技术成果

塔式起重机安全高效运行监控系统研究

面向装备制造业的数字化信息资源平台

基于荧光偏振技术的高通量基因分析仪

高速预检与低速精检车辆超限检测系统

彩色电视成像系统色彩空间分辨力检测装置

面向不同应用场景的多型先进固态储氢材料

针对氢能不同应用场景各自的需求，本成果提出了覆盖绝大多数氢能应用场 景的多型先进固态储氢材料，其中包括低成本镁基复合多相储氢材料，高容量铝 基可逆储氢材料，以及超高容量硼基储氢材料。本成果首次提出了储氢材料中的 双相协同效应和双功能催化储氢相的概念，研发出具有我国资源特色的两个系列 高容量储氢材料；发现了轻金属储氢材料热力学/动力协同调控的临界尺寸效应， 破解了高容量和低温度难以兼容的国际难题，首次实现了镁基储氢材料室温吸放 氢；构筑了新型纳米团簇过渡金属催化剂，增加了催化活性中心，有效降低了氢 与金属作用的动力学能垒，实现了铝氢化物近室温可逆吸放氢，以及硼氢化物高 可逆容量。

高比能长寿命锂/钠离子电池关键材料研究

本成果围绕国际前沿和国家重大战略需求，开展了高能量密度锂/钠离子电 池关键材料体系的研究，其中包括高比能富锂/高钠正极材料，高容量金属锂基/ 钠基、硅基/磷基负极材料以及耐高压耐腐蚀电解液体系。针对高能量密度富锂 正极的容量和电压衰退的难题创新性提出了“氧化还原对”新策略，大幅度抑制 了晶格氧释放，首次实现了700 次循环无衰退最优性能；通过调控富锂材料电导 率（提升四个数量级），首次成功构筑了富锂全固态电池。针对高容量负极枝晶 生长和体积膨胀的问题，构建了亲钠性高、离子电导率高的界面相，使钠补充和 消耗达到准平衡状态，实现了无枝晶的钠均匀沉积；提出硅基负极材料低熔点高 导电第二相的引入，成功实现了高循环稳定性和高倍率性能。

新体制主动光电成像探测技术

针对弹载、机载、车载和星载等平台对远距离、大视场、高分辨率、快速目 标成像及探测的需求，围绕光学相控阵单光子激光三维成像雷达的基础理论、关 键技术及系统集成等开展研究。开发了以光学相控阵和单光子 GM-APD阵列为 核心器件的激光成像雷达，攻克了光学相控阵收发同步异相控制技术，从而取代 传统机械扫描装置，克服机械扫描式激光雷达扫描器件体积大、重量高、扫描速 度慢等不足；突破低信噪比单光子 GM-APD阵列回波信号参数估计技术难点， 实现了对目标的远距离、高分辨率及快速成像；在此基础上，进行系统集成及优 化设计，实现了光学相控阵单光子激光三维成像雷达的小型化、轻量化、集成化。 技术成果可用于战场环境感知、安全边防、地形测绘、无人驾驶、智慧城市等军 民两用领域。

外部射频环境敏感性试验与评估系统

为验证装备在复杂电磁环境下的适应性与生存能力，地面车辆、飞机、舰船 和空间运载器等大型装备的外部射频电磁环境敏感性已成为定型试验必做的鉴 定项目。然而，随着脉内压缩技术的广泛应用，装备在战场面临的外部射频电磁 环境呈现越来越大的占空比，而真空器件的最大占空比只能达到大约 0.12%量 级，如何构建高场强、大占空比的外部射频电磁环境就成为制约外部射频电磁环 境敏感性鉴定试验的关键技术。 外部射频环境敏感性试验与评估系统作为 S/X波段灵巧波形生成设备，基于 相控阵近场聚焦技术，采用可编程外部射频电磁环境数据库高效模拟多种类型的 发射波形，可形成多样化的外部射频电磁环境。配合环境电平监测和 SUT监测 设备以及三维可视化的试验与评估软件，从工程上较好的解决了外部射频电磁环 境敏感性试验与评估这一难题。针对某方舱进行的外部射频电磁环境敏感性试验 验证了所研制的实用化样机可按照GJB8848规定的方法完成SUT的敏感性测试 与评估。该设备也可用作高功率微波武器和电磁防护产品研制过程的灵巧波形生 成与实验平台。

发动机用连接部件生产应用技术

航空、航天、舰艇、车辆等装备的发动机用零部件正朝着“轻量化”、“精密 化”、“薄壁化”等方向发展，本成果针对某型号柴油发动机用连接管壳体生产工 艺稳定性差的缺点，通过熔模精密铸造技术生产试制，并结合计算机数值模拟技 术，对铸件的充型和凝固过程进行模拟分析，预测缺陷，进而优化浇注参数，最 终确定最佳的浇注工艺参数，为高质量连接管壳体的生产提供有力指导；该成果 能有效减少对传统经验设计的依赖性，对新产品的开发生产具有重要的参考价 值。对降低我国大马力发动机用零部件的生产成本，打破国内外技术封锁具有重 要的学术意义及工程应用价值。该部件已经经过首件鉴定，成功装配，现已完成 批量化生产。

军用座舱狭小空间布局人因工效应用研究

本项目根据我国兵器装备对军用座舱狭小空间布局设计科学性与合理性的 需求，针对军用座舱中乘员安全性、可靠性、舒适性和工作绩效等多维度人因工 效优化目标和座舱狭小空间约束的矛盾，创新提出综合乘员生理、心理、行为等 多因素驱动座舱空间布局评估与设计的学术思想，采用实验法与虚拟仿真法结 合、主观测试与客观评估结合的方法，构建了一套较为完备的军用座舱狭小空间 布局设计方法和人因工效评价体系，解决了该领域设计工作中缺乏标准、主观性 强、过度依赖经验等问题，有效提升了座舱乘员的工作效能和座舱系统的人因工 效性能。项目成果已大量应用于兵器装备军用座舱中，在国庆 70周年阅兵、2018 年中国航展、2020年俄罗斯航展中，多款兵器装备座舱使用了本项目研发的座 舱空间布局设计方案。

数控机床智能辅助边缘服务器研发及应用

本项目开发了数控机床的边缘辅助服务器，对数控机床进行信息化赋能，旨 在解决数控机床在全寿命周期的使用和流转过程中的三大痛点：对操作者专业技 能要求高、机床健康状态难以监测、历史故障记录无法追溯。创新提出数控机床 用边缘辅助服务器的方案，针对数控机床复杂机电一体化系统，提出了基于数字 孪生的虚拟调试方法，通过多领域模型描述实体机床，并结合实时虚实映射策略 构建数字孪生模型，实现对数控机床在复杂加工场景下的控制效果保障。该方案 的应用场景主要针对小微制造企业，为其提供远程高效的 G代码编译服务和建 立信息化质量监控机制，实现数控机床故障的实时监测及趋势预测，形成具有高 可信度的历史故障记录信息，以及远程协助操作。攻克了传统数控机床难操作， 难维护的难题，实现了工程化稳定制备数控机床，可以提高生产效率、降低操作 成本、提高设备的可靠性和维护保养水平，从而提升制造业的发展水平和国际竞 争力。

搜救补给无人机

本项目面向搜救与补给方面的需求，当发生自然灾害或安全生产事故时，往 往伴随交通阻断，人员及车辆难以第一时间到达现场。针对群众求助、地震、水 灾、泥石流、火灾、地面救助等警情时，通过无人机对需要救助人员第一时间识 别、定位，并精准投放相关救援物资，从而实现搜救补给任务。本项目通过理论、 虚拟仿真、实物试验研究相结合，形成了具有自主知识产权的软、硬件系统。本 项目研发的无人机立足于国产软、硬件（含处理器等）替代进口产品，用北斗系 统替代 GPS 作为卫星定位系统，具有定点和定航线昼夜空中巡逻、地/水面目标 侦测/识别/追踪、物资运输与精准投放等功能。用于搜索、救援与后勤补给等， 其所用技术、功能和用途还可扩展至边海防巡逻、城市安保巡逻、物流运输、城 市与森林防火、管线巡查、国土普查、地质灾害监控等多方面。

武器装备数字孪生建模与健康管理技术

高端武器装备对可靠性要求极高，但由于其结构功能复杂，故障机理、退化 和失效机理都异常复杂，导致可靠性评估工作困难重重。本项目将数字孪生技术 应用于复杂装备健康管理领域，采用虚实融合、迭代优化的方案，构建复杂装备 数字孪生体，结合机理模型与数据驱动的模型，实现基于运行状态数据的异常检 测、故障诊断和预测、剩余寿命预测等功能，进而完成装备健康状态评估，为维 修决策提供科学依据。 在数字孪生建模方面，采用数据驱动的代理模型技术，对各关键部件建立物 理模型，并利用数据模型作为连接器，将所有子模型组合起来形成整体模型，通 过信息物理融合的方法提高模型的精度；针对高端装备寿命周期长、故障样本稀 缺的问题，研究机理模型和故障注入方法，进而能够基于数字孪生体仿真生成故 障数据和性能退化数据，支持故障诊断和可靠性评估方面的研究工作。 在武器装备故障预测和健康管理方面，本项目重点分析装备及其部件运行过 程中采集的状态时序数据，研究了故障表征参数获取、退化特征获取方法，基于 机器学习、深度学习的故障诊断、预测与可靠性评估方法，以及先进的模型优化 算法，建立了一系列专家知识与数据驱动相结合的健康评估模型，利用海量历史 数据训练和优化模型，取得了良好的评估效果。 在模型和算法研究的基础上，本项目将研究成果转化为具体应用，设计开发 了大数据驱动的典型控制系统故障诊断及预测软件系统。该系统集成了数据采集 与预处理、海量数据存储与管理、离线数据处理、实时数据处理、AI 模型部署 与服务、数据挖掘与智能决策服务，并提供了装备运行状态监测、异常检测、故 障诊断与预测以及可靠性动态预测等功能，能够对武器装备的健康状态进行全 面、综合的评估。

基于区块链的武器靶场试验数据管理平台

本项目针对武器装备靶场试验数据共享难、归集难和管理难等问题，采用分 布式身份标识符、智能合约和分布式安全存储技术，创新提出符合军事领域特定 需求的、基于区块链的武器靶场试验数据管理平台，使用身份标识符 DID与基 于角色的权限控制机制 RBAC 解决承试方、委托方用户的身份管理与权限控制 问题，通过分布式身份标识符协议和数字身份凭证协议共同管理数字身份，构建 身份链，数字身份标识符具有全局唯一、分布式、跨链复用等特点。本项目引入 分布式数据存储技术，将区块链各节点的本地存储信息通过分布式存储的方式存 储在统一数据库中，构建存储链，将武器靶场试验数据分片存储在存储系统中， 各类承试方、委托方用户在获取自己记录的历史数据时需要证明自己的身份，并 通过身份认证和权限管理，从根本上消除越权访问、数据泄露等安全隐患，保障 武器靶场试验数据的防篡改和可溯源目标，为试验数据提供层次化、多模式管理 服务，为提升武器靶场试验数据的管理水平和靶场试验效率提供技术支撑。

基于数字孪生的无人机虚实融合验证技术

数字孪生作为一种新的数字试验手段，是武器装备靶场走向数字化的一个必 然方向。数字孪生采用信息技术将物理世界映射到虚拟数字世界中，借助数据、 模型等模拟物理对象在现实环境中的行为，通过虚实深度融合、交互实时反馈、 数据融合分析、决策迭代优化等手段，可实现对物理实体的客观描述、准确诊断、 精准预测、高效决策。数字孪生和无人机试验考核相结合，可以提高无人机作战 场景下试验考核效率与质量，降低试验风险，压缩试验周期和成本，加速无人机 作战能力形成。近年来，我国高度重视数字经济的发展，产业数字化升级战略正 在推进中，数字孪生技术结合人工智能、5G、区块链等前沿技术与各产业不断 融合深化，有力推动各行业数字化转型的发展，实现智能互联网时代的升级与变 革。数字孪生作为一项关键技术和提高效能的重要工具，需能够有效发挥其在建 模、数据采集、分析预测、虚拟仿真等方面的作用，助推数字化产业化，其行业 应用更是有无限广阔的空间，如可应用于智慧城市、智慧战场、智慧试验场的研 究。

基于深度学习的视觉目标检测、跟踪和测量应用技术

本项目根据国家战略、国内外企业发展在智能制造、城市发展、国防军事等 人工智能领域发展的需求，针对传统的视觉方法受限于手工设计的特征提取器和 分类器，无法应对复杂场景和变化环境等问题，着力于开发一种基于深度学习的 视觉目标检测和测量算法，以提高目标检测的准确性和测量的精确性。通过建立 基于深度学习的关键点检测模型对传统的各类型服装进行智能化尺寸测量，解决 机器视觉在传统服装智能检测和测量精度不足、速度较慢等技术难点，纯视觉算 法对服装中的瑕疵进行快速检测及预警，并进行自动分类和统计，实现了服装厂 质检部门的智能化发展。此外，在国防军事领域，本项目研究小型无人机在受限 于较小的重量尺寸，有效载荷轻，续航能力有限，难以装载较重、功耗较大的设 备的情况下，利用视觉图像传感器与机载图像处理器实现智能化的对地目标的快 速精准定位与远程打击，联合目标检测与多跟踪算法，通过模型量化、CUDA编 程、TensorRT加速等方式提升其在 Jetson NX上的推理速度，实现 60HZ高速处 理速度。