摘要:伴随移动通信技术的迅猛发展，复杂多变环境和高能耗将是当前以及未来移动通信面临的主要问题，低能耗、高效通信环境自适应调整将是移动通信技术发展的必经之路。可重构智能反射表面（Reconfigurable intelligent surface， RIS）技术的发展，为移动通信提供了低能耗、通信环境自适应可重构服务，满足了复杂通信场景下多样化设备服务需求。本文首先对RIS技术从原理、特点、优势等方面进行了概述；然后针对RIS具体的应用场景，对RIS技术优势进行总结；最后在现有工作基础上，总结了RIS技术可能面临的技术挑战，并进一步论述与展望RIS技术的发展方向。RIS技术将会进一步推动移动通信技术的变革，助力移动通信技术面向未来复杂、智能化场景应用需求。

摘要:针对边缘网络环境下多人机之间存在计算负载不均，造成卸载任务失败的问题，提出了一种多无人机间协作的智能任务卸载方案。通过联合考虑多无人机任务分配、计算资源分配和无人机飞行轨迹，引入公平性指数建立了无人机公平负载最大化和能量消耗最小化问题。基于多智能体深度强化学习框架，提出了融合轨迹规划和任务卸载的分布式算法。仿真结果表明，所提出的多无人机协作方案可以显著提高任务完成率和负载公平度，并且有效适用于大规模用户设备场景。

摘要:自动飞行控制系统（Automatic flight control system，AFCS）是现代飞机中重要的安全关键系统之一，飞行引导控制系统（Flight guidance control system，FGCS）是其重要的组成部分。FGCS中的飞行模式有数十种，模式转换逻辑十分复杂，在各个模式间转换时易出现模式混淆等问题，难以对其安全性和正确性进行验证。而利用计算机科学中的形式化方法，通过对安全关键系统进行形式化建模和验证，可以提高系统的正确性和安全性。本文以典型 FGCS 中的自动飞行模式转换逻辑作为研究对象，采用自主研制的软件工具ART（Avionics requirement tool）对其进行形式化建模与验证，并与Matlab/Simulink中的Design Verifier工具进行了验证能力和效率的对比分析。实例研究结果表明，采用形式化方法对FGCS的自动飞行模式转换逻辑进行建模、验证可行，所研制的软件平台具有更完善的验证能力和更好的验证效率。

摘要:卫星通信作为实现广域覆盖和泛在连接不可或缺的一种手段，在民航空管、应急通信等实际应用中扮演着重要的角色。为了提升卫星通信系统的频谱效率和传输速率，首先将点波束和非正交多址（Non-orthogonal multiple access， NOMA）技术相结合，提出了一种高效的上/下行NOMA传输方案。其次，在假设卫星链路服从阴影莱斯（Shadowed-Rician， SR）分布，同时接收端采用完美和非完美串行干扰消除（Successive interference cancellation， SIC）的情况下，推导出所提方案的卫星系统遍历容量闭合表达式。最后，仿真结果验证了理论分析的正确性以及所提方案相较于正交多址方案获得的性能提升，并进一步分析了信道衰落系数、功率分配系数和残余干扰程度等因素对系统遍历容量的影响。

摘要:传统的同步定位与制图（Simultaneous localization and mapping， SLAM）系统在复杂环境下工作时，无法分辨环境中的物体是否存在运动状态， 图像中运动的物体可能导致特征关联错误，引起定位的不准确和地图构建的偏差。为了提高SLAM系统在动态环境下的鲁棒性和可靠性，本文提出了一种顾及动态物体感知的增强型视觉SLAM系统。首先， 使用深度学习网络对每一帧图像的动态物体进行初始检测，然后使用多视图几何方法更加精细地判断目标检测无法确定的动态物体区域。通过剔除属于动态物体上的特征跟踪点， 提高系统的鲁棒性。本文方法在公共数据集TUM和KITTI上进行了测试，结果表明在动态场景中定位结果的准确度有了明显提升，尤其在高动态序列中相对于原始算法的精度提升在92%以上。与其他顾及动态场景的SLAM系统相比，本文方法在保持精度优势的同时，提高了运行结果的稳定性和时间效率。

摘要:风洞实验通过在机翼表面布置传感器来测量相应位置的气动载荷，由于传感器布置数量有限，难以直接得到整个机翼全息气动载荷分布。本文采用机器学习方法通过有限传感器数据重构机翼表面全息气动载荷，并提出了利用仿真数据对传感器进行优化布置的方法。从计算流体力学（Computational fluid dynamics，CFD）计算所得的机翼全息气动数据中选取有限位置数据模拟传感器实验数据，对比深度学习模型、高斯过程回归（Gaussian process regression， GPR）、支持向量回归（Support vector regression， SVR）与BP神经网络（Neural network， NN）对气动载荷的重构精度。通过评估由传感器数据重构的全息载荷精度对传感器布置方式进行优化设计。以M6机翼为例在给定的两个工况条件下验证本文所提出的方法。实验结果表明，GPR模型获得了最高气动载荷重构精度；给出了M6机翼在不同传感器总数下最优的截面数和单个截面布点数，最低传感器布置数下的最优布置方式，以及流场变化相对剧烈的前缘区域与展向截面的传感器布置方式。

摘要:随着现代飞机高机动性的要求和S弯进气道的提出，发动机进气道内流场畸变问题日益突出，如何在地面试车台准确模拟发动机进口气动界面（Aerodynamic interface plane，AIP）的总压畸变面临更大的挑战。本文以美国Arnold工程发展中心提出的一种新型可变开角的铰链式总压畸变模拟器为基础，以单铰链畸变单元为研究对象，采用RANS（Reynolds-averaged Navier-Stokes）数值方法详细分析了铰链主要几何参数和来流马赫数对稳态畸变流场的影响规律，采用精度更高的分离涡模拟（Detached eddy simulation， DES）方法研究了铰链下游漩涡发展和总压脉动特征。通过对原铰链进行锯齿改型，在保证稳态畸变流场基本不变的前提下，加强了尾迹与主流区的掺混，有效降低了下游流场的动态畸变指数，扩大了稳/动态畸变比例的模拟范围。

摘要:为了更深入精确地研究航空器尾涡演变规律，保障航空器安全运行，本文采用数值模拟方法对不同温度垂直递减率下A330-300飞机尾流的耗散规律进行了研究。数值模拟选择SST （Shear stress transport） k-ω湍流模型，通过构建5种不同温度垂直递减率下的温度场，并在温度场内编译A330-300飞机尾流场实现不同温度垂直递减率下的演化。通过数值模拟结果与雷达探测数据的对比验证了数值模拟方法可靠性。计算结果表明，一般湍流强度下，不同的温度垂直递减率主要作用于尾涡衰减阶段，通过改变尾涡内外温度影响尾涡演化。温度垂直递减率越小，尾涡衰减区环量减小得越快；温度垂直递减率越大，尾涡下沉的速率越大，快速耗散后的涡核间距越大。

摘要:随着高超声速飞行器不断朝着高马赫、宽速域方向发展，推进系统面临低动压的工作条件，对燃烧室内的流动掺混带来巨大挑战。针对碳氢燃料超燃冲压发动机燃烧室，本文研究了碳氢燃料预加热对超声速剪切掺混特性的影响机制，分析了温度与碳氢燃料热裂解对掺混特性的影响规律。研究发现，当碳氢燃料未发生热裂解反应时，燃料预加热会使射流黏性耗散增强从而掺混效率降低，燃料温度从750 K增加到900 K时，燃烧室掺混效率降低约5%、总压损失约增加20%；但燃料热裂解反应对剪切掺混有双重影响，裂解后的碳氢燃料膨胀性能提升，使喷嘴附近的掺混效率提高约18%；由于剪切层内流体湍动能下降，在远离喷嘴的位置掺混效率降低约6%。

摘要:为有效支持无人机撞击飞机仿真分析，降低试验研究成本，开展无人机与某型运输类飞机风挡碰撞试验及有限元仿真方法研究。研究建立符合实际尺寸和曲面构型的风挡和无人机的建模方法；考虑到碰撞后风挡玻璃的裂纹萌生和扩展的不可预测性和复杂性，通过Python二次开发在风挡模型中玻璃单元间及玻璃层与胶层间嵌入零厚度内聚力单元，研究给出基于固有内聚力的风挡玻璃有限元模型。研究发现，对应工况的仿真结果与试验结果基本一致，证明内聚力模型应用在该仿真中的有效性。同时相对于常规的单元删除法，基于内聚力模型的仿真结果更加接近试验结果，证明所建立方法的精度更高。

摘要:针对基本蝴蝶优化算法（Butterfly optimization algorithm，BOA）在进行无人机（Unmanned aerial vehicle， UAV）三维航迹规划时存在的搜索速度慢、搜索精度低以及易陷入局部最优等问题，提出一种改进的蝴蝶优化算法（Improved butterfly optimization algorithm，IBOA）。在全局搜索阶段提出对数自适应惯性权重策略和动态更新调节策略，提高了算法全局搜索能力和搜索精度。同时，在局部搜索阶段，提出一种动态概率余弦选择策略，增加位置更新多样性，避免陷入局部最优。首先，为检验改进算法与基本算法的寻优性能，在部分标准多元函数上进行仿真对比。对比结果表明，改进算法对复杂函数具有较强的寻优能力，能在更短时间内找到全局最优解。然后，在二维路径规划仿真中对比了改进算法与PSO算法性能，从对比结果看，IBOA具有更优的规划效果。接着，利用山峰模拟函数对UAV三维航迹规划进行建模，将改进算法应用到航迹规划中，利用MATLAB仿真对比了不同复杂度环境下的航迹规划效果。仿真实验表明：相同实验条件下，该优化算法较BOA综合适应度值减小21.9%，具有搜索速度快、搜索精度高等优点，能够有效地指导UAV在三维环境中完成自主导航避障任务。

摘要:针对复杂多变的航班运行环境，提出一种基于数字孪生的航班链延误动态预测模型，以改善传统预测方法的精度及自适应性。模型基于数字孪生航班链系统构建，采用滑动窗口下的多通道特征建模完成单元级航班延误预测，并提出一种混合优化策略进行模型参数的动态优化，最后通过孪生数据驱动的链式分析方法实现了全航班链的延误分析与修正。采用国内航班数据进行实验，得到在各个窗口下的航班延误平均绝对误差（Mean absolute error， MAE）为11.79 min，低于其他基线模型和静态模型；且引入孪生数据驱动分析和修正后，紧随其后的航班预测误差比此前进一步降低了6.44%。结果表明，模型有利于数字孪生航班链系统实现虚实交互，并具有优良的预测精度和自适应性。

摘要:航空公司进行航班延误恢复时，各种资源之间会通过航班计划产生间接关联，此时各决策单元若独立地考虑本领域内的资源恢复问题，将难以保证恢复方案的整体可行性和全局优化性。为探究航空公司航班恢复过程中各决策部门的决策模型及其协同关系，本文提出了基于多智能体技术的航班恢复协同决策仿真方法。首先，基于航空公司实际组织架构构建了航班恢复多智能体决策系统框架；其次，对部门间协同决策的动态过程进行了分析，将延误恢复的全过程分为了预恢复、可行解协商、均衡解协商3个阶段，构建了三阶段协同决策机制；最后，根据不同资源的恢复特性建立各决策部门的核心决策模型与部门间自动协商模型，并基于多智能体系统进行仿真。仿真结果显示，基于多智能体的协同决策方法能够在3.8 s的极短时间内针对1天中包含3架飞机和12个航班的航班计划做出完整的延误恢复方案，并且能够在保障航空公司整体效益的情况下一定程度地平衡各决策主体的自身利益。

摘要:为了优化航班时刻资源的配置，提高民航航班正常性，本文针对大范围空中交通运行水平下的航季划分方法进行了研究。利用动态时间规整算法分析空中交通运行效率指标的月度时间序列相似性，建立航季划分多目标优化模型，运用带精英策略的快速非支配排序遗传算法进行划分求解，并采用带熵值的TOPSIS法对帕累托解进行评价，给出了各划分角度下最优航季划分结果，并分析了不同空中交通运行水平下的航季划分结果及权值设定对结果的影响。结果表明，在综合考虑空中交通运行水平评价指标影响的情况下，随着权值的变动，各划分角度下最优航季划分结果稳定。本文所提出方法不仅适用于大范围空域环境的航季划分，同样适用于探索单个机场运行的航季模式，为民航局和机场科学制定航班计划提供依据。

摘要:无轴承永磁同步电机（Bearingless permanent magnet synchronous motor， BPMSM）凭借无接触、无磨损的优异性能在工业生产中获得广泛应用，对旋转和悬浮的精确控制是保证其稳定运行的关键，需实时获取高精度的转子位置信息以实现切向力矩和径向悬浮力的解耦。为保证位置传感器故障情况下BPMSM稳定运行，文中提出一种基于正负序量分离的BPMSM传感器容错控制方案。首先，结合BPMSM数学模型，分析传感器故障对电机转矩和悬浮系统的影响。在此基础上，提出一种基于过零点检测的故障诊断函数，实时监测传感器信号故障。其次，引入旋转坐标系分析传感器信号中正序分量和负序分量的特征，分离出正序分量并提取其中的转子位置信息，构建位置检测容错系统完成故障信号到容错策略的切换，实现BPMSM在传感器故障情况下的稳定运行。最后，基于一台BPMSM实验样机对所提方案的有效性进行了充分的仿真与实验验证。

摘要:为满足某型塔架式风电机组叶片的监测需求，提出了一种基于光纤布拉格光栅（Fiber Bragg grating，FBG）传感网络的结构监测方法。建立叶片三维模型并进行有限元仿真，获得其工作状态下的应变分布。设计FBG封装及布局方案，实时监测各传感点应变数值及变化规律。通过快速傅里叶变换分析其振动特性，探究温度、风速等环境因素对该监测系统可靠性的影响。结果表明，基于FBG的应变-振动测试方法能有效监测叶片对风压的载荷响应及振动频率，误差范围在0.04 Hz以内，满足实际工程需求。

摘要:发动机叶片长期在高温、高压和高速下工作，工作过程中有异物进入，不可避免地会发生损坏。对于弯扭叶片边缘破损曲面的修复，本文采用基于邻近破损域未破损区域的完整叶片截面线与破损域叶片截面线的完好部分配准，获得边缘破损处的叶片截面线点云特征，实现破损曲面再生重构。同时，采用迭代最近点（（Iterative closest point，ICP））配准算法，克服了搜索最近点集耗时较长的缺点。本文提出的基于建立辅助圆邻域的最近点集对搜索方法，大大降低了配准时间成本。最后对破损域再生曲面进行了光顺性分析，验证本文所提出的边缘破损曲面再生修复方法的可行性。

摘要:自动纤维铺放能有效地提高复材构件的制造效率和质量。为满足复材构件的力学性能要求及铺放质量要求，在给定曲面目标域内生成铺放轨迹时需要同时考虑转弯半径、纤维角偏差以及轨迹间距等工艺指标。现有铺放轨迹规划方法大多在对基准轨迹进行优化后，通过路径密化生成铺放轨迹。这仅能保证所生成的轨迹满足单一要求，难以整体满足多个优化目标。为实现多优化目标下的复合材料自动铺放轨迹整体规划，本文将轨迹规划问题转换成为目标域内的泛函优化问题，利用内嵌物理知识神经网络（Physics-informed neural network， PINN）实现目标函数的求解，并提取目标函数的等值线作为轨迹规划的结果。相较于现有策略，本文提出的方法能整体兼顾轨迹的方向性、可铺性以及间隙质量，为实现先进复合材料自动铺放轨迹整体规划提供新思路。

摘要:螺栓连接结构受载时经常会出现滑移，这种滑移会影响结构的动力学性能，继而对结构的性能和寿命造成影响。本文以双螺栓连接结构为对象，通过实验和数值仿真手段研究滑移对结构模态特性的影响。实验结果表明，预紧力的增大会导致共振频率上升，而随着激励幅值增大，共振频率下降且每个周期能量耗散量对模态力的梯度增大。基于实验结果，结合考虑滑移的Iwan模型理论，建立非线性动力学模型，应用四阶龙格库塔法进行求解。根据计算结果对宏观滑移情况下的结构模态进行分析，发现此时二阶弹性模态中的共振频率下降量增大，能量耗散量对模态力的梯度降低。该数值计算模型可以很好地表征螺栓连接结构的模态特性，且计算效率高。

摘要:采用纳秒脉冲激光器对6061铝合金焊后氧化物进行激光清洗实验。首先分析焊斑清洗前和清洗后的表面形貌和元素组成，探明焊后氧化物组成成分。其次再利用前期实验所获得不同工艺参数对清洗质量的影响规律，设计正交实验，划定各因素区间范围，分析参数对清洗质量的影响权重。利用正交实验法分析得到：影响表面轮廓线峰谷值的参数主次顺序为激光功率>脉冲频率>扫描速度>脉冲宽度；影响氧元素质量百分比的参数主次顺序为脉冲宽度>扫描速度>激光功率>脉冲频率。通过综合平衡法最终获得优化工艺参数组：扫描速度、激光功率、脉冲频率、脉冲宽度分别为2 950 mm/s、141 W、29 kHz、330 ns。优化后可确保铝合金焊后氧化物清洗彻底、无基材损伤、清洗效率高。