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基于深度强化学习的无人机航迹规划策略研究

基于深度强化学习的无人机航迹规划策略研究

作者：高振宇西北农林科技大学

学位级别：硕士

无人机作为一种高效的无人系统,被广泛应用于物流配送、低空遥感、视频监控等领域。无人机航迹规划作为其关键技术之一,对于提高无人机飞行效率、保障通信质量和飞行安全至关重要。目前,无人机智能航迹规划是研究热点之一,深度强化学习... 详细信息

无人机作为一种高效的无人系统,被广泛应用于物流配送、低空遥感、视频监控等领域。无人机航迹规划作为其关键技术之一,对于提高无人机飞行效率、保障通信质量和飞行安全至关重要。目前,无人机智能航迹规划是研究热点之一,深度强化学习作为一种重要的技术手段已获得广泛关注。然而,基于深度强化学习的无人机航迹规划策略设计尚存在一些问题需要解决。其中,针对无人机与地面用户共存的蜂窝网络场景,如何智能地规划无人机的航迹,使其在保障无人机用户与地面用户通信需求的前提下,高效地完成飞行任务,是本文要解决的第一个难题。此外,针对多无人机协同数据收集场景,如何在防碰撞约束以及能耗约束前提下,设计多智能体深度强化学习算法来最小化任务完成时间,是本文要解决的又一个难题。本文具体研究内容与创新工作如下:(1)针对采用非正交多址接入机制的空地用户共存场景下用户的通信需求和无人机能耗约束,考虑实际的信道模型和能耗模型,首先,以无人机和地面用户的通信需求为约束,构建了以最小化任务完成时间为目标的单无人机航迹规划问题。其次,将提出的优化问题转化成马尔科夫决策过程(MDP),完成了状态空间、动作空间和奖励函数的设计。进一步,设计并实现了一种基于Dueling Double DQN算法的无人机航迹规划策略。仿真结果表明,与基准算法相比,该算法具有更强的学习与探索能力,可降低12%的任务完成用时,可以在保障无人机与地面用户通信需求的同时,进一步优化无人机航迹,减小任务完成时间。(2)针对多无人机数据收集场景下无人机观测范围有限,且具有能耗、安全距离和飞行范围约束的问题,以最小化任务完成时间为目标,将多无人机的航迹规划问题建模为最小-最大优化问题。其次,考虑到无人机的观察范围约束,将所提优化问题建模为分布式部分可观测马尔科夫决策过程(Dec-POMDP),完成了状态空间、动作空间和奖励函数的设计。进一步,设计并实现了一种基于QMIX算法的多无人机协同航迹规划策略。仿真结果表明,与基准算法相比,该算法具有更高的学习效率和场景适应能力,通过协同优化多无人机的航迹,进一步减小任务完成时间。本文的研究将为应用于无线通信领域的无人机航迹规划策略研究提供理论依据和技术支撑,对于无人机在通信行业的发展起到一定的推动作用。

关键词：无人机通信深度强化学习航迹规划数据收集

儿童哲学的中国本土化研究与实践:回顾与反思

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上海教育科研 2023年第11期 1-7页

作者：高振宇杭州师范大学 311121

儿童哲学在中国的本土化发展已经进入关键期。目前,研究者们在理论上正积极借助中国哲学的智慧传统与当代前沿成果,努力构建具有中国特色的儿童哲学学术体系,并为儿童哲学的发展寻找新的出路。儒家、道家和墨家等诸子百家的思想开始受... 详细信息

儿童哲学在中国的本土化发展已经进入关键期。目前,研究者们在理论上正积极借助中国哲学的智慧传统与当代前沿成果,努力构建具有中国特色的儿童哲学学术体系,并为儿童哲学的发展寻找新的出路。儒家、道家和墨家等诸子百家的思想开始受到广泛关注,并被积极运用到中小学的哲学课堂中。西方哲学的传统智慧及当代成果也不断被引入儿童哲学的思想领域中,从而开辟了许多新的研究话题。在实践层面,无论是作为独立课程还是融合课程,儿童哲学在近期都有诸多突破性的进展,如本土的哲学启蒙绘本得以创生,专用哲学教室正式建立,儿童哲学的专职教师岗位开始在大江南北设立,儿童哲学的区域联盟陆续成立,教研共同体已经形成,并出版了许多由本土教师或校园长撰写的儿童哲学实践用书。未来儿童哲学的发展将会进一步呈现多元化、丰富化和深度化发展的趋势。

关键词：儿童哲学中国哲学独立课程融合课程

具有预设瞬稳态性能的有限时间智能车辆固定构型编队控制

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中国公路学报 2022年第3期35卷 28-42页

作者：郭戈张茜高振宇东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819 东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819 东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004

智能车辆固定构型编队的瞬态性能(如编队误差收敛速度和超调量)对车辆协同动作及车辆行驶安全至关重要。针对含有模型不确定和外部扰动的车辆固定构型编队问题,提出一种考虑预设瞬态性能和稳态性能约束的有限时间车辆编队控制方法。首先... 详细信息

智能车辆固定构型编队的瞬态性能(如编队误差收敛速度和超调量)对车辆协同动作及车辆行驶安全至关重要。针对含有模型不确定和外部扰动的车辆固定构型编队问题,提出一种考虑预设瞬态性能和稳态性能约束的有限时间车辆编队控制方法。首先,引入一种扰动观测器,实现对由模型不确定和外部扰动构成的复合扰动的有限时间有效估计;其次,将因车载传感器感知能力受限所造成的有限感知距离和有限视角转化为编队误差性能约束,预设非对称时变性能指标规范车辆编队误差的瞬态性能和稳态性能,并构建编队误差转换函数将有约束问题转化为无约束问题;然后,基于扰动观测器、预设性能指标和编队误差转换函数,采用指令滤波和有限时间控制思想,构造了可使车辆编队误差保持在预设区域并在有限时间内收敛的纵横向一体化的有限时间固定构型编队控制器,同时避免了传统反演控制中的复杂性爆炸问题,利用李雅普诺夫稳定性理论验证了车辆固定构型编队系统的稳定性;最后,进行了MATLAB仿真试验,验证所提有限时间固定构型编队控制方法的有效性。试验结果表明:所提出的方法可在保证车辆连通性且避免碰撞的同时,使得车辆编队误差于有限时间内收敛至关于0的小邻域内,加快了收敛速度,增强了其抗干扰能力,从而提高了控制性能。

关键词：交通工程固定构型编队控制有限时间控制智能车辆预设性能约束扰动观测器

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新时代大学出版社队伍建设的困境与机遇

科技与出版 2020年第5期 103-107页

作者：高振宇北京交通大学出版社北京100044

大学出版社转企改制已经十年多,很多大学出版社在市场化运作中发展壮大,但队伍建设方面的问题也制约了大学出版社长远且高质量的发展。随着新一轮高校所属企业体制改革的来临,大学出版社如何抓住机遇,走出队伍建设困境,吸引人才、留住人... 详细信息

大学出版社转企改制已经十年多,很多大学出版社在市场化运作中发展壮大,但队伍建设方面的问题也制约了大学出版社长远且高质量的发展。随着新一轮高校所属企业体制改革的来临,大学出版社如何抓住机遇,走出队伍建设困境,吸引人才、留住人才,是所有大学出版人密切关注的热点问题。

关键词：大学出版社出版队伍人才困境机遇

基于游戏的儿童哲学探究:理论依据与实践模式

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教育发展研究 2021年第2期41卷 26-35页

作者：高振宇杭州师范大学教育学院杭州311121

东西方学者对哲学与游戏之间的关系做过深入讨论,做哲学在一定意义上即具有游戏的性质与精神。目前国际上的儿童哲学实践者已经在游戏化的路径上进行过长期的研究与探索,证实游戏与儿童哲学可进行有效会通及融合。而在本质上游戏具有自... 详细信息

东西方学者对哲学与游戏之间的关系做过深入讨论,做哲学在一定意义上即具有游戏的性质与精神。目前国际上的儿童哲学实践者已经在游戏化的路径上进行过长期的研究与探索,证实游戏与儿童哲学可进行有效会通及融合。而在本质上游戏具有自由性、规则性、目的性、幻想性等一系列特征,对儿童的认知与情感发展具有举足轻重的意义与价值。乔治·贾诺塔吉斯的"玩智"哲学桌游以及"儿童哲学在阿尔伯塔"的夏令营哲学游戏模式则是目前国际上最常见、最有影响力的两类游戏化儿童哲学实践模式,对其实践应用策略的分析有助于推动国内儿童哲学实践模式的多元化发展之路。

关键词：儿童哲学游戏哲学桌游夏令营哲学游戏

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儿童友好及其在幼儿园的实践路径

福建教育 2024年第3期 5-8,18页

作者：高振宇杭州师范大学经亨颐教育学院杭州师范大学思考拉儿童哲学研究中心杭州儿童友好研究联盟

在我国当前的城市建设、社会治理、学校发展和儿童研究理论体系中,儿童友好已经成为一个高频词。但儿童友好作为一个中心概念已经有百余年的历史,它是儿童研究运动的直接产物。儿童友好幼儿园的建设是一项系统工程,为了使这项工程切实... 详细信息

在我国当前的城市建设、社会治理、学校发展和儿童研究理论体系中,儿童友好已经成为一个高频词。但儿童友好作为一个中心概念已经有百余年的历史,它是儿童研究运动的直接产物。儿童友好幼儿园的建设是一项系统工程,为了使这项工程切实发挥保障和提升儿童福祉的效益,有必要加强对儿童的多学科多视角多方面研究,积极应用儿童学的前沿理论成果,做出真正科学和有意义的决策及行动。目前从国家和地方层面来说,儿童友好通常都是按五个方面来加以建设,即社会政策(或制度)友好、公共服务友好、发展环境友好、成长空间友好和权益保障友好,因此我们在建设儿童友好幼儿园时,也基本按照这五个方面来加以推进。

关键词：儿童友好儿童学权益保障有效教学.

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儿童哲学与学科课程的整合及实施策略

教育科学研究 2020年第10期 10-16页

作者：高振宇杭州师范大学教育学院 311121

独立的儿童哲学课程虽然有其重要价值,但其与学科课程的整合已成为国内外实践的重要趋势。儿童哲学在融入学科课程时,须重视儿童批判思维、创造思维、关怀思维和协作思维的发展,并贯彻团体、思维、探究和哲学四大基石。儿童哲学与语文... 详细信息

独立的儿童哲学课程虽然有其重要价值,但其与学科课程的整合已成为国内外实践的重要趋势。儿童哲学在融入学科课程时,须重视儿童批判思维、创造思维、关怀思维和协作思维的发展,并贯彻团体、思维、探究和哲学四大基石。儿童哲学与语文、科学和数学三大学科的联系极为紧密,国内外实践者已经探索出多种有效的学科整合策略。

关键词：儿童哲学学科课程教育哲学课程整合

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PBL教学法在药理学教学中的实践和探索

中文科技期刊数据库（引文版）教育科学 2024年第3期 0048-0051页

作者：高振宇苏州卫生职业技术学院江苏苏州215000

研究以问题为导向的教学法(PBL)在药理学教学中的应用以及实践效果。方法选择2022年1月至2022年12月期间在我院药学专业某班学习的50名学生,随机分组,比较两组实习生带教效果。结果观察组实习生带教效果均优于对照组(P<0.05)。结论 ... 详细信息

研究以问题为导向的教学法(PBL)在药理学教学中的应用以及实践效果。方法选择2022年1月至2022年12月期间在我院药学专业某班学习的50名学生,随机分组,比较两组实习生带教效果。结果观察组实习生带教效果均优于对照组(P<0.05)。结论在药理学教学中,应用PBL教学法进行教学,可提升带教效果,应用价值高,值得推广。

关键词： PBL教学法药理学教学效果

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论儿童哲学与杜威实用主义教育思想的关系

教育学报 2021年第4期17卷 32-44页

作者：高振宇杭州师范大学经亨颐教育学院杭州311121

儿童哲学主要是在继承和发展杜威实用主义教育思想基础上形成的,因此剖析两者之间的内在联系至关重要。从李普曼的自传式记录中即可发现杜威在实践、艺术、逻辑等方面的思想对其创立儿童哲学产生了重要影响。而从具体的理论观点来看,在... 详细信息

儿童哲学主要是在继承和发展杜威实用主义教育思想基础上形成的,因此剖析两者之间的内在联系至关重要。从李普曼的自传式记录中即可发现杜威在实践、艺术、逻辑等方面的思想对其创立儿童哲学产生了重要影响。而从具体的理论观点来看,在教育即生长、儿童是天生的哲学家、哲学的理论与实践品格、思维的意义及在学校教育中的核心地位、学习与探究团体的关系等议题上,儿童哲学直接受到了杜威思想的影响,但又在不同层面上实现了对后者的超越与发展。未来的研究者若要真正了解儿童哲学,有必要走进杜威的思想世界,并在此基础上结合教育学领域其他理论流派的观点,丰富和发展儿童哲学的理论体系,以此更好地指导学校教育的实践。

关键词：儿童哲学杜威李普曼探究团体实用主义