航天应用数学发展基金项目指南

1、航天应用数学发展基金项目指南1、飞行器材料损伤传感信号的特征分析和损伤模式识别研究内容：基于声发射技术的飞行器复合材料损伤检测试验中，声发射信号的信噪比低、损伤模式标记困难。针对声发射信号的信噪比低，研究复合材料损伤模式的高效特征提取方法；针对损伤模式标记困难，研究损伤模式智能辨识方法，实现损伤模式智能识别和全波形损伤辨识功能。技术指标：基于聚类方法实现复合材料传感信号的损伤模式识别功能，通过平方和判定准则和轮廓系数判定准则判定的最优聚类个数相差不超过25%（以平方和判定准则为基准）；构建特征识别和提取模型，针对声发射时域信号，实现特征辨识功能和高性能全波形损伤辨识算法。研究周期：2019年4

2、月2020年4月研究经费：15万完成形式：研究报告、算法工作模式：不限发布方式：公开发布技术联系人:王础联系方式：2.基于灵敏度分析的飞行器结构应力约束优化设计高效求解算法研究研究内容：针对飞行器结构系统的轻量化设计需求和强度指标限制，研究受应力约束的最小化质量拓扑优化问题的高效求解算法，解决现有应力优化算法中灵敏度求解复杂、优化效率低的问题，实现对结构应力灵敏度的精确或近似高效求解，并结合数值分析与有限元方法，形成相应的拓扑优化算法程序，完成对典型工程结构问题的数值验证。技术指标：要求高效求解算法得到的结构应力灵敏度求解误差不大于5%，且对于优化问题具有较好的一致收敛性；与现有应力优化算法相

3、比优化效率提高30%以上，且能够结合有限元软件实现千万级以上自由度模型的优化。研究周期：2019年4月2020年4月研究经费：15万完成形式：研究报告、算法、软件/程序工作模式：不限发布方式：公开发布技术联系人：王凤敏联系方式：3基于实飞数据的气动模型统计分析方法研究研究内容：针对实飞气动模型与仿真模型存在差异的问题，采用数据统计和分析的方法，利用实飞遥测数据对气动模型进行修正，分析阻力偏差的主相关因素，并对差量进行估计，评估参数可能的误差均值和散布范围，证明修正方法的可信性。进一步可在修正后的气动模型基础上，开展推阻模型修正工作，以此来修正发动机地面试车模型的误差，给出更为精确的推力模型和油

4、耗模型。技术指标：具备对升力系数、阻力系数及升阻比进行修正的功能；提供估计结果的误差范围；升力系数估计误差小于8%，阻力系数估计误差小于8%，升阻比估计误差小于5%。研究周期：2019年4月2020年4月研究经费：15万完成形式：研究报告、算法工作模式：不限发布方式：公开发布技术联系人:侯健联系方式:4复杂规划约束表达方法与快速求解算法研究研究内容：任务规划约束条件采用文字表达方式并代码实现时存在逻辑不清晰、代码易实现错误及难以快速求解的问题。针对现有研究不能建立有效问题表述模型的不足，研究任务规划约束条件的数据化表达方法（如知识图谱、形式化语言等），建立要素约束模型进行问题描述，并在此基础上

5、研究多约束条件下的航迹快速求解算法。需要解决的问题如下：已知航区中存在若干位置修正区和高度修正区，在满足给定的多约束条件下，找到一条能从起始点快速到达终点的航迹，且该航迹经过的位置修正区和高度修正区总数量最少。需要考虑的约束条件包括：位置修正区正常进入的位置和高度误差约束，高度修正区正常进入的位置、高度误差及离地高度约束，转弯半径约束，任务点距离约束，爬升能力约束等。技术指标：要求实现任务规划约束（不低于50个约束）的数据化表达并可以存储；考虑至少5类不同约束及其相关变量之间的关系；在此基础上的航迹快速求解时间相对采用此方法前提升1倍。研究周期：2019年4月2020年4月研究经费：15万完成

6、形式：研究报告、算法工作模式：不限发布方式：公开发布技术联系人：王凤敏联系方式：5.基于飞行器舱体三维热模型的偏微分方程逆问题高效算法研究研究内容：针对外表面存在对流加热、内表面存在辐射及对流换热的飞行器舱体三维热传导模型，在热物性确定的情况下，已知长时间加热舱体表面若干测点温度变化历程，求解舱体外表面对流加热热流，并形成相应的高效算法。技术指标：要求舱体外表面加热热流具有三维特性，舱体结构传热具有三维特性；舱体为多层材料，热传导模型要求考虑材料界面的接触热阻问题；舱体内表面若干测点温度历程为离散点的形式；在满足求解出的热流与输入的热流误差小于5%的前提下，要求：内表面测点数量不超过100个；

7、温度数据时间间隔大于0.1s；对测点位置要求最低；百万级传热计算网格数量的求解时间在1个月内。研究周期：2019年4月2020年4月研究经费：25万完成形式：研究报告、算法工作模式：不限发布方式：公开发布技术联系人:王础联系方式：6复杂燃烧反应的高效算法研究研究内容：化学反应计算是燃烧数值模拟非常重要的一个环节，其求解效率直接影响到数值模拟的效率和并行的负载均衡，需要设计高效的化学反应积分算法。此外，燃烧化学反应涉及的组分和反应方程多，数值求解计算量大，需要采用计算奇异摄动法、准稳态假设法等对系统中的准稳态组分进行辨别，这些组分的浓度通过代数方法进行求解，从而达到简化反应网络的目的。基于燃烧反

8、应系统，研究化学反应的积分算法，实现特定初始条件（压力、温度、浓度）和时间步长（dt）下的物理量求解；重点开展反应系统存在较大刚性情况下的积分算法研究；针对求解算法，编写相应的程序代码。针对燃烧数值模拟的需求，开展基于平衡假设的准稳态组分浓度的求解算法研究；忽略高阶项，采用线性化的方程组，实现准稳态组分浓度的高效求解；编写程序用于自动生成准稳态组分的求解代码。技术指标：根据给定的反应系统和初始条件，实现积分过程的高效求解；计算效率相比DVODE提高5倍以上；稳态组分求解的程序具有较强的通用性，能根据输入的反应系统和选择的准稳态组分，自动生成准稳态组分的求解代码；计算效率比迭代法提高2倍以上。研

9、究周期：2019年4月2020年4月研究经费：25万完成形式：研究报告、算法及程序代码工作模式：不限发布方式：公开发布技术联系人：王础联系方式:7典型场景下红外成像导引头工程性能评估方法研究研究内容：红外成像导引头性能与目标、场景、干扰机自身工作参数密切相关，需要综合各方因素运用适当的评估方法进行综合分析才能全面、准确、客观的评价红外成像导引头性能。研究典型的基于数据、模型、专家知识的评估方法，开展层次分析法、模糊综合评判法、人工神经网络评估法、基于ADC方法等评估方法的研究，并对不同的评估方法性能进行对比分析。针对输入的导引头评估指标体系，输出每个指标对最终性能的影响权重及最终性能等级；针对

10、不同评估手段（仿真、实测）和不同研制阶段获得指标数值进行综合评估，建立相应的数学模型及软件。技术指标：要求评估置信度（模型计算值与实际测试值对比）大于80%;实现3类性能指标评估，包括探测性能、抗干扰性能和捕获性能；提供至少4类评估方法。研究周期：2019年4月2020年4月研究经费：15万完成形式：研究报告、算法工作模式：不限发布方式：公开发布技术联系人：王佳佳联系方式：8基于FPGA实现的新型安全防护技术研究研究内容：研究基于Camellia算法标准的新型安全防护方案及其FPGA硬件实现，并针对FPGA效率优化技术进行研究，提升方案运行效率；同时研究Camellia算法的智能防护模式协同切

11、换技术，通过接受端灵活高效切换防护模式，适用于不同应用场景；开展FPGA实现自检测技术研究，支持FPGA实现的正确性自检测。技术指标：要求在同等安全性下，提升核心Camellia算法FPGA效率不低于常规实现的10%;支持多种防护模式切换过程中，接受端自动接通切换防护模式。研究周期：2019年4月2020年4月研究经费：15万完成形式：研究报告、算法工作模式：不限发布方式：公开发布技术联系人:范国超联系方式：9.基于过程数据的型号软件质量多维评价模型研究研究内容：梳理型号软件研制过程数据管理与工程管理的现状，对整个型号软件研制过程的各类数据进行数学抽象，收集体现型号软件研制质量的各种数据字段，

12、建立合理、适用、高效的数学模型。以相关国军标为基准，研究型号软件多维质量评价模型，从系统与配置项两个层次对型号软件进行全面质量评价，同时对软件研制人员能力进行综合评价，建立型号软件质量预警模型与过程监控分析模型对型号软件进行预警监控。研究软件过程质量数据与软件评价数据之间的数据关系，客观体现软件过程数据对质量模型各项指标的影响关系，精准评价型号软件的软件质量，保障型号软件研制稳定性，最终实现型号产品质量的持续改进。技术指标：软件过程数据元模型覆盖软件研制整个过程，包括系统设计、需求分析、概要设计、详细设计、编码实现、单元集成测试、验收测试以及第三方测试等，数据来源囊括软件研制工具集合，包括项目管理、需求管理、计划管理、配置管理、测试管理、缺陷管理等，软件数据元模型数量不少于30项；软件质量评价模型符合相关国军标要求，评价层次至少从系统与配置项两个视图层级体现，评价内容包括文档质量评价、代码质量评