摘要：随着智慧海洋理念的普及和人工智能技术的发展,自主水下机器人、水下滑翔机等水下航行器在海洋科学调查、资源勘测和信息获取方面取得了重大进展,为了满足小型低成本水下航行器智能感知、自主作业的实际需求,同时降低其自主定位成本,设计并实现了一种基于海底四阵元基阵的自定位方法.首先,针对水声信道的复杂性,设计了具有时频特征明显、高峰值功率的声学频率梳信号作为传输信号,仿真实验证明该信号具有可靠的稳定性和抗噪性;其次,结合倒置的超短基线定位原理,设计了布放在已知参考点的四阵元基站,各阵元发出相互正交的声频梳信号,水下航行器在基阵声学作用范围内接收各个阵元混叠的声学频率梳信号,利用匹配滤波法对各信号单程飞行时间进行粗测;最后,针对声学频率梳的时域和频域特性,推导了接收信号与飞行时间的关系,利用相关分析法对各信号单程飞行时间进行精测,进而获取航行器与基站坐标轴阵元的测距和测向结果,结合倒置的超短基线定位方法,实现航行器的位置实时解算.水下实验结果表明,本方法复用率高、可操作性强,水下航行器只需携带单个接收信标即可完成定位计算,进一步降低了成本和系统复杂度.同时,也证明了声频梳信号的高可靠性,可在水下航行器端实现较高的自定位精度.

摘要：煤炭资源保水开采是实现绿色化开采的核心技术之一,保水开采可行性评价则是开展科学开采设计的基础问题。从采动覆岩整体阻水性角度入手,综合考虑覆岩整体的阻水行为与地下水系统的动态响应之间的关系,提出了将上覆隔水岩层(组)虚拟为等效阻水层的学术思想,形成了基于采动覆岩等效渗透系数计算等效阻水厚度进行保水采煤可行性定量评价的新思路与方法。基于达西定律、Kozeny-Caman方程以及采动覆岩移动影响函数递推关系,采用分层、分区组合等效方法,在单岩层水平方向上通过并联来计算整层垂向等效渗透系数,进而通过垂直方向上进行多岩层等效渗透系数串联计算,建立了基于采高、工作面长度、沉陷参数和岩层初始水理参数的采动覆岩整体垂向等效渗透系数的计算方法;以采后覆岩地下水渗漏速度与目标含水层补给速度相等作为保水采煤临界条件,确定了保水采煤最大临界渗透系数与采高、等效岩层厚度之间的关系;基于采动覆岩的渗透系数与其等效阻水厚度成反比的假设,建立了采动覆岩等效阻水厚度的计算方法,进而根据维持含水层水位稳定所允许的最大临界渗透系数,提出了基于采动覆岩等效阻水厚度的保水采煤可行性评价方法,并通过伊犁四矿保水采煤含水层水位变化实测进行了实例验证。研究成果为保水开采预测评价、方法选择和参数优化提供了新的方法。

摘要：地球同步轨道(简称GEO)目标巡视卫星(简称巡视星)轨道半长轴与GEO稍有不同,巡视星相对GEO目标会存在东西向相对漂移,因此巡视星可用于对全球GEO目标的观测.本文以低于GEO目标的巡视星为例,对GEO目标的单星巡视效能进行了分析,指出了单星巡视存在成像盲区和成像概率低的问题.提出了多星串行编队的GEO目标巡视策略,该策略在解决上述问题的同时,还有助实现对GEO目标的多方位多角度成像,优化了成像效果.最后,针对几种在轨典型巡视需求,介绍串行编队参数设计方法并给出设计结果.

摘要：基于TOF(time of flight)相机设计一种融合目标二维灰度信息与三维点云信息的位姿估计算法框架,解算追踪星与非合作目标之间的相对位姿.该算法框架使用TOF相机获取的目标的灰度图像和三维点云数据,采用基于弧段的椭圆提取方法和ICP(iterative closest point)点云迭代方法求解非合作目标的相对位姿信息.融合了基于灰度图像的图像处理算法与基于点云的位姿优化迭代算法提高了位姿解算算法的精度与鲁棒性,通过地面测试试验验证了所提算法框架的性能.在轨试验表明本文所提算法框架可以稳定有效地解算超近程空间非合作目标的相对位姿,为追踪星GNC分系统提供可靠导航信息且TOF相机输出相对位姿精度优于2°、5 cm.

摘要：针对现有煤矿巷道修复机器人作业机构不够灵活、作业效率低等诸多不足,提出了一种四自由度三节臂的煤矿巷道修复作业机器人作业机构,基于D-H参数法建立了该作业机构的运动学模型,分析了该作业机构的正逆运动学,得到了关节转角与末端位移随时间的变化关系,利用虚拟样机技术和蒙特卡洛法仿真分析了所设计作业机构的作业空间和极限作业尺寸,结果表明运动过程中各关节转角变化平稳,没有突变现象,两种分析方法得到的作业空间相似,作业极限尺寸偏差在5%以内,且均优于设计值,表明该作业机构符合预期要求。研究成果对煤矿巷道修复作业机器人敏捷高效作业机构设计具有参考价值。

摘要：综述被动式动力吸振技术的研究概况及其发展。根据结构特点和参数形式将动力吸振器分为单自由度型、组合型、多自由度型、连续参数型和非线性参数型等几种类型,针对其安装于不同主振系、在不同激励下的优化设计问题,总结归纳前人的相关研究成果,梳理当前的研究进展,并提炼今后的发展方向。目前用来抑制主振系单个振动模态的单自由度动力吸振器设计理论已经基本成熟,组合型动力吸振器的优化设计问题也得到了较充分的研究,多自由度型、连续型和非线性动力吸振器的设计和应用成为了研究热点。多自由度动力吸振器能够降低吸振代价,提高吸振效率,其结构设计、参数优化和工程应用等问题都有待进一步充分研究。非线性动力吸振器具有更丰富更复杂的动力学行为,有可能产生新现象、新效应,尤其值得更深入地研究。另外,附加多个吸振器后整个系统的动态响应分析方法也是值得关注的问题。

摘要：为了合理地确定飞行员在执行飞行任务时的视觉信息流强度,开发了飞机座舱显示界面仿真模型,以被试的正确反应率和反应时间来评价作业绩效.通过实验和数据分析得到以下结果:所建立的视觉信息流模型中视觉信息流强度曲线符合正态分布.不同的视觉信息量完成任务差异显著,信息量增加到一定程度时辨识变慢,出现错误的几率升高;在相同视觉信息量情况下,夜晚与白天、动态与静态执行任务辨识和绩效差异显著,白天要比夜晚、静态要比动态辨识效率和绩效更好.

摘要：为了提高车用内燃机变转速、变负荷面工况性能,提出了离心压气机优化设计方法,即通过考虑压气机设计工况与非设计工况流场的关联效应,抑制不同工况流场之间的差异,优化离心压气机结构.利用该方法对某柴油机离心压气机进行了优化设计,其设计工况与非设计工况之间的流场偏差集中在大叶片进口叶尖部分,据此提出了压气机前缘前掠的流场控制措施.仿真分析表明:改型离心压气机流场偏差得到了明显抑制,其设计工况性能变化较小,非设计工况压比提高了4.46%,,效率提高了1.56%,.

摘要：针对目前再制造设计反馈机制不完善及缺乏再制造可行性强度指标等问题,提出强度冗余的概念,通过分析现役零部件'设计、服役、再制造'阶段的强度及损伤,结合零部件设计信息,以零部件主要失效形式为基本依据,构建强度冗余的层次结构,包括强度指标层、强度及损伤层和设计要素层,并明确强度冗余的数学表达。在此基础上建立冗余因子的计算模型,分析零部件满足再制造的强度冗余条件,同时以冗余因子为再制造可行性指标提出基于强度冗余的量化分析、参数优化和反馈验证三阶段设计流程,以实现零部件的再制造优化设计,并且分别对各阶段进行了详细阐述。以曲轴为例分析计算其强度冗余因子,对其初始设计方案进行面向再制造的改进,验证了该设计方法的有效性和可行性。

摘要：锻造操作机系统是机电液一体化复杂系统,计算机设计与仿真技术是此类复杂产品研发的核心技术。针对操作机的特点,提出一种面向操作机系统的设计与仿真平台,详细阐述该平台的体系结构、协同设计子系统和协同仿真子系统的功能结构。在协同设计中,采用分区分层的组织模式和对设计中的关系进行分类定义和管理的方法,解决耦合复杂性问题。在协同仿真中,针对异构仿真模型与高层体系架构(High level architecture,HLA)的不兼容问题,提出基于HLA代理模型的适配器封装和转换技术,提高模型的重用度;在操作机锻压过程仿真耗时问题方面,提出基于案例推理的智能模型,提高仿真效率;以操作机锻压过程为例开展协同仿真试验,展示了协同仿真的逼真度和仿真平台的有效性。该平台有助于锻造操作机系统虚拟样机的构建,为操作机的快速设计、降低成本以及特性分析等提供有力的支持。