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基于视觉与惯导的掘进机组合定位方法

煤炭科学技术 2024年

作者：万继成张旭辉杨文娟张超董征杜昱阳雷孟宇陈鑫杨骏豪西安科技大学机械工程学院陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室

针对煤矿井下掘进机单一位姿测量方法导致的掘进机位姿精度低、测量稳定性差的问题，提出了一种基于视觉和光纤惯导的掘进机组合定位方法。以固定在巷道顶板上的三激光指向仪作为特征目标，构建了基于三激光标靶的掘进机机身位姿视觉测... 详细信息

针对煤矿井下掘进机单一位姿测量方法导致的掘进机位姿精度低、测量稳定性差的问题，提出了一种基于视觉和光纤惯导的掘进机组合定位方法。以固定在巷道顶板上的三激光指向仪作为特征目标，构建了基于三激光标靶的掘进机机身位姿视觉测量系统，采用机载防爆工业相机采集激光标靶，通过图像处理得到激光指向仪光斑中心位置，结合掘进机机身位姿视觉测量模型及空间坐标转化得到掘进机位姿数据。同时利用安装在掘进机机身上的光纤惯导实时获得掘进机的位置和姿态信息，采用拉格朗日三点插值法将视觉位姿数据和惯导位姿数据在时间上进行配准处理后，运用卡尔曼滤波融合算法对视觉测量数据和光纤惯导数据进行融合。采用两者融合后的位姿数据对惯导累积误差进行补偿校正，对测量系统传感器的输出有效性进行判断，消除了惯导长时间积分运算导致的累积误差及视觉标靶短时遮挡、数据丢失对融合结果的影响，从而获得掘进机实时精确位姿数据。在实验室搭建实验平台，对视觉定位方法及组合定位方法进行评估，在60m测量距离内，视觉定位最大位置误差在35 mm以内，最大姿态角误差在0.5°以内，组合定位位置误差在30 mm以内，定位结果更接近真实位移。同时在煤矿井下工业现场对掘进机视觉与惯导融合定位进行了试验，结果表明，视觉与惯导融合定位方法能够克服井下复杂工况影响，弥补了单一测量方法的不足，且掘进机机身定位误差在30mm以内，姿态角误差在0.5°以内，满足巷道施工精度要求。

关键词：掘进机视觉测量光纤惯导卡尔曼滤波组合定位

数字孪生驱动的巷道自动成形截割虚拟调试方法研究

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工矿自动化 2024年第7期50卷 1-11,31页

作者：张旭辉刘彦徽杨文娟张超杜昱阳杨骏豪杨雯雨西安科技大学机械工程学院陕西西安710054 西安科技大学陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室陕西西安710054

针对目前巷道自动成形截割控制调试周期长、调试成本大、安全风险大、成形质量难以评价等问题,提出了一种数字孪生驱动的巷道自动成形截割虚拟调试方法。采用基于即时外观建图(RTAP−MAP)技术重建巷道三维环境,构建掘进机控制系统模型,... 详细信息

针对目前巷道自动成形截割控制调试周期长、调试成本大、安全风险大、成形质量难以评价等问题,提出了一种数字孪生驱动的巷道自动成形截割虚拟调试方法。采用基于即时外观建图(RTAP−MAP)技术重建巷道三维环境,构建掘进机控制系统模型,形成虚拟调试环境,并利用虚拟传感器技术实现物理空间到虚拟环境状态的精准映射。针对难以量化评估断面成形质量的问题,确立了巷道自动成形截割性能评价方法,以断面成形截割控制过程在数据传输中心的记录为基础,主要对断面成形精度、截割效率与油缸开关次数、硬岩切割调整、超挖欠挖4个评价指标进行计算,从而为深度学习算法的迭代优化提供精准反馈信号,并提出了一种融合强化学习的自动截割控制策略,以提高自动化作业的适应性和精确度。为验证该虚拟调试方法的有效性和准确性,搭建了掘进机自动控制实验平台,并将虚拟调试系统应用于掘进巷道成形截割自动控制程序中。虚拟仿真结果表明:①被调试软件在控制关键点位处的X,Y,Z轴定位误差的最大值分别为74.8,72.93,123.67 mm,说明虚拟调试方法的定位精度达到性能要求。②虚拟样机与物理样机轨迹基本一致,说明该调试方法实现了对物理空间的映射。应用结果表明:①强化学习控制器在虚拟掘进测试中适应了复杂环境,将虚拟传感器输入有效转换为精准控制指令,验证了模拟−现实迁移训练的可行性。通过处理掘进精度和避免超欠挖的实时反馈,控制器学习并优化了策略。②优化后的断面成形截割控制性能得到了提升,根据数据库中控制量时间戳的记录,用时126 s,较优化前耗时减少了8 s。③优化后截割部末端轨迹跟踪最大误差为6.0 mm,较优化前降低了0.3 mm,避免了截割轨迹抖动导致的欠挖,同时使得轨迹和断面更加平滑。

关键词：巷道自动成形截割数字孪生虚拟调试虚拟传感器虚实坐标转换

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基于改进最佳缝合线的矿井图像拼接方法

工矿自动化 2024年第4期50卷 9-17页

作者：张旭辉王悦杨文娟陈鑫张超黄梦瑶刘彦徽杨骏豪西安科技大学机械工程学院陕西西安710054 西安科技大学陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室陕西西安710054

煤矿井下掘进工作面高粉尘、低照度的恶劣环境导致图像信噪比较低,且有效特征点数量严重减少,处理后的图像存在较大色差和噪声,在使用最佳缝合线算法进行图像拼接时出现细节错位、缝合线处过渡不自然或拼接痕迹明显的现象。针对上述问题... 详细信息

煤矿井下掘进工作面高粉尘、低照度的恶劣环境导致图像信噪比较低,且有效特征点数量严重减少,处理后的图像存在较大色差和噪声,在使用最佳缝合线算法进行图像拼接时出现细节错位、缝合线处过渡不自然或拼接痕迹明显的现象。针对上述问题,提出了一种基于改进最佳缝合线的矿井图像拼接方法。首先,对原始图像进行HSV空间变换,采用改进的Retinex算法对亮度分量进行增强,利用双边滤波函数代替中心环绕函数,以解决亮度差异大处产生的光晕问题,通过增强算法有效提高特征点提取数量。然后,采用SIFT算法提取特征点,并以余弦距离作为匹配度指标;引入像素余弦相似度作为约束项,并采用形态学操作对颜色差异强度进行改进,利用动态规划法对最佳缝合线进行搜索,以避免图像拼接处的错位现象。最后,结合渐入渐出融合算法,使图像过渡平滑,实现煤矿井下掘进工作面的图像融合。模拟井下实际工况环境进行实验验证,结果表明:基于改进最佳缝合线的矿井图像拼接方法与传统最佳缝合线算法相比,避免了颜色差异和噪声引起的错位拼接现象,拼接缝处的图像过渡更加自然,避免了“鬼影”和明显拼接缝的产生,且图像平均梯度提高2.38%,拼接时间提高32.5%,使得融合区域更加平滑自然,提高了拼接质量。

关键词：掘进工作面图像拼接图像增强最佳缝合线 Retinex算法改进能量函数像素余弦相似度

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基于单激光束信息的掘锚装备视觉定位方法研究

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煤炭科学技术 2024年第1期52卷 311-322页

作者：张旭辉陈鑫杨文娟雷孟宇田琛辉杨骏豪西安科技大学机械工程学院陕西西安710054 陕西省矿山机电装备智能监测重点实验室陕西西安710054

煤矿井下掘锚装备智能化是改善行业采掘失衡问题的关键,而掘锚装备的精确定位是实现其智能化的前提。与其他传统定位方法相比,基于视觉的位姿测量方法以其无接触、无累计误差的优势在煤矿井下得到了初步的应用。针对目前煤矿井下掘进工... 详细信息

煤矿井下掘锚装备智能化是改善行业采掘失衡问题的关键,而掘锚装备的精确定位是实现其智能化的前提。与其他传统定位方法相比,基于视觉的位姿测量方法以其无接触、无累计误差的优势在煤矿井下得到了初步的应用。针对目前煤矿井下掘进工作面掘锚装备视觉定位方法存在的合作标靶结构复杂、标定繁琐的问题,结合掘进工作面原有激光指向仪特征,提出一种基于单激光束信息的掘锚装备视觉定位方法。该方法通过分析激光指向仪光斑及光束图像特征,提出了一种基于二维反正切函数拟合的激光光斑中心提取方法和基于Hough直线检测的激光束中心线提取方法,构建了基于点线特征的双目视觉位姿解算模型,得出了掘锚装备在巷道中的实时位姿。最后,为了验证提出的特征提取方法和视觉定位方法的可行性和准确性,在实验室模拟掘进工作面工况环境搭建平台进行了试验。结果表明:基于矿用激光指向仪信息的掘锚装备视觉定位方法具有较高的位姿测量精度。在50 m的测试范围内,机身位置在巷道坐标系下沿X轴、Y轴和Z轴的平均测量误差分别为25.44、58.64、31.08 mm,其最大误差分别为55.16、127.39、63.57 mm;机身姿态在巷道坐标系下的俯仰角、偏航角和横滚角的平均测量误差分别为0.22°、0.22°、0.41°,其最大误差分别为0.29°、0.37°、0.58°。满足煤矿井下巷道施工的定位精度要求。

关键词：双目视觉单激光束视觉定位特征提取掘锚装备

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SNS网站用户忠诚度研究

SNS网站用户忠诚度研究

作者：杨骏豪北京邮电大学

学位级别：硕士

近几年,SNS网站发展迅速,用户数呈滚雪球式发展,然而SNS各大网站提供的游戏、功能趋于同质化,而同时用户对网站提供的产品新奇度很快降低,而网站不能快速推出新内容,造成用户满意度较低,从而使SNS社区网站的发展出现了如何提高用户黏度... 详细信息

近几年,SNS网站发展迅速,用户数呈滚雪球式发展,然而SNS各大网站提供的游戏、功能趋于同质化,而同时用户对网站提供的产品新奇度很快降低,而网站不能快速推出新内容,造成用户满意度较低,从而使SNS社区网站的发展出现了如何提高用户黏度的困境。围绕如何提高SNS网站用户忠诚度,本文展开研究,具体有以下结论：一、本论文认为SNS网站用户忠诚度形成机制：一方面为用户价值通过影响用户满意度,从而影响用户忠诚度;另一方面通过转换成本实现顾客锁定,提高用户忠诚度。而用户价值又从功能性价值、程序性价值、社会性价值三维度进行探讨;二、本文通过一套具有通过合理、可行的指标体系,实证研究得出：在整体模型上,用户满意度与用户关系性转换成本从两个维度正向影响用户忠诚度,而用户满意度中的三个维度：SNS网站功能性价值、程序性价值、社会性价值正向影响用户满意度,同时三者对用户满意度的影响当中,社会性价值最大,功能性价值次之,程序性价值最小,这可能由于SNS发展初期,用户首先选择的是自己朋友数最多的社交网站,再者必须满足基本功能,最后才涉及到程序性价值。三、根据实证结果,提出了1、做好口碑营销,实行熟人社交,提高网站知名度;2、做好用户细分,实行精确营销,迎合用户;3、完善网站基本功能,注重用户体验,取悦用户;4、重视用户关系价值提升,打造SNS网站核心竞争力,留住用户等四点建议。

关键词：功能性价值程序性价值社会性价值转换成本用户忠诚度

杨骏教授基于疾病要素针灸综合治疗神经性耳鸣经验

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中国针灸 2024年

作者：张乐乐袁爱红叶敏解鸿宇张雅婷查必祥戎志豪杨骏安徽中医药大学安徽中医药大学第一附属医院针灸康复科

杨骏教授从中医经典出发，结合临床经验和现代研究发现，深入分析神经性耳鸣的病因病机，总结出其中医疾病要素——气滞血瘀，神匿窍闭。综合针刺、电针、温针灸、冰片灸和中药多种治疗手段，妙用听宫，重用哑门，多穴配伍，多法并举，... 详细信息

杨骏教授从中医经典出发，结合临床经验和现代研究发现，深入分析神经性耳鸣的病因病机，总结出其中医疾病要素——气滞血瘀，神匿窍闭。综合针刺、电针、温针灸、冰片灸和中药多种治疗手段，妙用听宫，重用哑门，多穴配伍，多法并举，各取所宜，量效叠加，共奏活血通络、宁神开窍之功，竭力提高针灸疗效。

关键词：神经性耳鸣针灸疾病要素名医经验杨骏

新质生产力助推乡村振兴的内在逻辑与实践路径

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技术经济与管理研究 2024年第8期 1-7页

作者：杨骏李长健华中科技大学法学院湖北武汉430074 华中科技大学法律与公共政策研究院湖北武汉430074

新质生产力不仅是中国式现代化语境下的新发展理论,亦有助力乡村振兴的实践功用。乡村社会处于深刻转型期,实现乡村的高质量发展迫切需要找到新的突破口。新质生产力的核心要义在于通过科技创新驱动发展,实现绿色化发展和数智化发展,新... 详细信息

新质生产力不仅是中国式现代化语境下的新发展理论,亦有助力乡村振兴的实践功用。乡村社会处于深刻转型期,实现乡村的高质量发展迫切需要找到新的突破口。新质生产力的核心要义在于通过科技创新驱动发展,实现绿色化发展和数智化发展,新质生产力不仅能够推动乡村的产业振兴,更可作用于全面乡村振兴,实现乡村的制度突破、人才振兴、组织振兴和生态振兴等。加快培育乡村新质生产力,有助于提升乡村竞争力,应从思路转变、路径改良、具体措施和制度保障等多方面进行相应提升,以期使乡村更好迈入中国式现代化。

关键词：新质生产力乡村振兴发展逻辑思路革新高质量发展科技创新绿色发展

基于fMRI初探宁神通窍法针刺对主观性耳鸣患者前扣带回与全脑功能连接的调控作用

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中国针灸 2024年第1期44卷 12-18页

作者：张雅婷查必祥石海平樊吟秋郑云子戎志豪杨骏安徽中医药大学第一临床医学院合肥230038 安徽中医药大学第一附属医院

目的:采用静息态功能磁共振成像(fMRI)探究宁神通窍法针刺对主观性耳鸣患者前扣带回(ACC与全脑功能连接的影响。方法:招募40例主观性耳鸣患者和40例健康受试者。主观性耳鸣患者予宁神通窍法针刺治疗,穴取哑门、百会及患侧听宫、头窍阴... 详细信息

目的:采用静息态功能磁共振成像(fMRI)探究宁神通窍法针刺对主观性耳鸣患者前扣带回(ACC与全脑功能连接的影响。方法:招募40例主观性耳鸣患者和40例健康受试者。主观性耳鸣患者予宁神通窍法针刺治疗,穴取哑门、百会及患侧听宫、头窍阴、率谷,听宫、头窍阴连接电针仪,使用疏密波,频率2 Hz/50 Hz。隔日针刺1次,每周针刺3次,共治疗10次。分别于治疗前后观察主观性耳鸣患者耳鸣评价量表(TEQ)、耳鸣残疾评估量表(THI)、耳鸣视觉模拟量表(VAS)评分,并评定临床疗效。主观性耳鸣患者分别在治疗前后2 d内进行1次fMRI扫描,健康受试者纳入后进行1次fMRI扫描。将双侧ACC作为感兴趣区域(ROI),采用matlab R2017b软件计算ACC和全脑之间的功能连接(FC)。结果:治疗后,主观性耳鸣患者TEQ、THI、VAS评分均较治疗前降低(P<0.01),总有效率为92.5%(37/40)。治疗前,与健康受试者比较,主观性耳鸣患者右侧ACC与左侧颞中回、左侧颞上回、左侧额上回FC降低。治疗后,与健康受试者比较,主观性耳鸣患者右侧ACC与左侧额中回、双侧角回FC降低;左侧ACC与左侧额中回、左侧丘脑、左侧角回、左侧颞中回FC降低。与治疗前比较,主观性耳鸣患者治疗后右侧ACC与左侧舌回、左侧丘脑FC降低;左侧ACC与右侧额中回、右侧额上回FC降低。结论:针刺可有效改善主观性耳鸣患者临床症状,促进颞叶、额叶、丘脑等听觉及情绪相关脑区功能重组。

关键词：主观性耳鸣针刺宁神通窍功能磁共振成像功能连接

基于特征结构配置的电磁轴承-刚性转子系统动态补偿器的设计

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中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2448-2461,I0031页

作者：周天豪祝长生浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

由于电磁轴承-转子系统的动力学特性与控制器的结构和参数密切相关,若要使系统安全、稳定及可靠地运行,控制器的设计尤为重要。针对电磁轴承-刚性转子系统,提出一种基于特征结构配置的动态补偿器的设计方法。首先,通过模态解耦,将平动... 详细信息

由于电磁轴承-转子系统的动力学特性与控制器的结构和参数密切相关,若要使系统安全、稳定及可靠地运行,控制器的设计尤为重要。针对电磁轴承-刚性转子系统,提出一种基于特征结构配置的动态补偿器的设计方法。首先,通过模态解耦,将平动和锥动运动相互耦合的四自由度电磁轴承-刚性转子系统解耦为2个单自由度平动子系统和2个单自由度锥动子系统。然后,基于特征结构配置,建立引入动态补偿器后的闭环系统的特征值和特征向量与补偿器参数之间的关系。之后,限定特征值的变化范围,以使系统具备稳定性和良好的动态性能,构造优化目标函数,以同时抑制转子系统的不平衡位移和不平衡控制电流,从而使系统具备所需的动力特性。最后,通过数值仿真和试验,验证所设计的动态补偿器的有效性。

关键词：电磁轴承刚性转子特征结构配置动态补偿

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