理论,对超声速飞行器流场进行数值模拟研究,获取不同飞行高度和攻角下光学窗口上方流场的密度分布,根据Gladstone-Dale关系得到光学窗口上方的折射率场,利用光线追迹法计算流场光程差分布情况。对流场光程差的分布情况进行分析,可以得出结论:随着飞行高度的增加,气动光学效应逐渐减弱;随着攻角的增大,气动光学效应逐渐增强。 展开更多

关键词 气动光学 飞行高度 攻角 光程差

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面向高速流场成像的聚焦纹影研究进展

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作者 田立丰 付双旭 《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》 CAS 北大核心 2025年第1期238-249,共12页

相较于传统的光学流动可视化技术,聚焦纹影技术能对非聚焦区域的流场信息进行模糊化处理,从而反映窄景深内的流场信息,具有高空间分辨率、抗干扰能力强、无需播撒示踪粒子、低成本等特点,这些特点使得聚焦纹影十分适用于高速流场的流动... 相较于传统的光学流动可视化技术,聚焦纹影技术能对非聚焦区域的流场信息进行模糊化处理,从而反映窄景深内的流场信息,具有高空间分辨率、抗干扰能力强、无需播撒示踪粒子、低成本等特点,这些特点使得聚焦纹影十分适用于高速流场的流动显示和流场测量。本文在对聚焦纹影系统成像的基本原理进行介绍的基础上,以传统聚焦纹影在格栅对准和非定常流动多平面测量方面面临的挑战为出发点,总结了聚焦纹影的国内外相关研究,并进一步展望了聚焦纹影的未来发展。 展开更多

关键词 聚焦纹影 流动显示 流场成像

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超声速变马赫数风洞喷管设计研究进展

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作者 王澳 丁浩 田立丰 《航空工程进展》 CSCD 2024年第4期16-26,共11页

超声速变马赫数风洞可在单次运行期间实现马赫数连续调节,对于研究超声速机动过程和超燃冲压发动机起动等问题具有独特的优势。超声速变马赫数喷管是风洞运行期间调节马赫数的核心部件,其设计质量直接决定了实验段的流场品质。本文综述... 超声速变马赫数风洞可在单次运行期间实现马赫数连续调节,对于研究超声速机动过程和超燃冲压发动机起动等问题具有独特的优势。超声速变马赫数喷管是风洞运行期间调节马赫数的核心部件,其设计质量直接决定了实验段的流场品质。本文综述了近些年国内外超声速变马赫数风洞喷管设计的研究进展,介绍了4种典型的变马赫数风洞喷管方案(全柔壁、半柔壁、型面旋转、非对称)的构型设计及其数值模拟和实验标定结果,总结了不同变马赫数风洞喷管方案设计中重点考虑的问题,并对变马赫数风洞喷管在具体实验中的应用进行了展望。 展开更多

关键词 变马赫数风洞喷管 全柔壁 半柔壁 型面旋转 非对称

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一种神经网络弹道诸元快速解算方法

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作者 连欢 邓泽晓 +2 位作者 李志国 黄祺威 刘鲁华 《航天控制》 CSCD 2024年第5期38-44,共7页

针对导弹快速发射的任务需求,提出一种神经网络诸元快速解算方法。首先,根据任务需求建立了终端速度、高度、速度倾角和弹道诸元的映射关系,推导了基于LM优化算法的神经网络参数更新方法;然后,基于贝叶斯正则化理论设计了BP神经网络结构... 针对导弹快速发射的任务需求,提出一种神经网络诸元快速解算方法。首先,根据任务需求建立了终端速度、高度、速度倾角和弹道诸元的映射关系,推导了基于LM优化算法的神经网络参数更新方法;然后,基于贝叶斯正则化理论设计了BP神经网络结构,得到满足精度要求的优化网络结构;最后,利用牛顿迭代法生成诸元数据库,将其作为训练集对神经网络进行训练,获得了具有优化参数的网络模型,并展开了仿真验证。理论与仿真结果表明,该方法可以实现射前诸元的快速精确计算,有效缩短射前准备时间。 展开更多

关键词 弹道诸元 LM优化算法 BP神经网络 贝叶斯正则化

原文传递

木星尘埃流动力学仿真过程中的随机充电策略

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作者 梁有鹏 刘晓东 《空间科学与试验学报》 CSCD 2024年第1期54-62,共9页

针对现有尘埃动力学仿真多使用连续充电策略,忽略电荷“量子化”性质对于纳米尺寸尘埃颗粒的影响这一问题,以起源于木卫一的木星尘埃流现象为研究对象,在动力学建模过程中考虑随机充电过程,以更合理地模拟纳米尺寸尘埃颗粒表面电量和轨... 针对现有尘埃动力学仿真多使用连续充电策略,忽略电荷“量子化”性质对于纳米尺寸尘埃颗粒的影响这一问题,以起源于木卫一的木星尘埃流现象为研究对象,在动力学建模过程中考虑随机充电过程,以更合理地模拟纳米尺寸尘埃颗粒表面电量和轨迹的演化过程。随机充电模型仿真结果表明,只有8~200 nm尺寸范围内的尘埃颗粒可以以6~240 km/s的速度从木星磁层中逃逸。与连续充电模型的仿真结果进行对比,发现对于携带少量电荷的极小尺寸的尘埃颗粒而言,在其动力学模拟过程中考虑充电机制的“量子化”和“随机性”特点是必要的。最后通过简化模型针对尘埃流颗粒的尺寸范围进行了估计,理论结果和随机充电模型仿真结果基本相符。木星系统奇特的等离子体环境和磁场环境共同塑造了尘埃流现象,而随机充电过程则进一步使得尘埃颗粒的轨迹演化变得复杂多样。 展开更多

关键词 带电尘埃动力学 木卫一 尘埃流 随机充电过程 等离子体环境

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基于Tikhonov正则化改进的IHB法求解Mathieu-Duffing系统多重解 被引量：1

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作者 王德亮 刘济科 刘广 《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期78-84,共7页

增量谐波平衡法(IHB法)是研究强非线性振动系统的一种半数值半解析方法,然而已有研究表明,在求解含多重解的系统时该方法的收敛性强烈地依赖于初值的选择。Tikhonov正则化常被用于优化问题中来解决可能出现的病态问题。文章通过在原始的... 增量谐波平衡法(IHB法)是研究强非线性振动系统的一种半数值半解析方法,然而已有研究表明,在求解含多重解的系统时该方法的收敛性强烈地依赖于初值的选择。Tikhonov正则化常被用于优化问题中来解决可能出现的病态问题。文章通过在原始的IHB法中引入Tikhonov正则化,提出一种改进的IHB法(TIHB法)来求解具有多重解的Mathieu-Duffing系统。结果表明,改进的TIHB法可以快速、高效地获得系统的多个稳定或不稳定解,且算法的收敛性能要远远优于原始的IHB法。 展开更多

关键词 非线性振动 IHB法 TIKHONOV正则化 多重解

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基于时域最小残值法求解含间隙非线性气动弹性系统的半解析解 被引量：1

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作者 秦英泉 刘祚秋 +1 位作者 刘济科 刘广 《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期98-106,共9页

采用时域最小残值法求解了含间隙非线性气动弹性系统的半解析周期解。首先,将气动弹性系统的周期解展开为傅里叶级数,并截断前N项作为系统的近似解析解;通过对近似解求导,获得系统的速度和加速度函数;并将位移、速度和加速度函数回代到... 采用时域最小残值法求解了含间隙非线性气动弹性系统的半解析周期解。首先,将气动弹性系统的周期解展开为傅里叶级数,并截断前N项作为系统的近似解析解;通过对近似解求导,获得系统的速度和加速度函数;并将位移、速度和加速度函数回代到原始的气动弹性系统,将半解析解求解问题转化为一个非线性最小二乘优化问题。最后,通过增强响应灵敏度方法来迭代求解该最小值问题。在迭代过程中,Tikhonov正则化和“置信域限制”被用来增强算法的收敛性。数值算例表明,时域最小残值法可以快速获得高精度的半解析解。 展开更多

关键词 间隙非线性 时域最小残值法 周期解 TIKHONOV正则化

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基于多模态多目标优化的端元束提取方法研究

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作者 林洁雯 陈建 +1 位作者 罗婷文 徐志搏 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期234-242,共9页

为解决高光谱影像受传感器及分辨率的影响所产生的光谱变化给解混造成的困扰,提出基于多模态多目标优化的端元束提取方法(MOPSOSCD)。对高光谱图像进行标号编码,采用基于索引的环形拓扑结构进行邻域的个体交互,通过邻域最优改进粒子群... 为解决高光谱影像受传感器及分辨率的影响所产生的光谱变化给解混造成的困扰,提出基于多模态多目标优化的端元束提取方法(MOPSOSCD)。对高光谱图像进行标号编码,采用基于索引的环形拓扑结构进行邻域的个体交互,通过邻域最优改进粒子群速度更新方式并整数化粒子位置更新。同时,根据高光谱图像空间特征,通过改进决策空间拥挤距离提高决策空间的多样性,再结合目标空间的拥挤距离进行综合排序,实现多模态多目标优化的粒子筛选。当粒子定向移动概率pm为0.2、粒子数P为30及迭代次数M为400时,算法在MUUFL数据集上均方根误差(RMSE)及平均光谱角距离(mSAD)分别为0.0088、0.1112。通过对比试验,本文方法相较于VCA、DPSO等方法具有更高的提取精度和效率,为高光谱解混提供了更加准确的端元束提取方法。 展开更多

关键词 高光谱影像 多模态多目标优化算法 端元束提取 光谱解混

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基于正交试验法的FEEP聚焦电极阵列设计策略

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作者 李俊林 周逸浩 +1 位作者 杨铖 沈岩 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期217-224,共8页

为消除场致发射电推力器(Field emission electric propulsion,FEEP)羽流发散角度过大给推进器寿命和可靠性带来的不利影响,研究了聚焦电极阵列空间位置对羽流聚焦效果的影响,并通过正交试验法给出了最优电极分布。通过数值仿真对FEEP... 为消除场致发射电推力器(Field emission electric propulsion,FEEP)羽流发散角度过大给推进器寿命和可靠性带来的不利影响,研究了聚焦电极阵列空间位置对羽流聚焦效果的影响,并通过正交试验法给出了最优电极分布。通过数值仿真对FEEP的离子运动过程建模,采用正交试验方法电极阵列进行研究,关注其在不同空间位置下的聚焦效果,得到了离子出射半角分布和推力大小。结果表明,聚焦极的位置决定了羽流的聚焦效果,其次是提取极和加速极;聚焦极径向距离发射极1600μm,且提取极径向和轴向坐标为(800μm,500μm)时能得到最优的聚焦效果。本文验证了正交试验方法在聚焦电极阵列设计上的可行性,同时还为聚焦电极阵列设计提供了有效的分析方法和设计策略。 展开更多

关键词 场致发射电推力器 聚焦离子束 正交试验 聚焦电极阵列 优化设计 羽流发散角

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离子-液滴混合模式下离子液体推力器性能调控研究

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作者 杨铖 吴湘蓓 +1 位作者 曹帅 沈岩 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期128-138,共11页

离子液体推力器在不同工作条件下会发射液滴或离子,当发射粒子包含液滴和离子时,推力器处于离子-液滴混合模式。本文对离子-液滴混合模式下离子液体推力器的性能调控展开研究,对离子液体推力器样机进行实验,为避免电化学反应导致实验无... 离子液体推力器在不同工作条件下会发射液滴或离子,当发射粒子包含液滴和离子时,推力器处于离子-液滴混合模式。本文对离子-液滴混合模式下离子液体推力器的性能调控展开研究,对离子液体推力器样机进行实验,为避免电化学反应导致实验无法进行,采用负直流电源供电,收集发射电流并拍摄液面变化图像,结合理论计算判断实验中推力器处于离子-液滴混合模式。通过计算得到不同供给电压下离子和液滴对应的发射电流和流量,结果表明离子电流占比最高约为98.99%。进一步计算发现,推力和比冲随电压的增大而增大,效率随电压的增大呈现先减小后增大的趋势。此外,计算发现荷质比的减小会导致推力、比冲和效率的增大。在供给流量为2.8n L/s,电压为-3100~-3800V的实验条件下,离子液体推力器样机推力约为6.66~12.54μN,比冲约为187.48~353.07s,效率的约为6.02%~6.87%。 展开更多

关键词 空间电推进 离子液体推力器 离子-液滴混合模式 性能调控 离子蒸发

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斜置机翼变构飞行器纵向操稳特性分析

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作者 李勇 马绍贤 +1 位作者 贺旭照 刘鲁华 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2024年第1期55-61,共7页

以一类斜置机翼变构飞行器为研究对象,分析了变构对其气动特性和运动状态的影响及其操稳特性。运用牛顿-欧拉法建立了飞行器多刚体纵向动力学模型,突出了斜置机翼变构时所产生的模型差异;基于动力学模型,研究了斜置机翼变构对飞行器气... 以一类斜置机翼变构飞行器为研究对象,分析了变构对其气动特性和运动状态的影响及其操稳特性。运用牛顿-欧拉法建立了飞行器多刚体纵向动力学模型,突出了斜置机翼变构时所产生的模型差异;基于动力学模型,研究了斜置机翼变构对飞行器气动特性和飞行状态的影响规律;结合飞行器的气动数据对飞行器纵向操稳特性进行了分析。结果表明:对于机翼整体质心与机身质心在x_(1)O_(1)z_(1)平面重合的斜置机翼飞行器,机翼旋转变构对飞行器整体只产生了绕z轴方向的附加力矩,总的附加力为零;变构过程改变气动压心位置,使飞行器产生静不稳定;由于飞行器不同状态下对舵偏的传递函数中阻尼系数过小,导致飞行器的超调量和调节时间异常,需要进行修正。 展开更多

关键词 斜置机翼 变构飞行器 动力学建模 操纵性 稳定性

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