摘要:变体飞行器在航空、航天和兵器等领域具有极为重要的应用前景。智能变形与飞行控制技术是包含众多学科和应用的综合性技术。首先归纳了变体飞行器的具体分类及特性，分析了变体飞行器的变形结构和智能材料发展状况，研究了变体飞行器的动力学建模与飞行控制技术，总结了变形技术在微小型飞行器、无人机、高超声速飞行器以及导弹等领域的应用现状，最后展望了全局高度仿生化和高速跨域化、结构与控制耦合影响机制、智能材料和变体结构驱动一体化等亟待突破的关键技术。

摘要:当前视觉同时定位与建图（Simultaneous localization and mapping，SLAM）技术已经成为导航定位领域重要的导航方式之一。为提升视觉SLAM全天候多场景的综合性能，融合多种信息的视觉SLAM技术得到了快速发展。本文系统综述了近年国内外视觉SLAM的研究成果。首先归纳整理了视觉及视觉/惯性SLAM中的前端里程计、后端优化、回环检测和地图构建关键环节。在纯视觉SLAM技术分析方面，围绕传统基于几何变换和现代基于深度学习的两大类视觉SLAM方法开展讨论，并梳理了相关具有代表性的视觉SLAM技术。在详细阐述视觉/惯性组合导航的多信息融合SLAM方法基础上，分析了近年基于异源图像的视觉及其与惯性组合的SLAM导航技术进展。最后对视觉SLAM的未来发展方向进行了针对性展望。

摘要:对于多先进战机协同作战资源调度问题，需综合考虑先进战机的攻击能力和防御能力，以作战收益最大和代价最小为目标，给出最优资源调度方案，从而实现作战效能的最大化。本文针对资源调度问题中存在的先进战机间相互不信任进而导致作战效能降低的问题，提出了基于区块链的多先进战机协同作战资源调度框架，并基于智能合约建立了多先进战机协同作战资源调度数学模型，同时利用改进遗传算法进行求解。仿真结果表明，基于区块链的多先进战机协同作战资源自适应调度方法在保证先进战机间相互完全信任的基础上，确保了战场信息交互的安全性和可靠性，间接提升了作战效能。

摘要:考虑地面目标参考信号短暂丢失与外部干扰等影响，研究无人直升机 （Unmanned aerial helicopter，UAH） 空地轨迹跟踪控制问题。首先，将短时丢失的参考轨迹进行分解， 并将其建模成平稳信号与非平稳信号两部分。然后，利用差分整合移动平均自回归 （Auto-regressive integrated moving average，ARIMA）模型预测平稳信号，并借助马尔可夫分析法对非平稳信号进行预测。其次，结合预测信息和跟踪误差信号，分别对UAH横纵向子系统和垂直子系统设计滑模控制器，以有效提升跟踪效率并减小外界干扰对跟踪性能的影响，并改进控制算法以减小由滑模导致的抖振现象。最后，利用仿真结果说明本文控制算法有效性与优越性.

摘要:针对火星着陆光学导航过程中，传统的图像特征点提取算法在相机角度变化、光照条件变化等情况下，序列图像间的特征点提取与匹配鲁棒性差的问题，提出了基于卷积神经网络的联合检测-描述特征提取方法。首先，通过Blender获取模拟火星着陆过程的视频，使用稀疏重建方法，对模拟视频的图像和火星真实图像进行三维重建，建立了神经网络可用的训练数据集。然后搭建了卷积神经网络以处理图像数据，通过改进损失函数，联合特征描述符和特征检测器双重作用，获得了更准确的匹配结果。仿真结果表明，该方法在处理多视角、光照条件多变的火星表面图像方面，具有更好的特征提取结果，并在匹配测试阶段具备优于传统算法的性能。

摘要:针对打击角度和打击时间约束制导问题，设计一种非奇异终端滑模寻的制导律。首先，将导弹视线角误差参考轨迹设计成含有一个未知参数的时间多项式以满足打击角度约束；而后，基于固定时间稳定设计一种终端滑模制导律使得跟踪误差收敛至零，同时利用在线优化方法确定未知参数的值以实现打击时间控制。所设计的制导方法不需要估计剩余飞行时间和预测碰撞点。数值仿真结果表明，该制导律能够保证导弹以期望打击角度和打击时间拦截匀速运动目标，具有良好的制导性能。

摘要:针对共轴双旋翼无人机旋翼组件过于复杂，导致旋翼控制系统可靠性较低的问题，提出了一种依靠三轨变质心机构进行姿态控制的方案。推导了三轨变质心共轴双旋翼的运动模型和空气动力学模型，并分析了不同滑块所处位置和质量占比情况下变质心无人机动力学特性。建立变质心无人机姿态控制系统的状态方程，针对系统中的非线性和不确定性，设计了基于反步滑模控制的姿态控制器。仿真实验表明，所设计的控制器能够在含有外部扰动的工况下有效完成姿态跟踪任务，具备较好的抗干扰能力。

摘要:研究了空间平台发射拦截器的两体耦合动力学，以及拦截器拦截目标星的最优脉冲控制问题。平台首先与目标星形成绕飞关系，保持其发射筒轴线始终瞄准目标星。接到发射指令后，拦截器从发射筒中射出，本文采用拉格朗日第二类方程建立了发射过程平台-拦截器两体动力学模型。因为两体耦合影响，平台姿态偏转，拦截器出筒时的速度已经不能瞄准目标星。通过小型火箭发动机给其施加速度脉冲，使其进入拦截轨道，保证拦截的同时，将脉冲速度最小化以节省燃料，本文将其归结为一个非线性规划问题，采用三级优化的策略来求解。在拦截飞行时间相较于平台绕飞目标星的周期是小量的条件下，可以视绕飞平均角速度为小参数，采用正则摄动方法求出非线性规划的一阶近似解，然后以此为迭代初值，寻找最优真解。最后进行了数值仿真验证。

摘要:以带电加热防除冰系统的平尾后掠翼型为研究对象，在风速 90 m/s、温度 -4~-9 ℃、液态水含量（Liquid water content， LWC）0.45~1.5 g/m³以及水滴直径（Median volumetric diameter， MVD）20.1~36 μm条件下，在0.6 m结冰风洞中开展溢流冰生成规律研究，包含溢流冰起始位置、覆盖范围和类型。试验结果表明，翼型表面溢流冰形成的起始位置受加热功率及来流温度影响较为明显，加热功率或来流温度低至一定数值时溢流冰类型从溪状冰变为冰脊，随着加热功率或来流温度的增加，溢流冰起始位置向后移动。溢流冰的溢流范围受LWC及加热功率影响较为明显，LWC越大，收集水量越多，溢流的范围随之越广；加热功率的影响类似，增大加热功率融化的溢流水增多，从而溢流范围越广。溢流冰生成的类型对MVD的变化比较敏感，当MVD从20.1 μm增加为3 μm时，溢流冰即从典型的溪状冰变为冰脊。

摘要:面对过冷大水滴（Supercooled large droplet，SLD）结冰环境，行之有效的结冰探测手段是实施规避策略、尽快脱离SLD结冰环境的先决条件。针对一种面向SLD环境探测需求的双碰撞面探头，考虑基于SLD动力学模型，模拟分析探头水滴收集特征进行探头外形参数化设计研究，研究影响探头区分SLD环境的关键几何参数，从而为探头外形设计提供参考依据。对选定的探头外形仿真计算结果表明，在常规水滴条件下，结冰主要发生在探测器的第一碰撞面，第二碰撞面上的结冰厚度很小，与第一碰撞面之间存在明显差异；而在SLD条件下，冰层在第一及第二碰撞面上均有累积。不同直径的水滴撞击到探头不同位置，形成累积特征迥异的结冰形态，验证了探头外形参数化设计方法应用于SLD环境探测的有效性。

摘要:为了研究热气防冰传感器的测温特性，对一种航空发动机热气防冰传感器开展了冰风洞试验研究，获得了传感器测温特性随来流总温、热气流量、热气温度及水滴参数的变化结果。试验结果表明，热气参数对传感器的测温特性影响较大，随着热气温度和流量的升高，传感器测量偏差度增大；传感器使用环境受航空发动机工作状态的影响，在一定条件内，传感器测量偏差度在合理范围内波动；热气防冰传感器在过冷水滴结冰环境下存在结冰现象，结冰会影响传感器测温腔入口气流，导致传感器测温偏差增大，降低传感器测温性能；当结冰量过多时，传感器失真失效。

摘要:航空发动机旋转件的冰脱落会对进气系统造成不能接受的机械损伤，因此需要对旋转脱冰现象进行研究。脱冰研究主要分为两部分：冰风洞实验室的旋转脱冰试验和基于有限元软件的仿真计算。通过试验得到了不同工况下冰脱落时的冰型、结冰质量和密度等相关数据。通过仿真计算得到附着在固体表面冰的应力分布情况。试验结果显示，在较低温度下形成的霜冰相比于较高温度下形成的明冰更难发生冰脱落现象。仿真结果显示，霜冰内聚力呈现小于剪切黏附力的特性，明冰的内聚力呈现大于剪切黏附力的特性。

摘要:基于民用飞机短舱防冰系统的特点，结合发动机结冰防护要求和适航条款的相关要求，阐述了短舱防冰性能分析的工程计算流程，并给出了提升计算效率的方法。在计算需求中重点分析归纳了短舱防冰的计算判据和常用计算工况，在计算模型中从外流场、内流场和耦合面3个域开展能量平衡和质量平衡分析，对计算网格提出了工程化的简化要求和方法；采用基于K近邻搜索的反距离加权插值算法，相比传统穷举法插值大幅提升了求解效率，且该方法具备网格无关性的特征；相较于经典的附面层积分法求解对流换热系数，本仿真模型在综合考虑三维效应和求解效率后，采用了外掠圆管的对流换热系数修正经验公式，并为后续模型修正提供了接口。基于自主搭建的民机防冰性能分析模型，开展了已有型号的短舱防冰性能分析，计算结果与试飞数据的表面温度对比表明，仿真中的优化满足工程分析需求且极大地提升了求解效率。

摘要:针对通用航空飞行活动的安全监视问题，合理的广播式自动相关监视（Automatic dependent surveillance-broadcast，ADS-B）地面站选址规划能够提高空域的监视范围，基于网格划分分析ADS-B地面站对真实高度的监视信号覆盖范围并进行选址分析。考虑地球曲率和地形遮蔽对信号传播距离的影响，采用数字地理高程数据建立地理模型，将空域网格化处理，用Xdraw算法计算网格覆盖性，确定ADS-B地面站对真实高度的最大理论覆盖范围，构建地面站最大覆盖模型进行空间规划布局。最后，对ADS-B地面站信号覆盖情况进行仿真，并以湖北省为例，计算出满足该区域覆盖需求的地面站布局。为实际工作中的地面站布局规划提供了依据。

摘要:为准确刻画空中交通运输系统安全保障能力，引入韧性概念评估其抵御风险与恢复水平。建立层次化的贝叶斯网络模型，分析影响空中交通运输系统正常运行因素，评价系统韧性，并对2010—2019年中国空中交通运输系统韧性及变化趋势进行定量分析。通过调整模型各结点，分析因素对系统整体韧性水平的影响，以新冠疫情下底层结点的变化情况为例对系统整体韧性水平变化进行评估。研究结果表明，空中交通运输系统的总体韧性评价值在54%~60.2%之间，且随着社会经济不断发展呈现波动上升的趋势。在新冠疫情影响下系统服务水平受到较大影响，但系统整体仍能维持一定的韧性。贝叶斯网络模型较好地量化了空中交通运输系统韧性，是提高系统韧性的基础，为空中交通运输业可持续发展及抵御冲击提供有效调控策略和理论方法。

摘要:设计了一种改进的非支配排序遗传算法（Non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ， NSGA-Ⅱ）解决战略阶段轨迹规划大规模优化问题。在经典的NSGA-Ⅱ的框架下，采用一种自适应交叉算子与自适应变异算子加快算法的收敛速度并提高解的质量，同时给出衡量Pareto解集优劣的评价指标。大规模四维航迹的引入不可避免地增加了问题的复杂性，本文提出了一种有效的战略冲突解脱模型，旨在最小化潜在的冲突数量和冲突解脱成本。采用中国航路网络繁忙时段1 472架航班进行实例验证，并所提算法与经典的NSGA-Ⅱ算法及MOEA/D进行对比。实验结果表明，改进的NSGA-Ⅱ算法具有更好的优化效果，能够有效地解决航空器之间的冲突并产生较小的航空器航迹调整量。

摘要:基于飞机机载记录仪数据和临界滑水速度提出滑水风险量化指标，将飞机接地滑行全过程纳入滑水分析范围；建立着陆阶段飞机轮胎-积水道面流固耦合仿真模型，考察道面积水分布及接地位置横向漂移影响，以空客A320为代表机型开展案例分析。结果表明，着陆阶段飞机轮胎临界滑水速度较起飞阶段低12%~18%，滑水事故风险更高；道面横坡引起积水不均匀分布，跑道边缘滑水风险高于中线区域；临界滑水速度及滑水风险指标均为关于接地位置横坐标的函数；同等降雨强度条件下滑水风险概率随飞机接地横向分布标准差增大而减小；增大横坡度可加快道面积水排除，2.0%横坡度工况较1.5%时滑水风险降低5.1%~5.6%；降雨强度与飞机滑水风险正相关，由0.8 mm/min增大至2.5 mm/min时滑水风险指标增加约13.1%；该滑水风险量化分析方法可定量描述飞机着陆环境变化影响，滑水判定方式有明显改进。

摘要:针对在最少油耗、最快时间和最低成本等目标下的巡航阶段路径优化中，出现的边权重与前续路径的选择密切相关、估值函数计算开销过大等问题，首先构建了GRIB2格式网格气象数据插值、飞机性能参数快速计算流程，然后通过对A*算法估值函数系数和性能计算步长进行改进，提高每步优化时的计算效率；之后针对典型飞行任务，对不同优化目标下的结果进行对比，分析了成本指数、飞机起始质量和飞行高度层等因素的影响。将飞行性能计算融入边权重的A*算法相对于传统最短路算法会增加计算时间，但同样以飞行性能最优为目标的情况下，相较于Dijkstra算法它可以更迅速地找到优化路线。

摘要:为了解决发动机润滑油液磨粒图像监测只适用于微流且易受气泡干扰等问题，设计了一种可适用于相对大流量工作环境的油液磨粒光学图像在线监测系统，区分气泡和磨粒。通过该监测系统，批量采集了一系列磨损颗粒和气泡图片，用于后续图像分类算法的训练与测试。采用了一种基于背景差分和大津法的运动物体提取算法提取出大量磨粒及气泡图像样本，运用基于方向梯度直方图（Histogram of oriented gradients， HOG）进行特征提取和支持向量机（Support vector machine， SVM）分类算法对气泡和磨粒进行识别。实验结果表明，该监测系统能有效采集磨粒及气泡图像并进行自动识别。与基于形态学特征提取算法以及K最近邻（K-nearest neighbor， KNN）等传统分类算法相比，HOG-SVM算法分类精度更高，识别准确率可达83.8%。

摘要:针对大型自动化立体仓库出入库路径优化调度难的问题，在采用两端式双堆垛机出入库调度模型的基础上，提出改进的防碰撞原则，避免两堆垛机同时运行时碰撞；并结合最优防碰撞边界检验机制，在保证防碰撞的前提下，为两堆垛机划分了最佳的工作区域。提出一种新型改进遗传算法（New improved genetic algorithm，NIGA），能够根据种群适应度值的集中分散程度，来调整遗传算法的进化结构，从而有效提高算法的收敛速度以及跳出局部最优的能力。运用NIGA算法对双堆垛机的调度路径进行优化，并在算法的每一次迭代中嵌入改进的防碰撞原则和最优防碰撞边界检验机制，最终得到两端式双堆垛机出入库优化的最优解。仿真实验结果表明该策略可以有效防止两堆垛机发生碰撞，大型立体仓库货物出入库的效率有了明显提高。