2025年 第26卷 第5期

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  摘要：2025年26卷第5期目次

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军用航空
• 基于P2D 模型的航空应急电源状态评估
  雷晓犇; 胡新华; 王 浩

  摘要：针对镍镉蓄电池在高空低温环境下工作时放电能力衰减,影响飞行应急电源可靠性的问题,建立了一种实时评估其放电状态的方法。首先,扩展应用电化学伪二维(P2D)方法构建镍镉蓄电池电化学模型,识别出能表征放电状态且对温度敏感的核心参数,并将温度对放电状态的影响转化为对核心参数的影响;进而,构建核心参数与直流内阻(DCIR)的关系,基于此关系建立等效电路模型,并采用混合脉冲功率特性测试(HPPC)方法进行模型参数辨识。结果方面,通过分析模型参数(特别是DCIR)随温度与放电状态的关联性,成功构建了温度-内阻-放电状态之间的映射关系,设计并实现了一种能够有效检测不同温度下镍镉蓄电池放电状态的方法。该方法可同时应用于飞行实时状态监控与地面维护评估,显著提升镍镉蓄电池工作状态的评估精度,为保障飞行可靠性提供了关键技术支持。

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• CSM-YOLO:一种面向飞机表面缺陷检测的轻量化高精度网络
  介战铎1; 张争明1; 黄浩然2; 郝 明1; 赵俭邦3

  摘要：针对现有基于视觉的飞机机体表面缺陷检测方法普遍存在检测精度低、参数量和计算量大,且难以同时兼顾精度提高和模型轻量化,提出一种新的同时兼顾高精度和轻量化的飞机机体表面缺陷检测方法(CSM-YOLO)。首先,通过设计C2f-SCSA 模块替换主干网络C2f模块以动态增强多尺度特征、提高模型对关键特征信息的捕获、提取、利用能力,解决因下采样引起的特征信息丢失问题。其次,使用跨层直连方式改进Slim-Neck特征融合网络应用于模型颈部,实现提高模型计算效率的同时减少信息丢失,提高检测精度。最后,使用最小点距离交并比损失(MPDIoU Loss)提高边界框回归精确性,有效提高小目标缺陷检测精度,减少误检和漏检情况。实验结果表明,CSM-YOLO 模型兼顾高精度、轻量化,对机体表面缺陷取得最高检测精度88.34%,较基线模型YOLOv8n 提高2.92%,较YOLOv3-tiny、YOLOv5n、YOLOv5s、YOLOv7-tiny、YOLOv9t、YOLOv12n算法提升明显。在模型参数量和计算量方面,CSM-YOLO 的参数量和计算量分别为2.67×106/s和7.68×109/s,较基线模型YOLOv8n分别减少0.34×106/s和0.41×109/s,实现了同时兼顾精度提高和模型轻量化。CSM-YOLO 在飞机机体表面缺陷检测数据集上取得了显著的性能提升,为机体表面缺陷的自动化检测提供了有效的解决方案。

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• 基于LSTM-KAN 网络的航空燃油消耗动态时序预测模型
  唐志星1; 牛兆伦1; 樊奕杰1; 杨睿超1; 钟育鸣2; 贾 萌3; 唐小卫4

  摘要：针对传统方法难以捕获飞行状态与油耗间的复杂、非线性关系,基于Kolmogorov-Arnold网络(KAN),提出航空燃油消耗的动态时序预测模型。首先,基于终端区快速存取记录器(QAR)的高度、真空速、风速等8项关键飞行状态参数,利用KAN 层B样条基函数加基础输出模式,实现飞行状态与油耗间非线性关系的精准捕获;然后,将KAN 网络接入长短期记忆网络(LSTM)最终时间步,实现飞机油耗动态时变规律的高精度挖掘。实验结果表明,模型均方误差为0.001(kg/h)2,测试集均方根误差低于0.091 kg/h的占比达98.32%,且R2 提升至0.989 7,显著优于传统多层感知机(MLP)、LSTM 及Transformer网络。研究结果可用于航空公司燃油效率优化、空域运行优化,促进民航绿色运行。针对传统方法难以捕获飞行状态与油耗间的复杂、非线性关系,基于Kolmogorov-Arnold网络(KAN),提出航空燃油消耗的动态时序预测模型。首先,基于终端区快速存取记录器(QAR)的高度、真空速、风速等8项关键飞行状态参数,利用KAN 层B样条基函数加基础输出模式,实现飞行状态与油耗间非线性关系的精准捕获;然后,将KAN 网络接入长短期记忆网络(LSTM)最终时间步,实现飞机油耗动态时变规律的高精度挖掘。实验结果表明,模型均方误差为0.001(kg/h)2,测试集均方根误差低于0.091 kg/h的占比达98.32%,且R2 提升至0.989 7,显著优于传统多层感知机(MLP)、LSTM 及Transformer网络。研究结果可用于航空公司燃油效率优化、空域运行优化,促进民航绿色运行。

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• 面向带钢表面缺陷的GSS-YOLO 目标检测算法
  肖轶磊1; 汪 诚1;渠 逸1; 孔亚康1; 陈贤聪1; 王小旭2

  摘要：基于计算机视觉的智能检测技术应用于带钢材料工业生产时,漏检、错检情况严重和识别精度低下等问题频频发生,针对此业内痛点,提出一种基于Ultralytics框架的目标检测优化算法GSS-YOLO。该模型将GOLDYOLO 算法的Neck网络与原始YOLOv8n有机融合,以提高模型对不同尺寸和形状缺陷的检测精度。为平衡不同缺陷种类识别效果的差距并降低网络结构的复杂性,引入了SlimNeck结构中的轻量级卷积VoVGSCSP和高效通道注意力机制SimAM 2个轻量级模块,提高模型的检测精度和泛化能力的同时,限制了模型计算量和权重体积的膨胀。依靠经典的带钢表面缺陷数据集NEU-DET,进行消融实验及横向对比实验。结果表明,模型的平均精度较基准模型提高了3.7%,且各类缺陷检测精度差距减小,均衡了检测精度和运行速度。所提模型相较于当前主流模型在检测精度具有一定优势,并对实际工业生产中的缺陷检测应用具有参考价值。

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空天防御
• 基于小波包分解的LFM 雷达抗间歇采样转发干扰方法
  张 钰; 郭艺夺; 张秋月; 冯存前

  摘要：针对间歇采样转发干扰(ISRJ)极大影响线性调频雷达目标检测性能的问题,提出了一种基于小波包分解的新型抗干扰方法。通过挖掘雷达信号的波形先验信息,创新性地构建了基于信号不变性特征提取的干扰抑制框架,从而突破了传统“干扰参数估计+干扰抑制”策略易导致目标信息丢失的局限性。实验结果表明,该方法在低干信比、高干扰目标重叠率、复合干扰情况下,比传统时域及时频域方法能更有效地保留目标信息,目标信息损失小于1.67%,显著提高目标检测的精度。文中所提方法在复杂干扰环境下具有较好的鲁棒性和目标检测性能,能够有效应对ISRJ带来的干扰问题,具有较大的应用潜力。

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• 基于多尺度相位一致特征的遥感图像配准方法研究
  许思源1; 郭 苹1; 潘 哲1; 唐世阳2

  摘要：由于不同类型的传感器辐射机理不同,多模态遥感图像之间具有显著的图源差异和几何畸变。针对合成孔径雷达(SAR)图像中的非线性辐射问题,相位一致性方法展现出较强的鲁棒性,然而这种方法在处理图像间的尺度变化时显得较为敏感。为了实现多尺度可见光与SAR遥感图像的配准,提出了一种基于多尺度相位一致特征的配准方法。首先利用高斯函数构建多尺度空间,在不同尺度层上对图像进行相位一致性检测,提取特征点。采用多尺度融合算法,融合具有多尺度特征的相位一致特征点图。然后在极坐标系下基于Log-Gabor 滤波器的最大幅值响应和方向索引构造描述符进行配准。最后利用最近邻比和快速抽样一致性识别正确匹配。实验结果表明,该算法针对多尺度可见光与SAR图像配准方面具有显著优势,提高了配准精度。

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电子信息与通信导航
• LDACS-CR系统中DME频谱空闲时间建模与吞吐量分析
  王 磊; 叶秋炫; 张 劲

  摘要：针对L波段数字航空通信系统(LDACS)频谱资源匮乏问题,引入认知无线电技术(CR),在不影响测距仪(DME)正常工作的前提下,合理利用其空闲频谱以提高通信效率。首先,设计LDACS-CR 的系统框架,并采用两状态马尔科夫链对DME频谱占用情况进行建模。接着,利用循环平稳特征检测对DME信号进行感知,并结合现有估计信道平均周期的方法分析其频谱空闲时间。最后,对LDACS-CR系统在不同场景下的吞吐量进行分析。研究结果表明,通过引入认知无线电技术,LDACS系统可以实现更高的数据传输速率,这对频谱的规划和部署工作提供了新的思路。

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• 基于喷墨印刷的柔性UWB-MIMO天线的设计与研究
  杨文冬; 王 嘉; 任晓奎; 赵 巡; 成 曦

  摘要：针对传统硬质MIMO 天线存在空间占用大、结构复杂以及制作工艺繁琐等问题,设计了对称放置的二元柔性MIMO 天线和正交放置的四元柔性MIMO 天线。采用低成本、简捷且易于实时修改设计的喷墨印刷技术,成功在柔性PET基材上制作了这2款天线的实物。实测结果表明,二元柔性MIMO 天线的反射系数范围为2.74~12.47 GHz,四元柔性MIMO 天线的反射系数范围为2.7~13.4 GHz,均与仿真结果高度吻合。对于二元柔性MIMO 天线,利用T 形枝节结构,使其隔离度满足了15 dB的要求。而四元柔性MIMO天线通过端口间的正交配置,实现了超过20 dB的高隔离度。这2款天线具有低剖面、低成本、透明、柔性以及结构简单的优势,且具备良好的分集性能,适合应用于多天线的通信领域。

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• 基于直感交互的态势显示人机界面设计与评估
  陈 帅1; 瞿 珏1; 党思娜1; 王 崴1; 夏 衍2

  摘要：针对战勤人员在人机交互过程中存在的认知负荷高、信息过饱和问题,探讨了基于直感交互的人机界面布局方式与显示形式的设计方法。针对典型态势显示界面的主屏和副显界面分别提出3种直觉化界面布局方式与显示形式,通过眼动追踪数据采集与主观问卷调查构建主客观结合的评价体系。实验结果表明,主屏界面中环绕集中型布局与下拉式菜单的组合、副显界面中分栏2型布局与隐藏式菜单的组合具有最优性能。基于该方法对传统界面进行直觉化设计,采用CRITIC-TOPSIS方法评估界面感知实验数据(传统界面贴近度为0,直感界面为1),证实直感界面设计可有效降低战勤人员认知负荷并提升信息处理效率。该研究可为直感界面设计领域提供创新的方法与实践路径,主客观综合评价体系在界面设计评价方面具有一定的应用价值。

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无人作战
• 基于Delaunay网格和双向搜索的多无人机空中作战通道规划
  李 强1; 万路军1;2; 吕茂隆1; 肖博漪1

  摘要：针对多无人机实际作战场景,为实现快速穿越控制区抵达作战区域的目的,提出了基于Delaunay三角网格剖分的空中作战通道规划方法。首先,通过对战场空域分布结构的离散化处理,利用Delaunay三角网格剖分构建搜索地图;然后,通过计算网格的纵横比,评估并检测生成网格的质量,进而对网格进行优化以提高其质量;最后,通过设计双向搜索策略对A* 算法进行改进,在生成的地图中进行成本最小化的路径规划,实现了对已规划路径进行通道化处理的效果。实验结果表明,该研究提出的空中作战通道规划方法能够有效规避威胁,体现了该方法的有效性和优越性。

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• 基于体系结构设计和云模型的蜂群作战效能评估
  赵子俊1; 陈士涛1;2; 李大喜3; 邓 灏1; 程湘钧1

  摘要：针对无人机蜂群作战效能评估指标体系复杂、不全面,评估方法主观性强、偏差大的问题,提出一种从顶层设计出发的体系结构设计-组合赋权-云模型评估方法。运用体系结构设计方法,通过全局视图、作战视图、系统视图对蜂群作战体系进行建模,落脚到装备系统分解,构建蜂群作战效能评估指标体系;运用组合赋权-云模型评估法对指标体系赋权和评估,划分蜂群作战效能等级并建立正态隶属云模型,生成各级指标评价云模型和综合评价云模型,结合云特征向量和隶属度对作战效能等级评估;通过案例分析验证评估方法的有效性,并通过与传统方法对比验证本方法的优势,为蜂群作战效能评估提供参考。

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• 电动无人机分布式电推进系统去中心化控制方法研究
  王 龙; 李洪波; 李添幸

  摘要：针对传统分布式电推进系统集中式控制架构的单点失效与抗干扰性不足等问题,提出一种去中心化协同控制方法。首先,设计基于动态牵引一致性的分布式架构,通过稀疏通信实现多电机高精度转速同步,消除中央控制器依赖;其次,开发滑模观测器实时重构复合扰动,提高系统在扰动作用下的控制性能;最后,基于半物理仿真平台进行仿真验证。结果表明:相较集中式控制,该方法的同步精度提升5.3倍,最大值从4.69%减小到0.77%,故障冗余和扰动补偿性能大幅提升,可有效消除力不平衡导致的偏航,实现DEP无人机稳定飞行。研究成果可为高可靠无人机电推进系统设计提供技术支撑。

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机场防护
• 装配式机场刻槽道面板宏观构造耐磨性仿真及试验
  蔡 靖1;2; 姚 磊1; 宋照尚2; 王根叶2; 尚黎明2

  摘要：装配式刻槽道面其宏观刻槽构造的磨损机制及规律不同于现浇水泥混凝土刻槽道面,为提升装配式刻槽道面的耐久性,有必要对装配式机场水泥混凝土刻槽道面宏观刻槽构造耐磨性进行研究,获得最优的宏观刻槽构造特征参数。基于轮胎-装配式刻槽道面相互作用仿真模型研究飞机冲击滑行下的道面磨损,结合钢轮耐磨机进行道面试件磨损试验及点云扫描技术分析道面耐磨性。通过对不同刻槽表层宏观构造特征参数进行数值模拟,得到道面磨损体积和轮胎应力,获得优化的宏观构造特征参数,再根据试验测试与点云扫描数据分析,揭示了刻槽不同宏观构造特征参数与磨损率之间的关系,进一步得到最优的宏观构造特征参数。结果表明:矩形刻槽道面磨损率大于梯形刻槽道面磨损率;当槽间距在35~40 mm、槽宽在15~25 mm、槽深在2~4 mm、槽倒角在25°~60°时,道面磨损率和轮胎应力较小,能延长道面与轮胎的使用时间。

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