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基于多传感器融合的多机器人协作SLAM方法研究

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基于多传感器融合的多机器人协作SLAM方法研究

作者：胡小博北京化工大学

学位级别：硕士

近年来,移动机器人在工业、农业、服务业等领域的应用越来越广泛,同时定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)是移动机器人实现自主化的关键技术之一,因而备受关注。随着移动机器人应用场景的多样化和复杂化,单个机器... 详细信息

近年来,移动机器人在工业、农业、服务业等领域的应用越来越广泛,同时定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)是移动机器人实现自主化的关键技术之一,因而备受关注。随着移动机器人应用场景的多样化和复杂化,单个机器人执行SLAM任务面临的挑战日益增加,特别是面对大规模场景或者对效率要求高的工作情形。多机器人协作SLAM是应对这类场景或情形的有效解决方案。本文针对性的分析并研究多机器人SLAM中的重难点,实现了面向室外场景的多机器人联合定位和地图构建方法,主要工作和贡献如下:首先,对单机器人SLAM问题进行了深入研究。针对以激光雷达为单一传感器的机器人SLAM解决方案无法有效应对机器人运动变化快、环境退化等问题,本文采用惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)的预积分值作为约束以修正位姿估计,GPS测量值作为回环判断,有效建立了激光里程计、关键帧筛选、回环检测模块,应用因子图优化框架实现了单个机器人准确实时位姿估计与地图构建,并在公开数据集上验证了方法的有效性。其次,研究了分布式框架下多机器人位姿优化与地图拼接问题。可靠的机器人间回环关联是实现多机器人位姿优化的关键问题,本文针对这一问题提出一种联合激光点云描述子与GPS数据的回环检测方法;为有效应对回环检测阶段不可避免的误匹配,应用成对一致最大化算法进一步筛选出满足彼此一致性的回环帧,达到剔除误匹配的目的;针对多机器人位姿优化问题,利用已建立的回环关联及机器人相关位姿构建因子图,通过优化不断对位姿寻优调整,并由此实现机器人地图拼接得到机器人全局地图,采用公开数据集验证了多机器人SLAM算法的有效性。最后,搭建移动机器人系统平台,在校园环境采集用于多机器人SLAM方法的数据集。并从机器人轨迹估计精度、地图拼接效率等方面分析和展示了所提方法在大规模室外场景下的定位和建图效果。

关键词：多机器人系统多传感器融合激光雷达回环检测同时定位与地图构建

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无线传感器网络数据收集和数据融合技术研究

无线传感器网络数据收集和数据融合技术研究

作者：胡小博合肥工业大学

学位级别：硕士

无线传感器网络是物联网构成的技术和物理基础，能源的有效利用是其最关键的核心技术之一。本文从节约能源、延长网络寿命的角度研究了网络的数据收集协议和数据融合算法，主要研究成果有以下三个方面： 1、提出了高效节能的无线传... 详细信息

无线传感器网络是物联网构成的技术和物理基础，能源的有效利用是其最关键的核心技术之一。本文从节约能源、延长网络寿命的角度研究了网络的数据收集协议和数据融合算法，主要研究成果有以下三个方面： 1、提出了高效节能的无线传感器网络数据收集协议DEEC-MR。协议中节点根据自身剩余能量竞争簇首，每个簇首节点根据相邻簇首节点与基站的距离、剩余能量等信息寻找父簇首节点，构造一颗以汇聚节点为根的近优最小汇集树。簇首将采集到的数据聚合后沿汇集树以多跳的方式传输至汇聚节点。仿真实验证明协议能有效降低网络能耗，与其他两种数据收集协议（LEACH, PEGASIS）相比，DEEC-MR不仅能显著延长网络寿命，同时使能耗均匀分布在每个节点上，使节点失效时间集中在最后，避免部分节点过早失效，具备很高的可靠性。 2、提出了特征层数据融合算法FLAKP。算法建立在DEEC-MR协议的基础上，以簇为执行单位。簇中每个传感器节点把采集到的数据通过卡尔曼滤波器滤波后把结果传输给簇首节点进行主成分分析。仿真实验证明了FLAKP融合算法在保存大部分信息的同时有效降低了传输的数据量。当网络规模增大时算法可以更有效地利用网络能量，有较好的能量有效性、可扩展性和容错性。 3、提出了决策层数据融合算法DLAAKP。算法在DEEC-MR特征层数据融合算法的基础上，由簇首把主成分分析得出的第一主成分对应的数据作为神经元网络的输入参数，若神经元网络的输出为异常则发送至汇聚节点。仿真实验证明融合算法可以对监测环境的状态做出正确的判断和决策。

关键词：无线传感器网络节能数据收集数据融合分簇

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城乡医保统筹下医疗服务利用的不平等性研究

城乡医保统筹下医疗服务利用的不平等性研究

作者：胡小博浙江财经大学

学位级别：硕士

近些年来,中国政府一直致力于实现共享发展的新理念,持续推进公共服务的均等化供应来面对人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。一体化的城乡居民医疗保险制度作为其中重要的一环,在增加城乡居民利用医疗卫生服... 详细信息

近些年来,中国政府一直致力于实现共享发展的新理念,持续推进公共服务的均等化供应来面对人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。一体化的城乡居民医疗保险制度作为其中重要的一环,在增加城乡居民利用医疗卫生服务的可及性、缓解“因病致贫、因病返贫”问题和增进社会稳定发展等方面发挥了重要作用。但应当看到的是,固有的城乡二元分割、旧制度长期以来的碎片化等问题尚未完全得到解决。农村居民和城镇居民在医疗服务资源利用上依旧存在较大差距。2016年《中国卫生事业发展情况统计公报》指出,农村居民人口占当年中国人口60%以上,而其医疗卫生费用只占全国卫生总费用支出的25.7%,城乡居民医疗服务利用水平上差距显著。基于此背景下,本文试图回答这样的三个问题:其一,城乡居民在医疗服务利用上究竟存在着哪些差距;其二,差距是否具有合理性还是源于机会的不平等;其三,一体化的城乡医疗保险政策是否缓解了城乡居民医疗服务利用上的不平等。这些问题的研究期冀为我国城乡医疗保险统筹制度的完善提供一定的建议和参考。本文首先梳理了国内外现有研究和相关政策,并对城乡居民医疗服务利用情况进行简要概括,包含了居民的两周患病率和住院率等。其次,建立城乡居民的医疗需求计量模型,运用CHARLS(中国健康与养老追踪调查)2013年和2015年两期数据,对城乡居民医疗服务利用上存在差距的影响因素进行分解,尝试衡量出机会不平等造成城乡居民医疗服务利用存在差异的程度,随后计算出城乡居民的机会公平缺口,并使用双差分模型(DID),实证分析了城乡居民医疗保险制度对机会公平缺口的缓解作用大小。文章的主要结论有:(1)城乡居民在门诊服务利用和住院服务利用上都存在较为明显的差距;(2)相比于新农合医保,城镇居民医保政策利好城镇居民效果更为突出,一定程度上扩大了城乡二元化的差距;(3)需求因素影响城乡居民在门诊服务利用上出现差距的贡献度占比为33.36%,影响城乡居民在住院服务利用上出现差距的贡献度为6%,即城乡居民存在较大的医疗服务利用上的机会不平等;(4)统筹后的城乡医疗保险制度分别缓解约25.3%的门诊费用和47.73%的住院费用上的城乡机会不平等程度,在缩小机会公平缺口上起到一定的缓解作用。最后,在本文的研究基础上,提出相关建议:第一,中央政府应明确各级政府在公共卫生领域的事权和支出责任,建立随财政收入稳定增长的动态政府投入机制,提高城乡医保筹资水平;第二,践行共享发展新理念,重点关注农村和城镇的低收入群体,建立合理的医疗补贴制度或大病保险制度来减少“病无可医”的发生;第三,加强对慢性疾病的预防工作,并扩展慢性病报销药种项目范围,可持续推进健康中国的全面建设。

关键词：城乡医保统筹医疗服务利用机会不平等

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化工工艺中常见的节能降耗技术措施

化工管理 2017年第15期 89-90页

作者：胡小博江汉油田分公司盐化工总厂湖北潜江433121

当前,节能降耗和保护环境已经成为了全球的共识。尤其是对于一些高能耗行业来说,节能降耗已经成为了企业寻求发展的重要途径。在众多的高能耗企业中,化工企业无疑当属之一,其生产过程中涉及到能量的利用以及物质的转换,不仅会带来一定... 详细信息

当前,节能降耗和保护环境已经成为了全球的共识。尤其是对于一些高能耗行业来说,节能降耗已经成为了企业寻求发展的重要途径。在众多的高能耗企业中,化工企业无疑当属之一,其生产过程中涉及到能量的利用以及物质的转换,不仅会带来一定的能源浪费,还会造成一定的环境污染。因此文章以化工企业为研究对象,就化工工艺中常见的节能降耗技术措施进行探讨。

关键词：化工工艺节能降耗技术措施

Shearing Mechanism of Straight Thin Copper Wires at Connecting Terminal due to Lightning Current

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Plasma Science and Technology 2007年第6期9卷 752-755页

作者：胡小博 Takahiro OTSUKA Toru IWAO Tsuginori INABA Chuo University Tokyo 112-8551Japan Toko Electric Corporation Saitama 349-0192Japan Musashi Institute of Technology Tokyo 158-8557Japan

When a lightning current is impressed through a copper wire, the copper wire would be melted. A straight thin copper wire with a diameter of 0.1 mm,~ is melted due to the specific melting Joule heating （j^2t）m in an adiabatic condition. However, it has been recognized in the experiment that the thicker copper wires of φ1 mm are not completely melted, but sheared mainly at the connecting terminal by a relatively low impulse current. Electro-magnetic mechanical shearing stress, etc. are discussed in addition to the conventional Joule heating. New broken mechanisms were presumed and proved in the additional experiments.

关键词： lightning copper wire broken

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高效节能的无线传感器网络数据收集协议

电子测量与仪器学报 2012年第5期26卷 437-445页

作者：史久根胡小博合肥工业大学计算机与信息学院合肥230009

无线传感器网络中的节点具有有限的能量,为了延长网络寿命,提出了一种分布式的高效节能的无线传感器网络数据收集协议DEEC-MR。协议中节点根据自身剩余能量竞争簇头,每个簇头节点根据相邻簇头节点与基站的距离、剩余能量等信息寻找父簇... 详细信息

无线传感器网络中的节点具有有限的能量,为了延长网络寿命,提出了一种分布式的高效节能的无线传感器网络数据收集协议DEEC-MR。协议中节点根据自身剩余能量竞争簇头,每个簇头节点根据相邻簇头节点与基站的距离、剩余能量等信息寻找父簇头节点,构造一颗以基站为根的近优最小汇集树。簇头将采集到的数据聚合后沿汇集树以多跳的方式传输至基站。仿真实验证明该协议能有效降低网络能耗,与其他两种数据收集协议(LEACH,PEGASIS)相比,DEEC-MR将网络寿命分别提高1600%和200%,同时使能耗均匀分布在每个节点上,避免部分节点过早死亡,具备很高的可靠性。

关键词：无线传感器网络节能数据收集簇头多级路由

单相单柱旁轭变压器空负载工况下的直流偏磁关键性能测试

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中国电机工程学报 2019年第14期39卷 4334-4344页

作者：张书琦汪可李金忠孙建涛谢庆峰胡小博王晓燕丁国成新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 国家电网有限公司北京市西城区100031 中国西电集团有限公司陕西省西安市710075 西安西电变压器有限责任公司陕西省西安市710077 国家硅钢工程技术研究中心湖北省武汉市430080 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院安徽省合肥市230610

为深入研究中性点直流电流引起的变压器直流偏磁问题,开展110kV单相单柱旁轭变压器直流偏磁下的关键性能测试和分析。电压电流波形显示,励磁电流峰值和损耗均随直流电流的增加呈线性增加规律,负载偏磁下的损耗增加量与空载偏磁状态一致... 详细信息

为深入研究中性点直流电流引起的变压器直流偏磁问题,开展110kV单相单柱旁轭变压器直流偏磁下的关键性能测试和分析。电压电流波形显示,励磁电流峰值和损耗均随直流电流的增加呈线性增加规律,负载偏磁下的损耗增加量与空载偏磁状态一致。谐波分析结果表明,负载偏磁下负载侧的电流畸变主要来源于电压波形畸变,励磁侧电流波形中除了负载电流的折算部分,更多的是直流电流导致的励磁电流畸变,其峰值的增加规律与空载偏磁状态基本一致。其次,直流偏磁下变压器噪声呈现先快速增加、后逐渐饱和的趋势,注入直流36A的声压级较未偏磁状态增加约20dB,额定负载偏磁下的噪声均比空载偏磁状态大2dB左右。直流电流造成铁心和油箱表面振动加速度明显增加,未发现铁心结构件压紧力失效的特征信号。最后,直流电流导致变压器绕组和结构件温升均显著增大,注入直流电流36A的绕组和拉板热点温升均超过90K,同时油中出现碳氢气体。测试结果为变压器直流偏磁耐受能力评估提供关键依据。

关键词：单相变压器直流偏磁谐波分析铁心振动噪声温升

天然酯绝缘油与矿物绝缘油混油后变压器温升特性的仿真分析

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绝缘材料 2019年第11期52卷 89-94页

作者：胡小博陈荣郭明邦龚俊张晨李华强西安西电变压器有限责任公司陕西西安710077 广东卓原新材料科技有限公司广东中山528458 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049

以矿物绝缘油与天然酯绝缘油的混合油作为研究对象,仿真对比研究不同比例混合油应用于变压器中时变压器内部温度场及流体场的分布情况。首先建立了二维变压器绕组简化模型,然后结合混合油的热力学参数及变压器绕组的损耗功率,利用有限... 详细信息

以矿物绝缘油与天然酯绝缘油的混合油作为研究对象,仿真对比研究不同比例混合油应用于变压器中时变压器内部温度场及流体场的分布情况。首先建立了二维变压器绕组简化模型,然后结合混合油的热力学参数及变压器绕组的损耗功率,利用有限容积法计算了变压器的温度场及流体场。仿真计算结果表明:模型内部温度场同时受绕组损耗与散热速率的影响,随着混合油中矿物油比例的逐渐减小,混合油的运动黏度不断增加,促使变压器的散热效率降低,但是混合油的比热容与热导率会不断增加。两者的共同作用导致随着混合油中矿物油比例的不断减少,变压器的绕组温升及油平均温升整体呈上升趋势。

关键词：变压器天然酯绝缘油混油温升特性仿真分析

天然酯绝缘油在油纸界面放电故障条件下的分解产气特性研究

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绝缘材料 2019年第11期52卷 70-74页

作者：胡小博李坤陈荣郭明邦龚俊张晨李华强西安西电变压器有限责任公司陕西西安710077 广东卓原新材料科技有限公司广东中山528458 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049

选取菜籽基天然酯绝缘油与矿物绝缘油及两种绝缘油的油浸纸板为研究对象,开展纯油击穿与油纸沿面闪络两种类型的放电故障试验,通过油中溶解气体分析方法研究故障后两种绝缘油产生的油中溶解气体类型与含量,并对比分析两种绝缘油产气特... 详细信息

选取菜籽基天然酯绝缘油与矿物绝缘油及两种绝缘油的油浸纸板为研究对象,开展纯油击穿与油纸沿面闪络两种类型的放电故障试验,通过油中溶解气体分析方法研究故障后两种绝缘油产生的油中溶解气体类型与含量,并对比分析两种绝缘油产气特性差异及油纸界面对产气特性的影响。结果表明:在击穿类型放电故障条件下,两种绝缘油产生的溶解故障特征气体类型相同,均为CH4、C2H4、C2H6、C2H2、H2、CO、CO2;相同故障条件下,天然酯绝缘油相较于矿物绝缘油会产生更多的CO;当放电故障发生在油纸界面处时,两种绝缘油中的故障产气量增多,且CO的含量占比上升。

关键词：天然酯绝缘油变压器 DGA 产气特性沿面闪络