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国防科学技术大学
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找到 15 条结果
[期刊论文] 张立 刘昆 高显忠
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北大核心 CSTPCD CSCD CBST SA
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摘要:在视频目标跟踪中把视频象素点的色彩值(RGB值)作为跟踪系统的观测量,用无迹粒子滤波算法估计活动目标在每一帧视频画面中的位置.在粒子滤波的重要性采样步骤中以色彩相似度作为更新粒子权值的标准.采用一种判断是否需要进行重采样的方法.在MATLAB环境下仿真时采取调用预先编译得到的DLL文件的方式减少仿真时间.实验结果表明,取300个粒子时,能以每秒24帧的速率跟踪随机运动的视频目标....
[期刊论文] 高显忠 侯中喜
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CBST SA
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摘要:在限定输入词汇量的条件下进行语音识别的过程中,结合MP稀疏分解的原子结构特性,提出把语音信号经MP稀疏分解所得的最佳原子时频参数作为匹配参数对语音进行识别.用基于遗传算法和原子库划分的策略对MP稀疏分解的寻优过程进行改进以提高MP稀疏分解的效率.在Matlab环境下进行仿真试验时,采用LGB算法对测试信号进行判别.试验结果表明,MP稀疏分解算法经改进后运行速度得到提高,采用10个原子的时频参数可有效识别长度约为6000的语音信号....
[博士论文] 高显忠
航空宇航科学与技术 国防科学技术大学 2014(学位年度)
摘要:利用临近空间稳定的大气环境和太阳能源实现超长航时升力飞行的太阳能飞行器是当前国际研究的热点和前沿领域之一。该飞行器具有可昼夜持续飞行、对地无遮挡覆盖范围大、工作状态稳定、应用成本较低、服务响应速度快等优点,在环境探测、区域通信、边境监控、灾害预警和监测、高分辨率对地观测等任务中具有广阔的应用前景。如何实现太阳能飞行器跨昼夜长期运行和在平流层高度稳定飞行是该领域面临的核心挑战。当前研究主要集中在关键技术水平如何快速发展、系统集成和飞行试验的经验如何积累上。受制于当前和可预期的技术发展水平,比照传统飞行器设计模式开发临近空间太阳能飞行器仍然是开发和应用的瓶颈和障碍。论文从制约临近空间太阳能飞行器性能的关键约束分析入手,提出了结合飞行过程的飞行器设计方法,重点引入基于重力势能储能和基于风梯度能量获取的创新思路,并分析其对飞行性能的影响特征和规律,期望结合临近空间环境特征推动临近空间太阳能飞行器的实现和应用。
  本研究主要内容包括:⑴开展了利用滑翔实现重力势能转换的最优路径研究。对临近空间跨昼夜飞行问题,最优重力势能滑翔轨迹问题可归纳为在满足动力学方程约束和气动参数约束基础上,飞行器下降单位高度的最长航时飞行航迹问题。提出了一种估计哈密顿方程中协状态变量方法,利用高斯伪谱方法求解该问题。研究了初始高度和速度对转化性能的影响,开展了0~30km高度内最长航时滑翔航迹的运动特征和航时特性分析。结果表明采用重力滑翔的方式可减少跨昼夜飞行所需携带的储能电池质量,有利于克服当前储能电池能源密度低的瓶颈问题。⑵建立了重力储能和势能获取策略,开展了飞行过程中能量规划方法的研究。在对太阳能飞行器推力和能量性质分析的基础上,对飞行器所需携带的储能电池质量与飞行轨迹联合优化方法进行了研究。提出一种适用于太阳能飞行器重力势能储能的能量规划方法,并对重力势能储能与储能电池储能的等价性问题进行了分析和讨论。仿真表明:采用所提的能量规划方法,在当前技术水平下,太阳能飞行器可实现16km以上高度的跨昼夜飞行。相比目前依靠储能电池的平飞巡航能量规划方法,所提方法在跨昼夜飞行过程中可减少大约23.5%的能量消耗。⑶对风梯度获取能量的运动特征进行了分析,建立了自主风梯度滑翔飞行的简化方法。在建立运动学模型的基础上,采用高斯伪谱方法对最优风梯度滑翔轨迹进行求解。根据最优风梯度滑翔的轨迹特征,提出基于特征描述的飞行器风梯度滑翔轨迹生成方法。将特征轨迹分为四段:逆风爬升段、高空转弯段、顺风下降段和低空转弯段。仿真表明:基于特征的描述方法所生成的风梯度滑翔轨迹可表征最优滑翔轨迹的变化,按照所规划航迹,可有效从风梯度中获取能量,并简化滑翔轨迹生成过程。⑷对风梯度能量获取过程的功率和效率进行了研究。对常值风梯度条件下的四种滑翔轨迹类型:弯曲型变高度轨迹,弯曲型变速度轨迹,椭圆型变高度轨迹,椭圆型变速度轨迹进行了研究,并对其能量转换过程进行了讨论。结果表明:在相同条件下,弯曲型风梯度滑翔的飞行周期普遍短于椭圆型风梯度滑翔轨迹。不同的风梯度滑翔类型所对应的能量获取效率不同,弯曲型滑翔轨迹能量获取效率高于椭圆型滑翔轨迹。对于弯曲型风梯度滑翔轨迹,从风梯度中获取的富余能量存储在动能中比存储在重力势能中有利,对于椭圆型动态风梯度滑翔轨迹则相反。⑸对临近空间太阳能飞行器综合利用重力势和风梯度进行了研究,分析了爬升和滑翔阶段风梯度对飞行器能量消耗的影响。对飞行器上升阶段所能达到的最大高度问题和飞行器在重力滑翔阶段所能支撑的最长滑翔时间问题分别进行讨论的基础上,分析了梯度风方向和大小对爬升和下降阶段的影响。仿真表明:当梯度风强度为0.05<β<0.1s-1时,在爬升阶段,从风梯度中所获取的能量能够补偿飞行器爬升过程中阻力所消耗能量的12%~25%;在滑翔阶段,可以补偿飞行器阻力所消耗能量的10%-20%。⑹本研究为太阳能飞行器利用重力势能储能和风梯度能量获取技术实现高空长航时飞行提供了基本设计思路和分析方法。可为拓展临近空间太阳能飞行器性能边界提供思路,为建立当前重点技术攻关方向提供参考,为创新总体设计提供技术支撑。
[期刊论文] 高显忠 赵伟 侯中喜
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北大核心 CSCD CBST SA
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摘要:为解决粒子滤波算法在实际应用中出现的滤波发散、粒子退化问题,文中利用变分法证明了重要性函数取法的最优形式,并由此提出重要性函数的改进方案;利用分层抽样原理,确定了重采样方法的改进方向,并由此提出双权重重采样(DWSPF)方法.最后对改进算法进行了仿真,仿真结果表明改进方法是有效的....
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:为分析四元数卡尔曼滤波组合导航算法在飞行器姿态估计中的性能,在建立四元数卡尔曼滤波观测方程、状态方程和方差计算模型的基础上,分别设计了陀螺/加速度计/磁强计组合导航仿真算例和陀螺/加速度计初始对准实验,比较了四元数卡尔曼滤波组合导航算法相较于传统扩展卡尔曼滤波组合导航算法在计算量、收敛性、收敛速度、收敛精度方面的性能.分析结果表明该滤波器无须扩展卡尔曼滤波器的线性化过程,计算量小,算法实现简单;收敛性和收敛速度均优于扩展卡尔曼滤波器.收敛精度较扩展卡尔曼滤波器高出约两个数量级,但收敛过程中存在一个比扩展卡尔曼滤波器精度低的时间区间....
[期刊论文] 赵薇 王楠 高显忠
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CSTPCD 北大核心
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摘要:为实现无人机精确自主着舰,需要精确测量无人机相对舰面高度,确定着舰位置.传统的GPS/INS组合导航系统在离舰高度30 m以下测量精度较差,并且难以对着陆区域定位,无法满足要求.为此,提出采用毫米波雷达/GPS/INS多传感器组合导航方案.为解决毫米波雷达与GPS/INS融合过程中对状态量和未知参数的估计问题,提出与增广卡尔曼滤波算法相对应的增广粒子滤波算法.该算法将动态系统中的未知参数作为状态变量对系统状态方程进行增广,采用高斯随机游走模型对未知参数建模,进而利用粒子滤波算法对增广的非线性动态系统进行状态估计,求出系统的未知参数.通过仿真测试验证了所设计算法的有效性以及该组合导航系统应用于无人机自主着舰的可行性....
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北大核心 CSCD CBST SA
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摘要:为实现粒子滤波算法在视频目标跟踪领域的应用,减小算法的运算量,提高算法的适应性和鲁棒性,文中提出利用构造等价有效粒子数的概念,采用选择重采样的方式减少重采样的执行步骤,减少运算量.同时为减小算法对亮度的敏感性,提出利用tHSV色彩基准代替RGB色彩基准作为目标特征,对目标进行识别.最后对改进算法进行了试验,结果表明文中所提的方法能减少算法的计算量,有效的改进算法在视频目标跟踪中的稳定性....
[期刊论文] 高显忠 侯中喜 刘建霞
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA EI CBST
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摘要:对设计变量的偏差量进行建模,拟合偏差量服从的概率密度函数,是分析评价飞行器性能和概率设计的重要基础.针对常用分布拟合能力有限,以及混合Gamma分布无法在整个数轴上对试验数据进行拟合的问题,在论证混合Gauss分布拟合任意概率密度函数合理性的基础上,提出了利用混合Gauss分布对试验数据进行拟合,并运用期望极大化算法(EM)估计混合Gauss分布中的参数.设计了通用的拟合试验数据的流程,提出利用先验分布信息的策略和递增的分支数控制策略,以减少运算量,保证拟合精度.通过实例验证了方法的有效性,并结合时某型飞行器发动机轴线偏斜角测试数据建模的问题开展了应用研究,表明该方法在工程应用中具有可行性....
摘要:由于具有高的升阻比,乘波构型被认为是高超声速滑翔飞行器的重点参考外形.考虑到高超声速条件下严重的气动加热问题,乘波构型的尖锐前缘需要进行钝化处理,其表面流动特征及气动性能也随之发生变化.基于参考弹道,本文分析了高超声速滑翔飞行器沿飞行轨迹的表面流场特征,并对其在典型飞行工况下的气动性能开展了数值模拟研究.结果表明:对于采用乘波布局设计的高超声速滑翔飞行器,其驻点流动存在三维效应,不能简单视为球头或圆柱绕流;钝化可以缓和严峻的受热形势,同时对其气动力性能造成影响:在2cm钝化半径条件下,其升阻比下降12.34%;高超声速滑翔飞行器的表面受热存在明显的分区特征,不同区域可采用不同的防热处理方法....
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA EI CBST SA
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摘要:为简化问题描述和便于数学操作,对无动力飞机的动态滑翔问题做了假设,并在这些假设下建立了无动力飞机动态滑翔的动力学模型,即三维速度空间中只有一个输入变量的常微分方程组。之后,从理论上得到了这个三维速度空间中机械能可以增加的最大范围,即能增纺锤体内部,并推导出最大的机械能增加率。得出更大的风梯度、更小的阻力系数和更小的面质比更加有利于飞机获取能量的结论,该结论加深了对动态滑翔能量观点的认识,对实践有指导意义。...
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:根据太阳能飞行器单点设计过程的特点,总结出太阳能飞行器的控制方程组,即升重平衡、推阻平衡和能量平衡方程.针对能量平衡的特点,将其分成全天能量闭环和夜间能量闭环,并就上述两个能量闭环分析太阳能飞行器的翼载荷设计边界,研究了由两个能量闭环所形成的翼载荷设计域,探讨了影响翼载荷设计域的参数敏感程度.进一步,基于翼载荷可行设计域提出了一种太阳能飞行器总体设计方法,并通过算例论证了该方法的有效性.本文工作对太阳能飞行器的设计过程有指导意义....
摘要:信天翁凭借动态滑翔的飞行技巧从梯度风中获取能量,从而在几乎不拍翅膀的情况下进行长时间、长距离飞行,这种技巧应用于小型无人机上可拓展其完成任务的能力。基于飞行器动力学对梯度风场中的无人机运动方程进行推导和简化处理;利用简化的运动方程,分别从非惯性参考系中的动能定理和机械能变化的角度,对动态滑翔获取能量的机理进行分析;利用微分平坦法,以最小平均控制输入变化率为目标函数,对徘徊模式和平移模式的动态滑翔航迹进行优化计算。分析结果表明:逆风爬升、顺风下滑是动态滑翔基本获能方式。优化结果表明:控制输入变得更加平滑,甚至出现阶段性的常值,使得控制更加简化;徘徊模式下,当风梯度作为决策变量时,优化过程可在[0,0.5 s-1]的区间上找到使得目标函数值最小的风梯度;平移模式下,目标函数值在该区间上单调递减。...
[专利] 发明专利 CN201210453819.4
摘要:本发明公开了一种基于Matlab/VC的转台一体化控制方法、装置和系统。该基于Matlab/VC的转台一体化控制的方法包括:根据电机控制程序生成的实时控制参数得到串口数据包,电机控制程序为基于Matlab编写得到的程序;以及通过虚拟串口的第一串口将串口数据包进行发送,以便电机驱动程序根据电机驱动参数的值对转台进行控制,电机驱动程序为基于VC编写得到的驱动程序,其中,电机驱动参数的值为对串口数据包解码得到的驱动参数值。解决了现有技术中使用的dSPACE实时仿真系统价格昂贵,且对于小型转台的控制也存在不灵活、不方便的缺点的问题,进而达到了灵活控制小型转台的效果。
摘要:乘波构型基于已知流场利用流线追踪法生成设计外形,是突破升组比屏障的有效途径,已成为高超声速飞行器设计的一种重要参考。在乘波构型设计思路的基础上,流线追踪时考虑边界层对激波位置及设计流场的影响,在理想乘波构型的基础上引入边界层厚度修正,获得更接近设计状态的乘波构型,并通过CFD手段获得修形后乘波构型的气动性能,验证该设计思路的可行性。
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