(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211402193.4 (22)申请日 2022.11.10 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115438556 A (43)申请公布日 2022.12.06 (73)专利权人 北京理工大 学 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5 号 (72)发明人 孟军辉　马诺　岳振江　李文光　 刘莉　 (74)专利代理 机构 北京领创律师事务所 1 1778 专利代理师 沈斌 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/15(2020.01)G06F 16/583(2019.01) G06T 7/00(2017.01) B64F 5/00(2017.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 114417534 A,202 2.04.29 US 2017349 266 A1,2017.12.07 CN 112710539 A,2021.04.27 CN 114720129 A,2022.07.08 CN 111723506 A,2020.09.2 9 孟军辉 等.具有非对称褶皱结构的自生长 软体机器人设计与运动特性. 《兵工学报》 .202 2, 审查员 董显彬 (54)发明名称 柔性充气飞行器结构刚度退化率预测方法、 装置及设备 (57)摘要 本申请涉及飞行器领域， 具体而言， 涉及柔 性充气飞行器结构刚度退化率预测方法、 装置及 设备、 电子设备及计算机可读介质。 该方法包括： 建立第一数据库； 获取待测对象的褶皱区图像； 对待测对象的褶皱区图像进行模态分解； 基于模 态分解得到的多个分解模态与第一数据库中的 基础模态确定出参与模态和每个参与模态的贡 献度； 计算待测对象的总体刚度退化率。 本申请 在载荷未知的前提下， 通过 实际获知的褶皱区形 态， 直接预测充气结构 的刚度退化情况， 无需获 取柔性充气飞行器实际飞行中气动载荷， 解决了 传统方案中柔性充气飞行器实际飞行中气动载 荷难以获取而导致的结构刚度难以预测的问题， 达到了实时预测柔性充气飞行器结构刚度退化 情况的效果。 权利要求书2页 说明书19页 附图6页 CN 115438556 B 2022.12.30 CN 115438556 B 1.一种柔 性充气飞行器结构刚度退化 率预测方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 建立第一数据库， 所述第一数据库为充气结构模型的基本褶皱区几何特征 ‑刚度退化 率关系的基本数据库， 每一个 基本褶皱区几何特 征对应一种基础模态； 获取待测对象的褶皱区图像， 所述待测对象为所述 柔性充气飞行器上的部件； 对所述待测对象的褶皱区图像进行模态分解， 得到多个分解模态和每个分解模态的贡 献度； 基于模态分解得到的多个分解模态与所述第一数据库中的基础模态确定出参与模态 和每个参与模态的贡献度， 所有参与模态均为所述第一数据库中的基础模态， 参与模态的 贡献度根据模态分解得到的分解模态的贡献度获得； 根据各个参与模态的贡献度以及各个参与模态的刚度退化率计算所述待测对象的总 体刚度退化 率。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 获取待测对象的褶皱区图像， 包括： 通过光学传感器拍摄所述待测对象表面的图像； 通过转化矩阵对正拍摄得到的图像； 识别图像中的褶皱区； 对褶皱区池化， 过滤掉细微褶皱区， 得到所述待测对象的褶皱区图像， 其中， 所述细微 褶皱区是由于 工艺与结构线条 形成的。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 对所述待测对象的褶皱区图像进行模态分 解， 得到多个分解模态和每 个分解模态的贡献度， 包括： 基于模态分解得到的分解模态的贡献度将多个分解模态通过线性组合获得的褶皱区 与所述待测对象的褶皱区图像的几何相似律进行比较； 若二者的几何相似律大于或等于预设几何相似律阈值， 则模态分解成功； 记录模态分解得到的分解模态和每 个分解模态的贡献度。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 根据 各个参与模态的贡献度以及各个参与 模态的刚度退化 率计算所述待测对象的总体刚度退化 率， 包括： 将各个参与模态 的刚度退化率进行线性叠加， 其中， 在线性叠加过程中将参与模态的 贡献度作为权 重， 得到所述待测对象的总体刚度退化 率。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 建立第一数据库， 包括： 建立充气结构模型的有限元模型； 对有限元模型定义压力载荷； 批处理调用有限元求 解器， 瞬态求 解在所述压力载荷下的刚度和褶皱区； 根据求解得到的刚度和褶皱区建立所述第一数据库。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 对所述待测对象的褶皱区图像进行模态分 解之前， 所述方法还 包括： 褶皱区图像数字化， 所述褶皱区图像数字化包括： 在空间坐标对图像离 散化； 在幅度上对图像离 散化。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述方法还 包括： 判断所述待测对象的总体刚度退化 率是否超过 预设总体刚度退化 率阈值； 若超过， 则控制所述 柔性充气飞行器改变以下至少之一： 飞行速度、 飞行姿态。 8.一种柔 性充气飞行器结构刚度退化 率预测装置， 其特 征在于， 所述装置包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115438556 B 2数据库建立单元， 用于建立第一数据库， 所述第一数据库为充气结构模型的基本褶皱 区几何特征 ‑刚度退化率关系的基本数据库， 每一个基本褶皱区几何特征对应一种基础模 态； 获取单元， 用于获取待测对象的褶皱区图像， 所述待测对象为所述柔性充气飞行器上 的部件； 模态分解单元， 用于对所述待测对象的褶皱区图像进行模态分解， 得到多个分解模态 和每个分解模态的贡献度； 确定单元， 用于基于模态分解得到的多个分解模态与 所述第一数据库中的基础模态确 定出参与模态和每个参与模态的贡献度， 所有参与模态均为所述第一数据库中的基础模 态， 参与模态的贡献度根据模态分解得到的分解模态的贡献度获得； 计算单元， 用于根据 各个参与模态的贡献度以及各个参与模态的刚度退化率计算所述 待测对象的总体刚度退化 率。 9.一种柔 性充气飞行器结构刚度退化 率预测设备， 其特 征在于， 所述设备包括： 摄像头； 用于执行如权利要求1 ‑7中任一所述方法的柔性充气飞行器结构刚度退化率预测装 置。 10.一种电子设备， 其特 征在于， 包括： 一个或多个处 理器； 存储装置， 用于存 储一个或多个程序； 当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行， 使得所述一个或多个处理器实 现如权利要求1 ‑7中任一所述的方法。 11.一种计算机可读介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 所述程序被处理器执 行时实现如权利要求1 ‑7中任一所述的方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115438556 B 3