摘要： 地下工程目标广泛存在于隧道衬砌、地下管线、岩溶空洞、富水破碎带及地下加固结构等场景,具有隐蔽性、介质非均一性和验证成本高等特点,这对无损、快速和高可信探测提出了更高要求。围绕地下工程目标电磁探测,系统综述了探地雷达(ground penetratin gradar,GPR)、频域电磁法(frequency domainelec tromagnetic method,FDEM)、时域电磁法(time domain electromagnetic method,TDEM)及航空/半航空/地空电磁系统的技术特点,适用边界与前沿进展。在方法层面,总结了 GPR 在高导电介质和复杂衬砌场景下的规范化处理链、属性分析与智能识别进展,梳理了 FDEM 侧向约束反演及其与结构先验、多源数据联合反演的发展,并探讨了 TDEM 从一维解释向准二维、快速三维和深度学习近似反演的演进趋势,以及无人平台轻量化、电磁同步和姿态补偿等关键技术。在应用层面,结合隧道岩溶识别、衬砌病害检测、复杂地形隧道风险调查和矿井超前探水等典型案例,分析了不同方法在探测深度、分辨率、效率和环境适应性之间的互补关系。研究表明:地下工程目标电磁探测已由单一方法判读逐步转向多平台、多模态协同感知与高可信解释。未来的发展重点不在于单一设备能力的线性提升,而在于数据标准化、联合反演、不确定性评估及“探测—识别—响应”一体化智能感知体系的构建。本文综述可为地下工程目标探测方法选型、系统集成与工程决策提供参考。

摘要： 复杂电磁环境下,频谱资源受限与机间频率互扰对飞行器集群的可靠性与任务效能构成严峻挑战,而传统轨迹规划缺乏对频谱资源的统筹能力,因此引入频率约束成为必然趋势。基于此,分析了频率约束下多飞行器协同轨迹规划的研究进展,首先将现有方法归纳为模型驱动的确定性优化、数据驱动的自适应规划以及分层互补的混合规划,并从理论完备性、环境适应性与可解释性等方面对3种方法进行比较;进而聚焦频率约束,梳理了考虑频率约束与面向频率约束两条技术路径,前者将频率作为边界条件被动规避干扰,后者则将频率作为决策变量实现主动调控,呈现出从被动适应向主动协同递进的技术发展脉络;最后,基于当前研究瓶颈,从3个方面出发,提出构建轨迹-频谱-波形耦合的状态空间模型、设计多时间尺度分层协同架构以及发展融合物理约束的智能化求解方法等,为该领域的理论研究与工程实践提供参考。

摘要： 有人机/无人机协同作战是未来智能化战争的核心作战样式,其效能评估已成为支撑体系作战能力建设的关键环节。基于此,从协同体系的层级特性和交互机制出发,剖析了效能评估的内在复杂性;归纳了基于国防部体系结构框架、作战任务分解以及作战环理论与“观察-判断-决策-行动”融合的指标体系构 建路径,梳理了权重确定与效能聚合方法;对比分析了经验驱动、模型驱动、数据驱动及混合评估等主流方法的适用性与局限性。研究表明,当前评估工作正从静态单平台评估向动态跨域综合评估演进,但仍面临复杂环境适应性不足、人因要素难以量化、真实数据支撑薄弱等挑战。针对这些问题,提出建立一个贯穿作战全程的评估、决策、优化实时闭环,推动协同作战模式从静态加事后分析向动态加伴随式赋能转变,但仍缺乏对“人机信任校准”机制的设计与评估。未来应重点发展智能评估技术,构建跨域评估框架,突破动态实时评估瓶颈,为协同作战体系建设提供有效理论支撑。

摘要： 针对环境中偏二甲肼(unsymmetrical dimethyl hydrazine,UDMH)难以被高效快速氧化降解的问题,构建氮掺杂碳活化过二硫酸盐体系,利用氮掺杂调控碳材料结构,从而突破其化学惰性并提升催化活性,为绿色高效治理 UDMH 污染提供解决方案。首先,采用高温热解法制备氮掺杂还原氧化石墨烯,并通过多种现代分析技术对其结构特征和表面化学性质进行表征;其次,构建氮掺杂还原氧化石墨烯/过二硫酸盐催化氧化体系,研究其对水体和土壤中 UDMH 的活化降解性能及作用机制。实验结果表明:当水中 UDMH 初始浓度为30mg/L,氧化石墨烯与尿素质量比为1∶10,催化剂煅烧温度为500℃、投加浓度为0.2g/L,过二硫酸盐浓度为5mmol/L时,充分反应30min后 UDMH 去除率可达99.17%;其他条件不变,土壤中 UDMH 初始浓度为300mg/L,催化剂投加浓度为0.4g/L时,反应30min后 UDMH 降解率高达97.18%;相关机理研究发现,单线态氧在降解体系中起主导作用。

摘要： 针对传统核反应堆设计流程中输入构建复杂、参数遍历繁琐以及结果提取与后处理依赖专家经验、自动化程度低等问题,提出基于大语言模型(large language model,LLM)多智能体的核设计智能框架MANDiF-CORCA。该框架以堆芯物理计算程序 CORCA-sim 为求解核心,通过 LangChain与LangGraph构建由工作流控制、任务规划、计算执行、结果提取、图形绘制和总结分析模块组成的多智能体协同系统,实现典型核设计任务的自动化处理。为验证 MANDiF-CORCA 在核设计工作流中的适用性,围绕功率分布提取、慢化剂温度系数计算和控制棒价值分析等任务开展了算例验证。结果表明:所提框架能够完成堆芯程序调用、目标参数提取、非直接输出参数计算及图形化表达,其自动处理结果与人工处理结果一致,并在多轮重复测试中全流程正确率高达86.7%,且最关键模拟计算步骤出错的次数仅占比1.3%,表现出良好的稳定性。该研究验证了大语言模型智能体在核设计流程自动化与辅助分析中的可行性,为核设计从“人工驱动”向“智能驱动”转变提供了技术路径。所开发的 MANDiF-CORCA 框架可服务于教学、研究,并具有一定的工程应用参考价值。

摘要： 为精准快速测量高温气冷堆球形乏燃料元件衰变热功率,基于稳态复合传热理论,提出一种衰变热功率测量方法,构建“钛合金壳体-铜外球壳”测量系统,通过测量温度分布计算热功率。首先,利用有限元仿真软件模拟了0.5~11W 共7种热功率样品的温度分布响应,再结合温度测量计算样品热功率,并采用不同涂层改变发射率以优化系统温度分布。结果显示:测量系统在3h以内达到稳态,与直接量热法相比可有效缩短热功率测量时间;样品表面温度与热功率呈正相关性,在环境温度20℃、各发射率为0.9时,11 W 高功率样品表面温度可达101.53℃。误差分析结果表明:计算功率与设定功率的相对误差均在±2.25%范围内,综合误差可稳定控制在3.26%以内,为乏燃料元件热功率测量提供了一种操作简单、可靠性强的解决方案。

摘要： 针对核设施巡检机器人在复杂放射性环境中路径规划面临的路径不安全和规划效率低的问题,提出一种融合辐射剂量约束的改进 A* 算法引导动态窗口法的路径规划算法(improved A* guided improved dynamic windowalgorithm,IA-G-IDWA)。算法构建全局-局部协同架构,在全局层面,设计归一化辐射剂量代价函数与动态权重启发式函数,使改进 A* 算法生成兼顾路径长度与辐射安全的低剂量引导路径;局部规划层面,引入含辐射惩罚项的多目标评价函数,形成辐射增强型的改进 DWA算法。采用基于前瞻步长的局部目标点选取策略,引导改进 DWA在跟踪全局路径的同时实现平滑、零碰撞的实时避障。通过参数灵敏度分析确定最优权重组合与前瞻步长,在块状与点状障碍物两类场景下,分别设置10、20个动态障碍物进行仿真实验。结果表明:IA-G-IDWA算法能够实现零拐点、零碰撞轨迹,在20个动态障碍物的块状场景下,其路径长度较改进 A* 算法缩短5.87%,累积辐射剂量较传统 DWA算法降低72.50%;在点状离散障碍场景下,其移动时间较改进 DWA算法缩短23.10%,且辐射剂量仅为传统 A* 算法的18.75%。IA-G-IDWA算法在保证路径效率和实时避障能力的同时,有效降低了机器人的累积受辐射剂量。

摘要： 针对传统文档方法在火箭飞行控制系统总体设计中存在语义不一致、迭代效率低等问题,提出基于模型的系统工程(model-based systems engineering,MBSE)的多层次递进式架构设计方法,并开展火箭飞行控制系统架构模型搭建。首先,以系统级利益相关者需求为输入,通过结构化捕获与解构,定义系统上下文与顶层用例,完成系统需求建模;其次,围绕顶层用例开展场景分析,建立活动图模型,完成“功能-行为-结构”映射,构建逻辑架构模型;随后,在逻辑架构基础上,依次开展分系统级至部件级的物理架构建模,形成数字化模型体系;最后,针对物理架构中的多方案选型问题,提出一种基于信息熵变权综合与逼近理想解排序法的架构方案权衡算法,实现对备选方案的主客观权重融合与量化评估。实验结果表明:基于 MBSE 的架构建模方法有效保证了系统需求与逻辑、物理架构之间的可追溯性;所提权衡算法成功决定最优方案,相较于响应延迟最优方案,总质量减轻5%,总功耗降低11.1%,响应延迟仅增加5%,综合贴近度显著提升;相较于质量最轻方案,响应延迟降低12.5%、总功耗仅增加2.6%,且控制精度更优。本研究为复杂航天系统数字化设计与架构权衡提供了可复用的方法参考。

摘要： 针对捷联惯组完成初始对准后其精度会随时间缓慢下降的问题,提出基于自适应滤波的对准精度长时间保持方法。首先,分析引起捷联惯组对准精度降低的误差源,建立捷联惯组初始对准的误差模型;然后,基于捷联惯组初始对准完成后实际速度为零的特点,利用惯组导航解算获得的速度信息构造量测,建立对准误差估计的状态空间模型;最后,针对捷联惯组速度噪声统计特性可能未知而影响保持精度的问题,采用带有量测噪声统计特性实时估计器的自适应滤波计算获得捷联惯组数学平台失准角的估计结果,利用该估计结果对捷联惯组进行数学平台失准角修正,实现对准精度的长时间保持。实验结果表明:经过长达3600s的时间,捷联惯组的航向角误差保持在1.1'以内,俯仰角、横滚角误差分别保持在0.2'、0.3'以内,且当速度噪声统计特性未知或突变时,该方法仍具有较好的稳定性。

摘要： 针对锂离子电池退化过程中存在非线性强、特征复杂以及单一模型泛化能力有限等问题,提出一种基于自适应增强(adaptive boosting,AdaBoost)与集成学习的锂离子电池健康状态(state of health,SOH)预测模型。首先,从电池增量容量曲线和充放电温度曲线中提取幅值、位置和面积等多维特征,构建8类健康因子(health indicators,HIs),并通过 Pearson相关性分析验证其有效性;其次,利用卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)提取局部退化特征,采用双向门控循环单元(bidirectional gated recurrent unit,BiGRU)刻画电池退化动态演化规律,并引入自注意力机制(self-attention mechanism,SAM)增强模型对关键退化信息的感知能力,三者共同构成弱学习器,并通过 AdaBoost集成策略融合为强预测器,从而提升模型预测精度与鲁棒性;最后,在 NASA、CALCE 和 Oxford三组数据集上进行验证。实验结果表明:所提方法具有较高的预测精度和良好的泛化能力,能够准确跟踪电池全生命周期SOH 退化轨迹,并有效降低老化后期误差波动,平均绝对误差和均方根误差分别低至0.002913和0.004146;此外,所提算法在跨数据集迁移场景中,仅需目标电池全部运行数据的10%即可实现对其SOH 的高精度预测。

摘要： 为系统揭示气动伺服弹性对空天飞行器稳定性的内在影响并对其进行有效控制,依次开展了空天飞行器动力学建模、伺服弹性稳定性分析与控制器设计相关研究。首先,建立了包含刚体运动与一阶气动伺服弹性模态的飞行器纵向动力学模型;其次,分析了一阶弹性模态频率对配平状态的影响,进而通过模型线性化研究一阶弹性模态频率对开环特性的影响,发现低频弹性模态会导致系统相位裕度急剧下降,当一阶弹性模态频率为3rad/s时,系统闭环不稳定;最后,针对该失稳机理,设计“极点配置内环与带符号补偿低通 PI外环”控制器,在该控制框架下,闭环系统相位裕度可达39.9°、幅值裕度达到11.57dB。时域仿真结果表明,所提分层控制结构具有良好的鲁棒性,并能有效克服伺服弹性失稳问题。

摘要： 针对无动力滑翔空投无人机在复杂工况下姿态控制鲁棒性不足、多通道耦合抑制能力弱等问题,从飞行动力学建模出发,提出一种基于图神经网络的鲁棒姿态控制方法。首先,建立六自由度刚体飞行动力学模型,定义姿态跟踪误差及动态响应、稳态精度、鲁棒性3类性能评价指标;其次,依据姿态运动学、转动动力学与气动耦合关系,将姿态角、角速度及控制力矩构建为有向图,并设计能够表征固有物理关联与时变耦合特性的节点与边特征;最后,搭建端到端图注意力控制网络,在训练损失中嵌入李雅普诺夫函数递减约束,并对控制量幅值与变化率实施双重限制。基于JSBSim 高保真飞行动力学平台开展多工况仿真,结果表明:标称工况下,控制器对10°俯仰阶跃响应的上升时间为0.72s,超调量为7.2%,三轴稳态误差不大于0.14°,±20%气动参数偏差下三轴通道稳定率为97%~99%;12m/s阵风条件下偏航角最大偏差为10.3°,恢复时间为3.0s,方向舵最大偏转16.8°,未超出物理限制;中度湍流300s飞行过程中三轴姿态保持误差的均方根值不超过0.85°,未出现累积漂移;与 PID、滑模、自抗扰及模型预测控制相比,所提方法在响应速度、超调抑制与复杂工况鲁棒性方面的综合性能更优,可满足无动力滑翔空投无人机的姿态控制需求。