前言北大核心

20世纪60年代以来,激光和光纤的相继出现催生了新一代光纤通信技术,引领了信息技术的变革。伴随光纤通信技术发展而迅速发展起来的光纤传感技术,是以光波为载体、光纤为媒质,感知和传输外界物理信息的新型传感技术,具有抗电磁干扰、耐腐蚀、高灵敏度、轻质量、小体积、可嵌入(物体)、方便大规模组网进行分布式测量等优良特点,是衡量一个国家信息化程度的重要标志。我国从20世纪70年代末开始研究光纤传感器,与国际基本同步,经过四十多年的发展,我国光纤传感技术日趋完善,研制的传感器种类繁多,包括敏感转动、速度、压力、电流、声波、位移、磁场、液位、应变等物理量的光纤传感器,部分已经在实际场景中获得广泛应用,有力支撑了我国经济的高速发展。光纤传感已成为传感器领域的一个重要分支,具有旺盛的生命力和广阔的市场前景。     

基于ISMO算法的空间站二氧化碳吸附塔故障检测

二氧化碳吸附塔作为空间站环境控制与生命保障系统的关键部件,承担着控制密闭舱内大气中二氧化碳浓度的重要任务,直接关乎航天员在轨生命安全。为此,需要监测该设备的实时运行状态,及时检测故障,提前处置故障,确保系统安全运行。采用基于模型的故障检测方案,首先设计了无限维滑模观测器算法,通过对偏微分方程的投影降阶近似,利用滑模观测器在线估计了吸附塔出口气流内二氧化碳的浓度。然后,使用不同故障状态下的估计值计算了吸附效率残差,并利用最小二乘法拟合了吸附效率残差峰值和吸附塔失效率的函数关系。仿真结果表明,该方法能够准确估计二氧化碳吸附塔出口处气流内的二氧化碳浓度,有效计算吸附塔失效率,从而能够实现附塔故障的在线检测。     

基于锁相环实现信号相频突变的跟踪

锁相环是一种相位误差自动控制系统,在通信领域有着广泛的应用。通过设计锁相环路,实现对输入信号的频率和相位突变时的跟踪。首先介绍锁相环路的基本原理,然后对一阶和二阶锁相环的动态跟踪特性进行分析,最后采用仿真软件Multisim 13.0设计仿真电路,针对一阶、二阶PLL的输入信号频率和相位突变时的情况进行仿真研究,实际仿真结果与理论分析相吻合。仿真结果表明,设计的锁相环路实现了对输入信号频率和相位突变后的跟踪。     

直升机液冷/蒸发制冷联合系统关键部件试验性能

现代军用直升机经常执行特殊飞行任务，其机载电子设备具有功率大、瞬间振荡、高热通量等特点，使得环控系统的冷却需求呈指数上升趋势，进而制约着直升机的巡航功能和战斗性能的提升。针对直升机机载大功率电子设备的冷却需求，结合制冷剂、冷却液循环等子系统，搭建地面稳态试验台，针对蒸发器、冷凝器等关键部件进行了地面稳态试验。研究过程采用仿真与试验相结合的方法，开展了制冷循环中蒸发器、冷凝器等关键部件稳态仿真计算，且完成了蒸发器、冷凝器的换热性能试验研究，对所建立的仿真模型进行了有效性校核与参数修正。上述研究可为后续直升机液冷/蒸发制冷系统的关键部件设计提供一定的参考。     

载人航天器环热控一体化仿真分析

采用系统建模及仿真方法搭建了一种典型载人航天器环热控一体化系统模型，分析了系统的性能。针对3人7天载人飞行工况开展了仿真分析，结果表明，经过合理设计，该系统可将舱内温湿度、压力、氧分压等参数控制在航天医学指标要求范围内。环热控系统仿真结果较好地预测了系统工作过程，显示了主要参数的变化情况，结果合理，验证了仿真方法、系统仿真模型的正确性。通过控制流体回路外回路旁通阀门开度，可准确控制外回路控温点温度，保证舱内温湿度在合理范围之内。此外，外回路控温点的设定会对环热控系统状态带来影响，通过合理设计外回路控温点，可保证舱内温湿度满足航天医学指标要求。     

某型运输机飞行状态下冷凝器风道性能

以某型运输机蒸发循环制冷系统用冷凝器为研究对象，分析了运输机与直升机、小型通航飞机蒸发循环制冷系统工作环境的区别，应用Star CCM+软件进行了仿真建模，通过对冷凝器风道的流体仿真分析，阐述了飞行状态下引起蒸发循环制冷系统压力故障的原因，在此基础上提出了冷凝器风道优化方案，并应用流体仿真分析的方法，验证了优化方案的有效性，最后在该运输机上进行了试飞验证。     

基于热电效应的高效环控系统

部分空间科学实验对环境温度有较高的要求，环境温度高于或低于空间科学系统能够提供的热沉温度，需要有可靠有效的加温降温处理措施。使用可靠性强的热电制冷片作为制冷制热方式和气液换热器二次换热来实现环境温度控制的需求，并对不同流体温度制冷制热效果进行分析，结果表明流体温度和目标温度差越小，热电制冷制热的效果越好。在环境温度制冷工况中，热电单元数量随电流增加先减少后增加，在制热工况中则单调递减，设计中需按照制冷工况进行热电单元数量的确定。当流体温度接近制冷制热的目标温度时，会出现整个系统总效率优于热电系统效率的区间。通过对热电单元和气液换热器的组合系统的性能计算，提供一种适于热电环控系统的计算方法和部件选型思路，对空间站环控系统的设计有重要参考意义。     

[数据驱动的智能服务]数据驱动的复杂产品智能服务技术与应用

随着传感器、数据采集装置和其他具备感知能力的模块在复杂产品服务运行阶段的应用，复杂产品运维系统的数字化和智能化程度越来越高，具有实时、多源、异构、海量等特性的数据成为提高复杂产品系统可靠和低成本运行的决策依据，数字孪生技术提供了一种有效途径。介绍了数据驱动的复杂产品智能服务研究进展；分析了数据驱动的智能服务基本特征与框架模型；提出了数据驱动的复杂产品智能服务方法，主要包括面向服务的复杂产品建模与仿真方法、数据驱动的服务需求获取与精准分析预测方法、基于数字孪生的设备故障识别与动态性能预测方法、数据驱动的装备视情维修与备件库存联合多目标决策优化方法、基于数字孪生的复杂产品辅助维修技术、多要素协同的复杂装备能效精准分析预测方法、基于数据挖掘的复杂产品运行优化控制方法等；给出了智能服务系统的应用案例。所提出的框架和方法可为现代制造服务的智能化转型升级提供参考。     

基于深度概率图模型的鲁棒人脸画像合成

针对基于数据驱动的人脸画像合成算法像素特征缺乏对光照变化和复杂背景的鲁棒性,常合成低质量的画像的问题,文中提出基于深度概率图模型的鲁棒人脸画像合成算法.采用预处理方法调整测试照片的光照亮度和人脸姿态,使之与训练照片一致.采用深度特征代替像素特征进行近邻匹配,采用深度概率图模型对画像重建权重和深度特征权重联合建模,得到合成画像的最佳重构表示.为了提高画像合成速度,提出快速近邻搜索方法.实验验证文中算法的鲁棒性和快速性.     

仿鸿雁编队的无人机集群飞行验证

为了降低无人机集群控制的复杂度，高效解决大规模无人机集群控制和长距离飞行时集群变拓扑问题，设计了一种仿鸿雁群编队的无人机集群自主协同控制方法，借鉴自然界中的鸿雁编队行为机制，开发了面向无人机平台的分布式仿生集群控制系统。鸿雁是一种常见的集群鸟类，其在迁徙途中表现的自组网和编队变拓扑行为与无人机集群飞行有极高的相似性。仿鸿雁编队行为机制的无人机集群飞行验证系统采用了低成本四旋翼无人机，利用无线局域网进行组网通信。外场飞行试验结果表明，自然界中的鸿雁编队行为机制有助于无人机集群的快速精准编队控制，实现了无人机的位置实时变拓扑，提高了无人机集群飞行的鲁棒性。