基于声发射的载人密封舱撞击源定位技术研究

发布时间：2017-12-10 00:29

  本文关键词：基于声发射的载人密封舱撞击源定位技术研究

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【摘要】：人类的空间活动及星体碰撞等自然现象会产生空间碎片,这些空间碎片环绕在地球周围,威胁着在轨运行航天器的安全。随着空间技术的发展,我国对载人航天的需求逐渐增多,这就要求保障在轨运行载人航天器的安全和宇航员的生命安全。当空间碎片撞击载人密封舱时,有可能击穿舱壁或使其损伤,导致密封舱内气体泄漏,发生危险。空间碎片在轨撞击感知系统中的一项功能是当载人密封舱壁受撞击时,提供撞击源位置,为修复航天器和确保航天员安全提供保障。在众多定位技术中,声发射技术以其被动感知、成本低、可用于大体积被测物体等优点适用于载人航天器撞击源定位问题中。而K近邻算法规则简洁,易行,适用于航天技术中。并且在K近邻算法的基础上可以结合聚类分析及模糊理论提高算法精度。本文的主要研究内容如下:(1)根据区域定位法的基本原理选择适用于本文研究内容的方法,进行载人密封舱撞击源定位实验,对采集到的声发射信号添加扰动产生新的实验信号,研究区域定位算法并将其应用于载人密封舱,得出高精度区域定位结果。(2)在区域定位基础上进一步提高定位精度,将研究对象缩小至小区域内,进行局部撞击源定位实验,得到各小区域内的训练数据和测试数据,运用K近邻算法得到定位结果并进行多种对比,得出结论。同时,针对实验中声发射信号必然存在噪声的问题,进行偏差模拟实验,分析结果,证明在本文的研究中向量距离与几何距离无关。(3)在K近邻算法的基础上,引入聚类分析的理论,得到K均值聚类算法;在K均值聚类算法的基础上,引入模糊理论,得到模糊c均值聚类算法。用三种算法对局部撞击源进行精确定位,分析各参数的选择对K近邻算法的影响;分析待测点位置和信号扰动对定位结果的影响;分析K均值聚类和模糊c均值聚类算法应用于载人密封舱锥段的效果;分析三种算法在实际应用中的优势与劣势。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V528
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本文编号：1272458