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基于数据驱动的水面无人艇自主避障系统研发

基于数据驱动的水面无人艇自主避障系统研发

作者：李光泽集美大学

学位级别：硕士

随着科学技术的发展,水面无人艇在军工、救援和检测等不同场景下的应用需求越来越多,其中自主避障技术作为水面无人艇的关键技术之一,拥有保障无人船艇航行安全的支柱特性。但是,现有无人艇航迹控制研究主要采用动力学数值模拟的研究方... 详细信息

随着科学技术的发展,水面无人艇在军工、救援和检测等不同场景下的应用需求越来越多,其中自主避障技术作为水面无人艇的关键技术之一,拥有保障无人船艇航行安全的支柱特性。但是,现有无人艇航迹控制研究主要采用动力学数值模拟的研究方法,但该动力学模型的建立、运行及后处理存在不确定性,因此本文基于数据驱动的方法研究水面无人艇自主避障技术,并研发相应的自主避障系统,实验结果表明所研发的自主避障系统可较好完成无人艇自主航行。论文的主要工作包括:(1)研究基于动态窗口法的路径规划算法。针对现有规划算法轨迹平滑性不足和操作实用性差的问题,首先通过历史航行数据辨识了船舶Fossen模型内部参数值;然后分别对近海水域船舶避障要求分析得出航行约束条件并结合感知系统得到水域干扰因素,并通过距离自适应和船舶会遇态势调整了目标函数的相关权值;最后仿真模拟证明了改进算法的安全性和有效性。(2)研究基于无模型自适应控制的航迹控制算法,实现对内容(1)所得出的规划路径进行航迹控制。首先,将内容(1)的基础上通过改进的视线制导法优化了拐点横漂的问题;然后,分别设置航向及航速的无模型自适应预测控制算法输出舵机及航速所需变化的脉冲宽度调制波值对航迹控制,并理论验证了制导算法和控制算法的稳定性;最后,分别通过存在有色干扰和无干扰的阶跃跟踪仿真验证了所提算法的控制情况,结果表明所提算法相较于原始算法有着更好的控制性能。(3)研究无人艇自主避障算法,开发水面无人艇自主避障系统。结合(1)和(2)所提到的路径规划算法及航迹控制算法形成无人艇自主避障算法,并设计了自主避障系统整体方案。为了自主避障提供数据输入和监控端数据显示,利用惯导、电池管理系统、毫米波雷达和双目摄像头搭建了水面无人艇感知与定位模块。建立了基于STM32H743核心控制板的自主避障系统,包括系统流程和软件架构。(4)开展无人艇控制特性与自主避障试验,对所研发技术及系统进行验证。首先,结合水域环境和避障系统各个模块在样艇上开展无人艇控制特性验证;然后,基于无人艇控制特性试验,得到了无人艇稳态性能和动态性能为自主避障实验得出参数选取范围;最后,开展了障碍物遮挡下的无人艇自主避障实验。实验结果表明所建立的无人艇自主避障系统可安全躲避障碍物到达目标点位。

关键词：小型无人水面艇无模型自适应预测控制动态窗口法避障系统

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电驱系统瞬态NVH特性分析与实验研究

振动．测试与诊断 2024年第3期44卷 551-559,622页

作者：黄修鹏郑光泽李晓峰唐元斌重庆工信职业学院轨道交通学院重庆401233 重庆理工大学车辆工程学院重庆400054 重庆德音科技有限公司重庆400050 招商局检测车辆技术研究院有限公司重庆401329

为了研究新能源汽车电驱系统的振动噪声特性,构建了电驱系统结构有限元模型,并施加相应的电磁力和轴承力,分析了电驱系统加速工况的振动噪声。首先,通过永磁同步电机的二维瞬态场分析,得到稳速工况点作用于定子齿的电磁力;其次,应用多... 详细信息

为了研究新能源汽车电驱系统的振动噪声特性,构建了电驱系统结构有限元模型,并施加相应的电磁力和轴承力,分析了电驱系统加速工况的振动噪声。首先,通过永磁同步电机的二维瞬态场分析,得到稳速工况点作用于定子齿的电磁力;其次,应用多体动力学分析得到电驱系统各稳速工况的轴承力;然后,提取稳速工况下电磁力和轴承力的主阶次激励,并用三次样条插值得到各阶次的瞬态激励力,进行电驱系统加速工况的振动噪声分析;最后,对比分析了半消声室台架实验结果与仿真结果。研究表明,综合考虑电磁激励和机械激励,并通过插值拟合成瞬态激励的方法能有效地预测电驱系统瞬态噪声-振动-声品质(noise vibration and harshness,简称NVH)特性。

关键词：电驱系统瞬态噪声-振动-声品质特性多体柔性动力学

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集成学习框架下的车辆跟驰行为建模

哈尔滨工业大学学报 2024年第3期56卷 46-55页

作者：李立李仕琪徐志刚李光泽汪贵平长安大学电子与控制工程学院西安710064 长安大学信息工程学院西安710064

为了提高复杂行驶环境下车辆跟驰行为预测精度,提出了一种集成学习框架下融合理论驱动模型和数据驱动模型的车辆跟驰行为建模方法。基于stacking集成学习框架,选择理论驱动的智能驾驶模型(IDM)、考虑车辆队列和周围行驶条件因素的数据... 详细信息

为了提高复杂行驶环境下车辆跟驰行为预测精度,提出了一种集成学习框架下融合理论驱动模型和数据驱动模型的车辆跟驰行为建模方法。基于stacking集成学习框架,选择理论驱动的智能驾驶模型(IDM)、考虑车辆队列和周围行驶条件因素的数据驱动的长短时记忆(LSTM)网络和门控循环单元(GRU)网络作为跟驰行为特征的一级学习算法,选择3种线性和8种非线性回归方法作为备选二级学习算法来融合一级学习器的输出特征。通过对比使用实际车辆轨迹数据计算的模型预测精度,确定了最优模型。研究结果表明:包含车辆队列和周围行驶条件变量的数据驱动跟驰模型比IDM模型的预测精度更高;多数情况下采用非线性二级学习算法的融合跟驰模型的预测精度高于IDM模型、数据驱动跟驰模型以及采用线性二级学习算法的融合跟驰模型;分别采用GBRT回归和随机森林回归作为二级学习算法的IDM-LSTM-stacking模型和IDM-GRU-stacking模型具有最高的预测精度;外界干扰下的融合跟驰模型稳定性优于单一的理论和数据驱动跟驰模型。集成学习为驾驶行为建模提供了新方法。

关键词：交通工程跟驰模型集成学习理论驱动模型数据驱动模型

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复制型HBV转基因小鼠遗传稳定性研究

中国生物工程杂志 2008年第5期28卷 17-21页

作者：孔祥平吴庆洲罗显荣胡莲美李秀梅易学瑞佟明华周军辉刘光泽解放军第458医院全军肝病中心转基因工程室广州510602

目的：提高复制型HBV转基因小鼠的遗传稳定性。方法：应用回交传代及双杂交育种法，经荧光定量PCR、ELISA和化学发光法研究HBV基因在小鼠体内的复制与表达。结果：HBV转基因小鼠已稳定传至第23代，血清HBsAg达4122．31±2044．74IU／ml... 详细信息

目的：提高复制型HBV转基因小鼠的遗传稳定性。方法：应用回交传代及双杂交育种法，经荧光定量PCR、ELISA和化学发光法研究HBV基因在小鼠体内的复制与表达。结果：HBV转基因小鼠已稳定传至第23代，血清HBsAg达4122．31±2044．74IU／ml，93．93％的转基因小鼠血清HBVDNA达10^4-10^4copies／ml，表达复制水平较早期有显著提高并稳定传代；雌雄小鼠之间表达水平无显著性差异。结论：该转基因小鼠经过培育传代，已成为一个高表达且遗传稳定的复制型HBV小鼠模型。

关键词： HBV转基因动物培育复制稳定性

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HCV人鼠嵌合体模型的制备初探

实用预防医学 2010年第10期17卷 2088-2090页

作者：周笛刘光泽范沛顾为望南方医科大学实验动物中心暨比较医学研究所广东广州510515

目的为制定人鼠嵌合HCV感染小鼠模型做初步研究。方法将人骨髓干细胞,经肝脏对KM小鼠胎鼠,每只移植1×106人骨髓干细胞。用放射免疫法对移植小鼠肝脏中的甲胎蛋白进行免疫组织化学检测,分析人肝细胞在小鼠体内生长情况。结果移植后五周... 详细信息

目的为制定人鼠嵌合HCV感染小鼠模型做初步研究。方法将人骨髓干细胞,经肝脏对KM小鼠胎鼠,每只移植1×106人骨髓干细胞。用放射免疫法对移植小鼠肝脏中的甲胎蛋白进行免疫组织化学检测,分析人肝细胞在小鼠体内生长情况。结果移植后五周内可检测到甲胎蛋白。结论将人骨髓干细胞移植小鼠肝脏内能够存活并分化成肝细胞。

关键词： HCV 人鼠嵌合甲胎蛋白

乙型肝炎病毒转基因小鼠中外源基因整合的检测

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镇江医学院学报 2000年第2期10卷 222-224页

作者：贾彦征刘光泽熊一力王洪敏王添章张宜俊邵启祥中国人民解放军传染病中心广东广州510602 镇江医学院微生物学教研室江苏镇江212001

目的 :了解乙型肝炎病毒DNA序列在乙型肝炎病毒转基因小鼠中的整合情况。方法 :用头尾相接的乙型肝炎病毒全序列基因 ,通过原核显微注射法产生转基因小鼠 ,用C区特异性引物扩增鼠尾DNA检测整合 ,对其中 10只阳性鼠的扩增产物测序。结果 ... 详细信息

目的 :了解乙型肝炎病毒DNA序列在乙型肝炎病毒转基因小鼠中的整合情况。方法 :用头尾相接的乙型肝炎病毒全序列基因 ,通过原核显微注射法产生转基因小鼠 ,用C区特异性引物扩增鼠尾DNA检测整合 ,对其中 10只阳性鼠的扩增产物测序。结果 :12 8只仔鼠中 ,14只整合阳性。对 10只阳性鼠测序 ,9只与所转基因序列完全相同 ,1只在173 9、1740位缺失两个碱基。结论 :外源乙型肝炎病毒基因确实整合至小鼠基因组 ,多数为正常整合 ,但也存在缺失整合。

关键词：转基因小鼠乙型肝炎病毒整合乙型肝炎

HBsAg特异性CTL诱发HBV转基因小鼠肝损伤的实验研究

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上海实验动物科学 1999年第1期19卷 8-10页

作者：张宜俊刘光泽王洪敏吕丽春章谷生中国人民解放军传染病中心空军广州医院肝病研究所

用ＨＢｓＡｇ特异性细胞毒性Ｔ淋巴细胞（ＣＴＬ）给ＨＢＶ转基因ＩＣＲ小鼠过继性输注，通过肝组织病理学和免疫组化观察，发现其能诱发类似急性肝炎病变，提示抗原特异性ＣＴＬ在ＨＢＶ抗原所引起的宿主细胞免疫应答而导致肝细胞损伤... 详细信息

用ＨＢｓＡｇ特异性细胞毒性Ｔ淋巴细胞（ＣＴＬ）给ＨＢＶ转基因ＩＣＲ小鼠过继性输注，通过肝组织病理学和免疫组化观察，发现其能诱发类似急性肝炎病变，提示抗原特异性ＣＴＬ在ＨＢＶ抗原所引起的宿主细胞免疫应答而导致肝细胞损伤的过程中有作用。

关键词：转基因 HBsAg 肝损伤乙型肝炎病毒

乙型肝炎病毒转基因小鼠外源基因的复制和传代稳定性观察

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实验动物科学与管理 2001年第1期18卷 1-3页

作者：刘光泽贾彦征王洪敏熊一力广州空军医院全军传染病中心转基因工程室广州510602

目的 :研究乙型肝炎病毒 (HBV)转基因小鼠外源基因的复制、传代稳定性。方法 :通过nest PCR和Southern分子杂交等检测方法 ,对 48#、87#、90 #三个系列中各 15只整合阳性小鼠定期进行血清中HBVDNA存在情况以及对各系列繁育F1 F5 代小... 详细信息

目的 :研究乙型肝炎病毒 (HBV)转基因小鼠外源基因的复制、传代稳定性。方法 :通过nest PCR和Southern分子杂交等检测方法 ,对 48#、87#、90 #三个系列中各 15只整合阳性小鼠定期进行血清中HBVDNA存在情况以及对各系列繁育F1 F5 代小鼠外源基因整合传代进行检测。结果 :各系列转基因鼠血清都有HBVDNA存在 ,并以 1月龄时血清中HBVDNA阳性率最高 ,但随月龄改变 ,其DNA阳性率也变化 ,并存在系列、个体及月龄上的差异。结论 :HBV基因可在转基因小鼠体内复制、传代 ,且目前已稳定传至第五代 (F5 )。

关键词： HBV转基因鼠复制传代稳定性乙型病毒性肝炎

慢病毒载体介导的绿色荧光蛋白转基因小鼠的制备

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中国比较医学杂志 2010年第10期20卷 73-74页

作者：李秀梅刘光泽黎经纬陈媚娟陈文吟周军辉孔祥平中国人民解放军第458医院全军肝病中心

目的以携带绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)的慢病毒为载体,制备转基因小鼠,建立慢病毒介导的转基因动物制备技术平台。方法慢病毒表达载体FUGW与ViraPowerTM Lentiviral Packaging Mix(1∶2)混合,用LipofectamineTM 2000转染293FT细胞。包装出的病毒经浓缩后以293T细胞测定病毒滴度。采用受精卵卵周隙显微注射的方式制备转基因小鼠。出生小鼠以PCR及荧光体视显微镜下镜检的方式进行鉴定。结果包装出的慢病毒经浓缩后滴度可达108IU/ml。F0代小鼠GFP PCR阳性率为70.27%(26/37)。荧光体视显微镜下观察荧光小鼠所占比例F0代为65.22%(15/23),F1代为55%(11/20),荧光强度两代个体相当。结论制备出携带GFP的可传代的转基因小鼠,建立了慢病毒载体介导的转基因小鼠制备技术平台。

关键词：慢病毒载体绿色荧光蛋白转基因小鼠