[发明专利]基于神经网络的常用飞行器表面材质识别方法

说明书

本发明涉及一种基于神经网络的常用飞行器表面材质识别方法，包括如下步骤：步骤1：采集多种常用飞行器表面材料的大量漫反射红外光谱；步骤2：对采集的光谱进行预处理；步骤3：按照传统材质检测法对材质进行检测，并对相应材质红外光谱进行标定，建立红外光谱数据与材质匹配模型；步骤4：对数据库红外光谱进行分类；步骤5：将光谱数据进行格式转换，利用神经网络对数据库进行深度学习和训练，建立其神经网络模型；所述神经网络分为输入层和竞争层，网络竞争层的各神经元通过竞争来获取对输入模式的响应机会，最后只有一个神经元成为胜利者；该方法无需样品制备即可外场对样品进行分析，识别的准确率平均达到85%以上。

技术领域

本发明属于材质识别领域，具体涉及一种基于神经网络的航空航天常用飞行器表面材质的识别方法。

背景技术

飞行器材料的范围较广，分为机体材料(包括结构材料和非结构材料)、发动机材料和涂料，其中最主要的是机体结构材料和发动机材料。非结构材料包括：透明材料，舱内设施和装饰材料，液压、空调等系统用的附件和管道材料，天线罩和电磁材料，轮胎材料等。非结构材料量少而品种多，有：玻璃、塑料、纺织品、橡胶、铝合金、镁合金、铜合金和不锈钢等。

20世纪初第一架载人上天的飞机是用木材、布和钢制造的。硬铝的出现给机体结构带来巨大的变化。1910～1925年开始用钢管代替木材作机身骨架，用铝作蒙皮，制造全金属结构的飞机。金属结构飞机提高了结构强度，改善了气动外形，使飞机性能得到了提高。40年代全金属结构飞机的时速已超过600公里。50年代末喷气式飞机的速度已超过2倍音速，给飞机材料带来了热障问题。铝合金耐高温性能差，在200℃时强度已下降到常温值的1/2左右，需要选用耐热性更好的钛或钢。60年代出现3倍音速的SR-71全钛高空高速侦察机和不锈钢占机体结构重量69％的XB-70轰炸机。苏联的米格25歼击机机翼蒙皮也采用了钛和钢。70年代以后越来越多地使用以硼纤维或碳纤维增强的复合材料。铝、钛、钢和复合材料已成为飞机的基本结构材料。

机翼是飞机的主要部件，早期的低速飞机的机翼为木结构，用布作蒙皮。这种机翼的结构强度低，气动效率差，早已被金属机翼所取代。机翼内部的梁是机翼的主要受力件，一般采用超硬铝和钢或钛合金；翼梁与机身的接头部分采用高强度结构钢。机翼蒙皮因上下翼面的受力情况不同，分别采用抗压性能好的超硬铝及抗拉和疲劳性能好的硬铝。为了减轻重量，机翼的前后缘常采用玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)或铝蜂窝夹层(芯)结构。尾翼结构材料一般采用超硬铝，有时歼击机选用硼或碳纤维环氧复合材料，以减轻尾部重量，提高作战性能；尾翼上的方向舵和升降舵采用硬铝。

飞机在高空飞行时，机身增压座舱承受内压力，需要采用抗拉强度高、耐疲劳的硬铝作蒙皮材料。机身隔框一般采用超硬铝，承受较大载荷的加强框采用高强度结构钢或钛合金。很多飞机的机载雷达装在机身头部，一般采用玻璃纤维增强塑料做成的头锥将它罩住以便能透过电磁波。驾驶舱的座舱盖和风挡玻璃采用丙烯酸酯透明塑料(有机玻璃)。前起落架受力较小，通常采用普通合金钢或超硬铝。

飞行器表面材质的识别对飞行器的识别有着重要的意义，然而现有的飞机表面材质识别技术大多需要对该材质进行预处理，操作繁琐，费时费力。因而开发一种快速的、可直接外场测试的方法具有重要意义。

发明内容

为了克服常用飞行器表面材料分类与识别方面的困难，本发明提供一种有效的适用于常用飞行器表面材质的识别方法，该方法可适合光谱数据量较大的情况下进行快速、准确性高的材质分类方法。

为了实现上述目的，本发明是采用如下技术方案实现的：

一种基于神经网络的常用飞行器表面材质识别方法，包括如下步骤：

步骤1：利用近红外光谱仪采集多种常用飞行器表面材料的大量漫反射红外光谱，建立基础数据库；

步骤2：对步骤1采集的光谱进行预处理，

2.1)去除背景噪声：