A case study in bio-inspired engineering design: defense applications of exoskeletal sensors

As part of a bio-inspired design process, the authors examine exoskeletal sensors found in insects and their potential application to armor and hardened buildings. In this way, the outer hardening of a structure or vehicle would not limit the ability of occupants to arrive at an actionable picture of the outer environment. To this end, various sensor modalities employed by insects are compared and contrasted with their current human-engineered equivalents. In several sensing modalities, biosensors perform better, are smaller, and more energy efficient than human-engineered equivalents. They note that biological designs tend to employ non-linear response to signal amplitude and respond with heightened sensitivity over a greater dynamic range of signals than human-engineered sensors. The insect biological sensors have structural and mechanical innovations that preserve the protective capacity of the exoskeleton.     

信息扩散模型的窗宽优化与鱼雷战术效能实验评估

针对海洋环境对鱼雷等武器装备战术效能影响的试验数据和案例样本匮乏等普遍性问题,引入信息扩和模糊映射思想,并基于遗传算法改进和发展了最优窗宽扩散模型。该方法可从有限的试验样本中客观拟合出数据结构信息,进而实现有限数据样本信息的合理扩散。利用该方法进行了基于小样本案例的潜射鱼雷战术效能的海洋环境影响评估的信息扩散建模和仿真实验和对比分析。结果表明,窗宽优化的信息扩散模型可有效改进常规信息扩散模型的评估效果,对武器装备环境影响评估中普遍存在的小样本或信息不完备困难有一定参考应用意义。     

基于逆向强化学习的舰载机甲板调度优化方案生成方法

针对计算机辅助指挥调度舰载机甲板作业的决策过程无法脱离人参与这一特点,引入基于逆向学习的强化学习方法,将指挥员或专家的演示作为学习对象,通过分析舰载机的甲板活动,建立舰载机甲板调度的马尔可夫决策模型(MDP)框架;经线性近似,采用逆向学习方法计算得到回报函数,从而能够通过强化学习方法得到智能优化策略,生成舰载机甲板调度方案。经仿真实验验证,本文所提方法能够较好地学习专家演示,结果符合调度方案优化需求,为形成辅助决策提供了基础。     

Comparison between constant‐stress and step‐stress accelerated life tests under Time Constraint

By running life tests at higher stress levels than normal operating conditions, accelerated life testing (ALT) quickly yields information on the lifetime distribution of a test unit. The lifetime at the design stress is then estimated through extrapolation using a regression model. In constant‐stress testing, a unit is tested at a fixed stress level until failure or the termination time point of test, whereas step‐stress testing allows the experimenter to gradually increase the stress levels at some prefixed time points during the test. In this work, the optimal k‐level constant‐stress and step‐stress ALTs are compared for the exponential failure data under complete sampling and Type‐I censoring. The objective is to quantify the advantage of using the step‐stress testing relative to the constant‐stress one. Assuming a log‐linear life–stress relationship with the cumulative exposure model for the effect of changing stress in step‐stress testing, the optimal design points are determined under C/D/A‐optimality criteria. The efficiency of step‐stress testing to constant‐stress one is then discussed in terms of the ratio of optimal objective functions based on the information matrix. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics 00: 000–000, 2013     

LDO稳压器敏感度建模与仿真技术研究

基于LDO稳压器在电磁干扰（EMI）下产生直流偏移失效的机理分析,展开敏感度建模与仿真方法研究。使用一款实验芯片,创新地引入片上电压传感器,用于测试EMI在LDO稳压器内部的传播特性。在敏感度建模中,建立等效电路模型,通过直流功能测试,Z参数阻抗特性测试验证模型的正确性,将该模型用于LDO稳压器的敏感度预测。在敏感度仿真过程中,通过分析关键子电路和不断增加寄生元件,仿真不同寄生因素对敏感度影响的权重。将仿真结果与传导直接注入法（DPI）片上测试结果对比,仿真结果与DPI测试在频域1MHz至1GHz匹配。     

基于WSN的目标探测与分类算法

针对WSN监测系统的目标检测与分类问题,提出一种基于直觉模糊推理(IFR)的多源数据融合方法。由模糊推理的思想,设计各状态变量的属性函数。根据目标声强变化和引起的地磁场变化的模型,设计模糊推理规则,并检验了所建规则的合理性。理论分析与仿真结果的对比表明算法能准确地对目标进行分类,且运算量小,适用于计算能力较弱的WSN节点。     

基于CC253O的烟雾传感器节点设计与实现

随着社会发展对消防安全的要求越来越高,实时地采集传输监测数据变得至关重要Ⅲ。本文针对现存的烟雾传感器节点可靠性差、准确率低、电路复杂,不易组网,并且在很多特定区域无法安装等问题,提出了基于CC2530的烟雾监测节点设计方案,并完成了以CC2530射频芯片为核心的烟雾传感器节点的硬、软件设计。实验测试证明,该节点满足无线消防监测系统的需要,具有高可靠性、低功耗以及低成本的特点,有着较好的应用前景。     

利用径向力平衡飞行控制的航天器高精度轨道捕获方法

为实现对探测器轨道形状与高度的精准调整,提出一种径向力平衡飞行的航天器连续推力控制新方法。建立连续推力平衡飞行的动力学极坐标模型,并推导出特殊条件下的解析轨道解,进一步分析边值条件,给出连续推力的控制律。利用这一平衡飞行控制理论,构建轨道捕获的最优控制策略。考虑推力器的推力水平,通过一次或多次的控制过程,实现对轨道形状、轨道高度及轨道相位的综合调整。数值仿真表明:利用平衡飞行的轨道控制方法,配置微小推力器的空间引力波探测器可以实现高精度的轨道捕获;该方法具有控制过程可解析、计算量小、简便、实用等特点。     

含脉冲负载的综合电力系统储能优化配置研究

考虑到舰船环境限制和高能脉冲负载对储能的需求,有必要对储能装置进行合理的选型和优化配置,来提升综合电力系统性能。为此,基于带权极小模理想点法和层次分析法,提出了一种储能装置性能评价函数,并以其为优化目标,进行储能装置优化配置。所提出的评价函数充分考虑系统需求和脉冲负载特性,以储能装置体积、质量和经济性作为评价函数主要组成部分,同时考虑功率、能量、电压、荷电状态等约束,建立优化配置模型,并采用差分进化算法进行求解。以高性能锂电池和超级电容器为例,对所提模型进行求解计算,结果表明在所给权重系数下锂电池性能更优,更适用于综合电力系统,并给出了优化配置后的指导方案。     

弹道导弹被动段最优脉冲变轨方法

弹道导弹大气层外飞行时间长且弹道固定,易被敌方预测和拦截。针对以上问题,本文提出一种最优脉冲式变轨方法,该方法设计的弹道由2条不同的椭圆弧段组成,成功命中目标的同时,增加了敌方的拦截难度。以机动变轨所需能量和变轨后飞行剩余时间的加权最优为性能指标,设计了利用遗传算法在初始弹道上寻求最优变轨点的方法。最后,将遗传算法搜索最优点结果与遍历搜索结果进行对比,其最大误差为 ,从而验证了遗传算法在应用于导弹变轨问题,用以寻求最优变轨点是准确有效的。