航空发动机状态监控和预测性维护应用研究

作者： 廖鹏程   李昂   王骁   来源： 测控技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 特征提取   深度学习   健康管理   剩余寿命预测   故障预测  

描述： 为了深化飞参数据的应用价值，通过研究发动机转动件故障预测、剩余寿命预测以及气路健康等，为发动机保障决策和预测性维护提供参考。采用经验模态分解(EMD)结合相对向量机(RVM)、灰度模型(GM)用于发动机转动件、气路监测的状态监控和故障预测，选取波音某型飞机故障数据验证了模型的准确性，平均绝对百分比误差(MAPE)能达到8.46%;采用卡尔曼滤波(KF)结合梯度提升决策树(GBDT)的方法对数据进行降噪并预测剩余寿命，通过美国国家航空航天局(NASA)的航空发动机仿真数据集验证了模型能达到91.3%的准确率；采用核主成分分析(KPCA)结合深度置信网络(DBN)的方法建立发动机气路健康监控模型，经过大量QAR数据验证和测试，预测相对误差为0.43%。针对基于数据挖掘的航空发动机故障诊断算法开展研究，设计了相应的算法，开展了实验验证，通过有效的数据预处理和模型参数调节，使得故障诊断性能达到较高水准，为航空发动机的预测性维护提供了重要参考。

基于统一网络架构的多模态航空影像质量评价研究

作者： 闫婧   武林伟   刘伟杰   韩如雪   来源： 现代电子技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 无参考模型   特征提取   卷积神经网络   特征融合   多模态数据   深度学习   网络结构   影像质量评价  

描述： 高质量无人机航空影像是目标检测、分析、识别的重要前提条件，但各类传感器成像机理不同，质量影响因素多样，往往需要根据不同模态数据的特性设计不同的网络模型，从而大大增加了质量评价算法在无人机上的应用难度。针对这一问题，提出一种基于统一网络框架的无参考多模态影像质量评价模型，通过自适应地学习图像块内部的局部特征与图像块之间的相互关系，完成空间维度上的全局信息融合和时间维度上的时序信息融合，实现对多种模态影像数据的质量评估，进而快速有效地监测筛选采集数据的质量，提高有效数据采集效率。实验结果表明，该方法在多种模态的影像数据质量评价上具备泛用性和有效性。

基于航空单目相机的目标定位技术

作者： 王鑫   李玉芳   任航   韩松伟   刘立刚   孙明超   宋策   来源： 中国光学(中英文) 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 特征提取   特征匹配   目标定位技术   姿态  

描述： 为了提升无人机机载光电吊舱在特殊工况条件下的自主侦察能力，本文结合实际工程项目研发了适用于机载光电吊舱的目标定位技术，并在嵌入式GPU(Graphics Processing Unit，型号为Jetson-TX2i)上实现了功能验证。首先，提出一种改进的SURF(Speeded Up Robust Features)算法与GPU加速数字图像处理方案，对不同焦距下获取的两幅图像进行实时特征检测与匹配。接着，利用几何交比不变性校正图像边缘畸变特征点的位置信息。最后，使用最小二乘法估计目标深度信息并结合四元数空间模型确定目标姿态信息，从而实现目标定位。实验结果表明，改进的SURF算法在特征匹配方面，精度和速度都优于经典的SURF算法。若角点特征位置误差控制在一个像素以内，深度误差不超过2%，方位角、俯仰角和滚转角的角度误差分别小于4°，5°和2°，这一误差满足机载光电吊舱的目标定位准确性需求。此外，处理一组（两帧）分辨率为1080P的图像，利用GPU加速可以将处理时间提升至74 ms，这一速度满足机载光电吊舱数据处理的实时性需求。

考虑不确定性的航空发动机燃油计量组件典型故障仿真与特征分析

作者： 朱赟   徐瑀童   唐皓   朱昕昀   来源： 科学技术与工程 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 燃油计量组件   不确定分析   特征提取   AMESim  

描述： 燃油计量组件(fuel metering unit, FMU)是航空发动机的核心部件之一，其工作性能的优劣直接影响到发动机整体的安全性和可靠性。因此开展燃油计量组件的仿真建模和故障诊断研究，是航空发动机健康管理技术的重要内容，具有重大研究价值。以某型燃油计量组件为研究对象，基于AMESim建立其仿真模型，考虑系统工作过程中出现的不确定因素，使用基于概率的方法度量系统不确定性，进行不确定性传播。提取计量活门滑阀位移和伺服阀控制电流，建立速度增益曲线表征组件整体工作性能，针对故障特征的不确定性，基于受试者操作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线提出了故障特征评估方法，定量评价故障特征对于故障诊断的潜力。

基于特征定位的航空航天制孔多视测量拼接方法

作者： 王嘉瑞   崔海华   史建猛   高凯元   国荣辉   来源： 应用光学 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 特征提取   点云配准   孔检测   三维重建  

描述： 为满足航空航天大部件对制孔质量的数字化原位检测需求，提出一种基于特征板的制孔多视点云拼接方法，实现孔壁完整三维形貌重建与检测。分析制孔多视检测的需求，提出采用特征定位板辅助的多视点云配准方法。介绍了内角不等四边形特征板的设计与相应的点云分割、识别算法。说明基于特征自定位的多视点云拼接及参数提取方法。结合机械臂搭建实验平台，对常用钛、铝及复合材料的试件模拟原位检测，结果显示各平均误差分别为0.011 mm、0.034 mm、0.041 mm，验证了配准算法的可靠性；并对比传统单视与该方法检测结果，体现该方法的鲁棒性。

基于航空发动机工况的叶尖间隙智能预测方法

作者： 杨阳   张建超   项洋   陆海鹰   来源： 航空动力学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 叶尖间隙   特征提取   机器学习   零维仿真   空气系统  

描述： 问题，通过机器学习模型对发动机工况参数进行特征提取，利用有效特征求解传热问题的边界，从而实现基于发动机工况参数快速预测实时叶尖间隙。机器学习模型的十折交叉验证集的平均准确率为98.9%，叶尖间隙模型的验证误差为4.3%，得到了不同工况下的叶尖间隙计算结果和冷气流量大小变化规律，计算耗时小于0.03s。

基于sMLD特征的远红外航空图像配准算法

作者： 郭璠   李小虎   朱洪   唐琎   来源： 红外与毫米波学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空图像   特征提取   图像配准   特征匹配   远红外  

描述： 航空场景下的远红外图像迫切需要准确、鲁棒、快速的特征描述与自动配准方法。由于已有的多重线型描述符MLD特征存在“特征孤岛”和“尺度变换受限”的问题，因此针对远红外航空图像的配准问题，文章提出了一种聚合特征点以及线型描述符分段统计的特征描述方式，即sMLD特征。结合sMLD特征相互连接构成网状拓扑结构的特性，还提出了一种由粗到细的分支加速匹配算法RF/BA。其中，RF/BA粗匹配充分利用拓扑图的结构，通过局部寻优算法提高匹配的效率。RF/BA精匹配利用最小外接凸四边形原则和GMS校验原则，提升配准精度。实验结果表明，与已有的几种代表性配准方法相比，所提方法在配准精度和时间开销方面均具有更好的性能。

基于关键点检测的航空发动机螺栓安装缺陷自动化检测方法

作者： 辛佳雯   王睿   谢艳霞   孙军华   来源： 仪器仪表学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 关键点检测   深度学习   双目立体视觉   缺陷检测  

描述： 针对航空发动机螺栓存在背景复杂、目标小、且精细特征不明显的问题，本文研究了一种基于关键点检测的航空发动机螺栓安装缺陷的自动化检测方法。首先设计了基于Faster RCNN和改进CPN（attention deformable convolution-cascaded pyramid network， AD-CPN）的级联卷积神经网络，实现了图像中螺栓及二维关键点的检测，可判断该螺栓是否脱落、漏装。为进一步检测螺栓的三维安装缺陷，通过欧式距离选择策略对已检测出的关键点进行双目匹配、筛选以获得检测点对，最后对检测点对三维重构，并计算出螺栓的实际长度，从而判断螺栓是否错装。实验结果表明，相较于CPN，AD-CPN的mAP、AP50、AP75分别提升了2.9%、3.3%、4%；螺栓测量长度的相对平均误差约为3.0%，可见该方法具有较高的缺陷检测准确率，有效保障了航空发动机的安全运行。

多头注意力驱动的航空高速轴承故障诊断方法

作者： 王兴   张晗   朱家正   林建波   杜朝辉   来源： 振动与冲击 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 多头注意力   航空轴承   故障诊断   深度学习  

描述： 模块对原始振动信号进行特征提取；然后引入多头注意力模块，使网络同时注意并融合不同表示子空间的信息以提高故障特征的显著性水平；最后利用全连接模块和Softmax分类器对提取的特征进行高速轴承故障诊断。试验

基于Transformer的航空目标检测算法

作者： 季长清   高志勇   秦静   汪祖民   来源： 无线电工程 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 倾斜目标   Transformer   深度学习   航空检测  

描述： 像中倾斜目标的检测任务。首先，为了避免深度卷积神经网络带来的网络退化等问题使用Transformer结构搭建特征提取网络；其次，针对密集地、小尺度图像目标的问题，采用多尺度特征融合的方法提升检测效果