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2022 年 5 期目录

2022, 42(5): 1-2.

摘要(106) HTML(100) PDF(17)

摘要:

王璐, 易亚楠, 刘广彦, 马沁巍, 马少鹏

2022, 42(5): 447-452. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.050

摘要(255) HTML(123) PDF(40)

摘要:
准确地测量核石墨表面变形场对研究其力学性能具有重要意义. 基于子区的数字图像相关（DIC）方法无法准确地获取试件边界的变形信息，测得的变形场不具有空间连续性，无法反映出核石墨表面真实的变形规律. 为了提高变形场的测量精度及实现边界变形测量，发展了一种考虑力学约束的DIC方法（MC-DIC），该方法采用了具有空间连续性的8节点等参单元网格，基于子区DIC计算得到的信赖点对变形场进行空间重构. 结果表明：MC-DIC在测量非均匀复杂变形场时具有更高的测量精度，可以更准确地反映出核石墨试件受载下的全场变形状态.

接触爆炸载荷下波纹钢加固钢筋混凝土板毁伤特征分析

杨程风, 闫俊伯, 刘彦, 吕中杰, 黄风雷

2022, 42(5): 453-462. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.108

摘要(190) HTML(135) PDF(37)

摘要:
为探究波纹钢加固钢筋混凝土板的毁伤特征，设计了波纹钢加固钢筋混凝土靶板，开展了波纹钢加固钢筋混凝土板的接触爆炸实验，获得了构件典型的毁伤特性，论证了波纹钢加固钢筋混凝土板的抗爆性能.采用有限元软件LS-DYNA对比了等质量的波纹状混凝土板、等质量平板混凝土板、等质量平钢板混凝土板的破坏模式，研究了波纹钢加固钢筋混凝土板的抗接触爆炸性能，获得了波纹钢加固钢筋混凝土板在不同接触爆炸载荷下钢板的跨中位移变化规律，给出了在接触爆炸载荷作用下波纹钢加固钢筋混凝土板的薄弱方向. 基于量纲分析，建立了该波纹钢截面形状下波纹钢加固钢筋混凝土板的跨中位移关于炸药质量的工程经验公式.

基于3D-DIC技术的防弹头盔性能测试与评估

温垚珂, 李子轩, 闫文敏, 张俊斌, 崔广宇, 刘飞

2022, 42(5): 463-470. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.104

摘要(186) HTML(84) PDF(18)

摘要:
为研究防弹头盔在非贯穿侵彻情况下，头盔的瞬态力学响应规律以及对人体头部造成的钝性损伤程度，采用三维数字图像相关技术（3D-digital image correlation, 3D-DIC）开展了试验研究，获得了头盔内部鼓包高度、变形速度和变形区域的面积等数据，并结合钝性准则和简明损伤定级标准对头盔变形可能造成的头部损伤程度进行了评估. 试验结果表明，在非贯穿侵彻过程中，瞬时鼓包的最大高度平均值为27.8 mm，静态鼓包高度平均为9.5 mm. 头盔与颅骨间的间隙对头部钝击损伤严重程度有显著影响，当间隙为12.7 mm时，平均AIS分值为5，平均颅骨骨折概率为22.3%；当间隙为15 mm时，平均AIS分值为2，平均颅骨骨折概率为3.8%.

基于非等壁厚药型罩的准球形爆炸成型弹丸成型因素研究

李元, 谢佳良, 张浩宇, 温玉全

2022, 42(5): 471-478. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.147

摘要(195) HTML(69) PDF(30)

摘要:
采用试验验证过的数值模型，以爆炸成型弹丸速度、比动能和长径比为评价指标，系统地研究了装药长径比、药型罩内径、外径和药型罩中心厚度等对指标的影响规律，获得一种基于非等壁厚药型罩的准球形爆炸成型弹丸成型方案. 结果表明基于非等壁厚药型罩的准球形爆炸成型弹丸成型规律不同于利用挡环形成的准球形爆炸成型弹丸，以及同样利用非等壁厚药型罩形成的长杆式爆炸成型弹丸. 该爆炸成型弹丸成型方法结构简单，并可以实现较好的准球形爆炸成型弹丸外形和侵彻威力.

温度交变条件下固体推进剂贮存寿命评估

董海平, 张静静, 魏小琴, 赵方超, 陆韡, 李晗

2022, 42(5): 479-484. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.145

摘要(233) HTML(86) PDF(26)

摘要:
针对固体推进剂在温度交替变化下贮存寿命评估难的问题，提出一种基于修正Coffin-Manson模型的寿命评估方法. 首先，利用固体推进剂在多个加速应力水平下的温度循环加速退化数据，采用线性回归方法获得性能退化曲线；然后，结合失效阈值确定不同加速应力水平下的伪寿命；最后，采用多元回归方法确定加速模型—修正Coffin-Manson模型，进而外推正常条件下固体推进剂贮存寿命. 采用本方法评估某固体推进剂在实际应力水平下的贮存寿命为16.7 a，与实际贮存寿命相比误差约为7.22%，表明该方法具有有效性和可行性，可以推广到其他固体推进剂或弹药在温度交替变化环境下的贮存寿命评估.

人-电动助力车系统结构参数稳定性分析

黄华, 闫俊涛, 张军

2022, 42(5): 485-492. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.133

摘要(159) HTML(82) PDF(12)

摘要:
基于电动助力自行车全局结构参数模型并引入人体质量参数、路面坡度及外部载荷等因素，得到全面且完整的人-车系统动力学方程. 利用二阶微分方程特征值来分析人-车系统稳定性并在此基础上划分出人-车系统的5种骑行车速区间. 定义了6个系统稳定性评价指标，以此来分析不同结构参数对系统稳定性的影响程度. 引入了量纲一的区域灵敏度指标和区间车速灵敏度指标，来表征结构参数对不同运动模式区域及系统骑行自稳定性的影响，基于相关性分析对区间车速灵敏度指标进行区域分类并对不同结构参数与系统自稳性能的关系进行解释说明. 结果表明，系统主要结构参数、人体不同姿态角及不同路面坡度角等参数对系统车速区间及系统自稳性的影响程度有着显著差别，可以使用灵敏度指标来表征系统结构参数对系统稳定性的影响程度，灵敏度参数的大小能够反映系统稳定性的强弱.

基于多目标优化的救援机械臂结构参数设计

赵江波, 修兵凯, 王军政, 张新

2022, 42(5): 493-501. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.082

摘要(184) HTML(97) PDF(13)

摘要:
为了综合优化双臂救援机器人双臂协同工作空间、机械臂负载能力以及机械臂末端运动速度，研究了基于多目标函数综合优化的救援机器人双臂结构参数设计方法. 由于双机械臂的协同工作空间难以进行数学描述，提出了一种基于三重积分的描述方法. 针对所建立的双臂协同工作空间、机械臂末端运动速度以及机械臂负载能力三个目标函数的综合优化问题，通过模糊层次分析法，计算每个目标函数的权重从而进行线性加权以得到综合的多目标优化函数. 基于该综合优化函数，通过粒子群算法进行多目标函数最优值求解，得到一组机械臂结构优化参数，使双臂救援机器人的综合性能达到最优. 实验结果表明所提出的双臂救援机器人性能指标的优化方法是可行的.

基于全局和局部特征的图像拼接方法

许向阳, 袁杉杉, 王军, 戴亚平

2022, 42(5): 502-510. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.093

摘要(246) HTML(230) PDF(35)

摘要:
针对传统序列图像拼接算法中的误差累积问题，提出一种基于全局和局部特征的图像拼接方法. 同时拍摄大视场角、低分辨率全局图像和小视场角、高分辨率局部图像，利用深度学习替代传统算法提取两者匹配点，进而根据两者面积比等比例扩大全局图像的匹配点坐标，将局部图像无缩放地投影至全局图像所在平面，最后融合投影后局部图像的重叠区域，拼接形成一幅大视场角、高分辨率全景图像. 实验结果表明，该方法中深度学习快速且精准地实现了特征匹配，同时局部图像间相互独立，有效地解决了拼接顺序限制和拼接误差累积.

基于LSTM的落速控制最优制导策略研究

温求遒, 黄文宇, 卢宝钢

2022, 42(5): 511-522. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.028

摘要(171) HTML(91) PDF(13)

摘要:
针对高超声速飞行器末端速度控制的需求，在落角约束最优制导律的基础上，对制导律的量纲一过载特性进行分析，证明了通过调节制导参数，能够对飞行末端速度产生影响；进而提出了制导律末速控制的策略，并基于此提出了对气动偏差适应的制导律在线设计方案；采用LSTM深度神经网络，进行了制导律参数在线设计算法的实现；最后进行了弹道仿真，对所设计的制导参数在线设计算法进行验证. 仿真结果表明其在保证末端命中精度和落角满足指标要求的前提下，对弹道的末端速度控制能力有显著提升.

基于滑模控制的飞行器螺旋机动、制导与控制一体化设计研究

吴炎烜, 陆胥坛, 王正杰

2022, 42(5): 523-529. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.089

摘要(153) HTML(72) PDF(15)

摘要:
针对空舰飞行器末制导过程中突防能力不强；制导、控制回路分离设计在带宽分离假设条件不满足情况下的控制效果较差的两方面问题，将飞行器制导与控制回路进行一体化设计，并引入三维螺旋机动的弹道机动形式，实现了螺旋机动、制导、控制一体化的设计研究. 首先对飞行末段的制导、控制回路进行了一体化建模，之后应用滑模控制方法，完成了制导与控制一体化的控制律设计，而后引入了对视线倾角速率与视线偏角速率的周期性拉偏，完成了螺旋机动、制导、控制一体化设计，仿真结果表明，本文设计的控制律在保证对目标的精准打击能力的同时具备了攻击过程中的弹道螺旋机动能力.

弹道修正引信滚转角未知条件下MIMU快速初始对准方法

金磊, 胡宝远, 申强, 王晗瑜, 邓子龙

2022, 42(5): 530-535. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.058

摘要(154) HTML(102) PDF(8)

摘要:
针对基于双旋结构的二维弹道修正引信及所配用弹药发射后修正引信滚转角不确定的问题，提出采用BP神经网络快速确定修正引信滚转角范围进行粗对准，进而利用卫星导航信息辅助惯性导航系统进行快速初始对准的方法. 该方法利用修正引信滚转角误差与惯性导航解算速度误差之间的关系建立神经网络模型，并通过仿真生成不同工况的弹道数据对神经网络进行训练. 针对某旋转弹弹道进行仿真，结果表明，使用中等精度微惯性测量组合，粗对准过程中修正引信滚转角误差估计值小于20°，精对准过程中姿态误差角在弹丸发射后40 s内收敛到0.4°以内.

一种具有噪声整形功能的2 bit/cycle SAR ADC的设计

陈志铭, 高一格, 张蕾, 王兴华

2022, 42(5): 536-542. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.337

摘要(225) HTML(144) PDF(19)

摘要:
基于180nm CMOS工艺，设计了一种2 bit/cycle结构的8 bit、100 MS/s逐次逼近模数转换器（SAR ADC）. 采用两个DAC电容阵列SIG_DAC、REF_DAC实现了2 bit/cycle量化，其中SIG_DAC采用上极板采样大大减少了电容数目，分裂电容式结构和优化的异步SAR逻辑提高了ADC的转换速度. 应用一种噪声整形技术，有效提高了过采样时ADC的信噪失真比（SNDR）. 在1.8 V电源电压和100 MS/s采样率条件下，未加入噪声整形时，仿真得到ADC的SNDR为46.22 dB，加入噪声整形后，过采样率为10时，仿真得到的SNDR为57.49 dB，提高了11.27 dB，ADC的有效位数提高了约1.88 bit，达到9.26 bit.

具有噪声鲁棒性的三维磁性纳米粒子成像快速重构方法

史玥婷, 任仕伟, 王晓华

2022, 42(5): 543-550. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.308

摘要(186) HTML(97) PDF(19)

摘要:
为提升磁性纳米粒子三维成像和重构速度，降低三维重构对采样投影数据完备性要求，针对含噪声投影数据三维重构优化问题，本文提出了一种具有噪声鲁棒性的三维磁性纳米粒子成像快速重构方法（noise-robust 3D sparse sampling magnetic particle imaging，3D NRSS-MPI）. 该算法通过求解一个由MPI投影成像正向模型l₂范数和稀疏正则约束建立的凸优化问题实现3D MPI图像重构. 模型不受MPI扫描轨迹限制，为不断发展的MPI新技术提供了普适性的基础模型；建立的三维全变分稀疏算子（3D total variation sparse operator， 3D TV Sparse Operator）利用MPI先验信息提升含噪MPI投影数据三维重构的鲁棒性，且可以进行无矩阵运算，大幅提升了运算效率. 通过点源和冠状血管模型成像实验表明，在1/4欠采样下，本文3D NRSS-MPI方法可以有效消除重构图像星状伪影，获取较高的图像信噪比，同时冠状动脉重建结构相似性超过0.701，可以准确地对欠采样、有噪声的MPI数据进行快速而稳健的重建，有效缩短了4倍成像和重构时间.

拉曼-米激光雷达测温通道残余几何因子修正

陈思颖, 年璇, 陈和, 张寅超, 郭磐

2022, 42(5): 551-556. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.141

摘要(132) HTML(84) PDF(5)

摘要:
拉曼-米激光雷达高低阶拉曼通道的几何因子因不同通道光学器件和探测器的性能差异并非完全一致，会引入近地面温度测量误差，针对这一问题，提出一种修正测温通道残余几何因子的方法. 该方法首先通过探空温度和标定的归一化光谱透过率计算得到高低阶拉曼信号的有效微分散射截面之比，然后从拉曼信号比值中求解出残余几何因子廓线. 利用bob手机在线登陆激光雷达实验室研制的转动拉曼-米激光雷达系统的探测数据，实验验证了该方法的有效性. 结果表明，该方法能较好地修正残余几何因子对温度探测的影响，显著提高近地面1.5 km探测高度内温度反演精度，有助于提高拉曼-米激光雷达对边界层大气的探测能力.

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2022年第42卷第5期

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