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水下UUVs集群协同定位技术发展现状及趋势

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测绘通报 2022年第10期 62-67,92页

作者：柴洪洲杜祯强向民志黄紫如信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450001 自然资源部海洋测绘重点实验室山东青岛266590

随着水下装备逐渐走向自主化、无人化、智能化,水下无人航行器(UUV)以集群的形式协同作业成为必然的发展方向。本文介绍了UUVs集群设备的发展现状及相关项目开展情况;系统梳理了UUVs集群协同定位技术在编队构型设计、观测量误差建模、... 详细信息

随着水下装备逐渐走向自主化、无人化、智能化,水下无人航行器(UUV)以集群的形式协同作业成为必然的发展方向。本文介绍了UUVs集群设备的发展现状及相关项目开展情况;系统梳理了UUVs集群协同定位技术在编队构型设计、观测量误差建模、模型与解算方法及水声通信技术方面取得的研究进展;重点讨论了UUVs集群协同定位技术的发展趋势,即协同编队构型设计的可视化、多源传感器误差建模的精细化、集群协同定位算法的智能化及定位结果质量控制的实时化;最后对UUVs集群协同定位技术的发展作出展望。

关键词：水下无人航行器协同定位关键技术编队构型误差改正水声通信

基于抗差因子图的AUV多源信息融合定位方法

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测绘学报 2023年第8期52卷 1278-1285页

作者：黄紫如柴洪洲向民志杜祯强信息工程大学河南郑州450001 32022部队广东广州510000 自然资源部海洋测绘重点实验室山东青岛266590

面向AUV搭载的传感器信息频率不一致与有效性易动态改变的情况,因子图算法相较于扩展Kalman滤波算法表现出更好的稳定性、灵活性与扩展性。本文首先比较了FGO与EKF算法分别应用于AUV多传感器信息融合定位的性能,再针对复杂水下环境中,... 详细信息

面向AUV搭载的传感器信息频率不一致与有效性易动态改变的情况,因子图算法相较于扩展Kalman滤波算法表现出更好的稳定性、灵活性与扩展性。本文首先比较了FGO与EKF算法分别应用于AUV多传感器信息融合定位的性能,再针对复杂水下环境中,传感器的异常观测值影响FGO算法定位精度的问题,提出了一种基于抗差因子图的AUV多源信息融合定位方法,利用动态协方差缩放策略对粗差因子进行降权处理,在海测数据的基础上模拟观测粗差进行算法验证。分别采用普通FGO算法、基于DCS的抗差FGO算法对受到粗差干扰后的数据进行解算。统计结果表明,相较于不进行抗差处理,该算法降低了14.6%的平面位置误差,对异常观测具有良好的稳健性能。

关键词：因子图多源信息融合定位自主水下潜航器抗差因子图

采用高低阀接线的嵌套型MMC拓扑及其直流故障穿越策略

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电力系统自动化 2024年第16期48卷 154-164页

作者：张紫如付丰豪赵西贝贾秀芳新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京市102206 国网天津市电力公司高压分公司天津市300232

在采用高低阀接线的半桥型模块化多电平换流器(MMC)特高压远距离直流输电系统中,故障清除所需的特高压直流断路器尚不成熟,并且成本较高。针对上述问题,文中提出一种采用高低阀接线的嵌套型MMC拓扑。参考全桥子模块运行的基本原理,设计... 详细信息

在采用高低阀接线的半桥型模块化多电平换流器(MMC)特高压远距离直流输电系统中,故障清除所需的特高压直流断路器尚不成熟,并且成本较高。针对上述问题,文中提出一种采用高低阀接线的嵌套型MMC拓扑。参考全桥子模块运行的基本原理,设计辅助高阀MMC进行电压极性反转的外嵌桥臂、内嵌能量转移支路,使半桥型MMC换流站实现较混合型MMC成本更低的无闭锁直流故障穿越。根据故障清除期间各支路的通断时序与不同器件的通断用时,设计了故障穿越控制策略。通过对各阶段器件的电流、电压应力进行分析,为器件提供选型与数目配置依据。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真验证所提策略的有效性,并将器件成本和运行损耗与现有MMC方案进行对比,证明了所提方案更具经济优势。

关键词：柔性直流输电模块化多电平换流器故障穿越故障等效模型

UUVs集群协同定位的分散式增广信息滤波方法

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测绘学报 2022年第2期51卷 182-191页

作者：杜祯强柴洪洲向民志章繁黄紫如朱华巍自然资源部海洋测绘重点实验室山东青岛266590 信息工程大学地理空间信息学院河南郑州450001 中国电子科技集团公司第二十八研究所江苏南京210007

无人水下航行器集群协同作业能够扩展单体UUV的感知范围,实现单体UUV无法或难以完成的复杂任务。由于水下环境的复杂性及UUV各传感器存在观测限制、时延等问题,传统分散式Kalman滤波方法所需要的庞大实时通信在实际中难以实现,使得当前U... 详细信息

无人水下航行器集群协同作业能够扩展单体UUV的感知范围,实现单体UUV无法或难以完成的复杂任务。由于水下环境的复杂性及UUV各传感器存在观测限制、时延等问题,传统分散式Kalman滤波方法所需要的庞大实时通信在实际中难以实现,使得当前UUVs集群协同定位为不严密的解算。本文提出一种以增广信息滤波为核心的UUVs集群协同定位分散式滤波方法,在顾及算法严密性的基础上实现了UUVs分散式协同定位。每个UUV平台根据本地的传感器数据建立自己的状态链,同时广播自己的观测信息,各个平台协同完成信息矩阵的Cholesky修正。基于严密的数理理论证明了所提出的UUVs协同定位的分散式滤波与集中式滤波的一致性,并与传统方法进行对比分析。理论仿真分析表明,较之传统方法单体UUV的观测更新或两个UUV之间的相互观测都会导致UUVs集群全体状态更新,本文方法使得观测更新仅与观测直接涉及的UUV相关,有效地降低了通信载荷,实现观测信息的即插即用,扩展性良好。

关键词： UUV 协同定位增广信息滤波分散式 Cholesky

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厄尔尼诺事件对中国小麦生产分布的影响研究

中国农业资源与区划 2024年

作者：黄紫燕孙中叶曹鹏河南工业大学经济贸易学院

[目的]极端气候频发，导致中国粮食产业链供应链系统不确定性增加，小麦作为重要的口粮品种需要重点关注。从厄尔尼诺事件的视角，分析对中国小麦生产分布的影响效应和作用渠道，对建立气候变化影响中国小麦生产分布的长效机制、保障中... 详细信息

[目的]极端气候频发，导致中国粮食产业链供应链系统不确定性增加，小麦作为重要的口粮品种需要重点关注。从厄尔尼诺事件的视角，分析对中国小麦生产分布的影响效应和作用渠道，对建立气候变化影响中国小麦生产分布的长效机制、保障中国粮食安全具有重要的现实意义。[方法]基于1978—2022年中国省级面板数据，运用生产规模指数和自然断点法全面分析小麦生产分布时空演化特征，进而采用双向固定效应模型和中介效应模型，论证了厄尔尼诺事件对小麦生产分布的影响效应及作用渠道。[结果]研究发现，（1）厄尔尼诺事件会显著减少中国小麦播种面积，对小麦生产分布产生不利影响。（2）降水量和气温是厄尔尼诺事件影响中国小麦生产分布的两个主要的作用渠道，即存在“厄尔尼诺事件发生→降雨/气温格局改变→小麦生产分布调整”的影响路径。（3）与东南沿海麦区相比，厄尔尼诺事件只对黄淮海麦区、长江中游麦区以及西北麦区的生产分布存在不利影响。[结论]因此，应该完善和优化农业气象灾害监测和预警系统，结合中国各区域的气候变化特征合理调整小麦种植方案，加强适应气候变化的小麦品种培育力度。

关键词：厄尔尼诺气候变化小麦生产降水量气温

固本开新:企业数字化转型国内研究的知识图谱分析

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财会月刊 2024年第15期45卷 26-32页

作者：李慧黄紫阁温素彬南京审计大学会计学院南京211815 南京审计大学工信部专精特新产业学院南京211815 南京审计大学智能管理会计与内部控制研究院南京211815

本文对企业数字化转型的国内研究文献进行了知识结构和动态演化情况分析。研究发现:企业数字化转型领域研究始于2000年,之后一直稳定于较低水平,2019年开始热度呈井喷式增长,至今其增长速度仍处于较高水平;各主题的研究框架有待发展,研... 详细信息

本文对企业数字化转型的国内研究文献进行了知识结构和动态演化情况分析。研究发现:企业数字化转型领域研究始于2000年,之后一直稳定于较低水平,2019年开始热度呈井喷式增长,至今其增长速度仍处于较高水平;各主题的研究框架有待发展,研究主题之间的联系紧密性有待提高,具体为,创新驱动数字化转型助力高质量发展为核心研究主题,企业数字化管理模式创新与企业绩效、企业数字化与价值创造、数字化能力与创新绩效、数字化创新能力、数字化档案馆建设等研究主题处于边缘地位,制造企业动态能力与技术创新研究存在潜在的研究空间;研究主题呈多元化趋势,研究阶段可分为探索萌芽期(2000~2017年)、探索起步期(2018~2020年)、高速发展期(2021~2022年)三大阶段,研究颗粒度也一直在细化,具有明显的时代特征。

关键词：企业数字化转型文献计量知识图谱数字经济

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考虑信息滞后的AUV因子图多源信息融合定位算法

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中国惯性技术学报 2021年第5期29卷 625-631页

作者：黄紫如柴洪洲向民志李达杜祯强王栋民信息工程大学地理空间信息学院郑州450001 自然资源部海洋测绘重点实验室青岛266590 天津航海仪器研究所天津300131

针对自主水下潜航器(AUV)搭载的传感器易出现信息滞后的问题,在因子图优化(FGO)算法的基础上,提出考虑信息滞后的多源信息融合定位算法,削弱时延传感器测量信息产生的不良影响。首先构建AUV多源信息融合定位因子图框架,对超短基线(USBL... 详细信息

针对自主水下潜航器(AUV)搭载的传感器易出现信息滞后的问题,在因子图优化(FGO)算法的基础上,提出考虑信息滞后的多源信息融合定位算法,削弱时延传感器测量信息产生的不良影响。首先构建AUV多源信息融合定位因子图框架,对超短基线(USBL)系统、多普勒测速仪(DVL)进行因子建模,以捷联惯性导航系统(SINS)为主传感器进行状态递推。接收到滞后的传感器信息时,将因子节点连接到因子图模型中对应历史时刻的状态节点,利用非线性优化理论进行状态修正与更新。最后,采集AUV在海洋航行过程中的DVL、SINS数据,利用水面GNSS数据仿真USBL位置观测信息,模拟不同的信息滞后情况进行验证。半实物仿真试验结果表明,在信息滞后1 s的情况下,所提出算法定位精度与无滞后情况相当。与曲线拟合法、丢弃数据法相比,该算法对时延误差的补偿效果更佳。

关键词：因子图多源信息融合自主水下潜航器信息滞后

采用PSOGSA算法的水电机组调节系统非线性鲁棒控制研究

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水力发电学报 2024年第6期43卷 101-112页

作者：黄紫馨李佰霖付文龙三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002

针对含有非线性与不确定性水电机组调节系统,本文提出并设计了基于粒子群与引力搜索混合算法(PSOGSA)的非线性鲁棒H2/H∞控制策略对其进行控制。首先,建立了水电机组调节系统整体精细化模型,其中水轮机模型采用BP神经网络描述予以描述... 详细信息

针对含有非线性与不确定性水电机组调节系统,本文提出并设计了基于粒子群与引力搜索混合算法(PSOGSA)的非线性鲁棒H2/H∞控制策略对其进行控制。首先,建立了水电机组调节系统整体精细化模型,其中水轮机模型采用BP神经网络描述予以描述。然后,采用输出反馈线性化理论以及线性矩阵不等式(LMI)设计非线性鲁棒H_(2)/H_(∞)控制器,以确保系统在存在扰动情况下具有良好的鲁棒H_(2)/H_(∞)性能。此外,为了使控制器的控制性能最优化,通过PSOGSA算法对控制器加权函数参数进行寻优操作。最后,通过仿真表明,本文提出的基于PSOGSA的非线性鲁棒H_(2)/H_(∞)控制策略在提高水电机组调节系统的稳定性以及抗干扰能力上具有优势,也为实际水电机组控制应用提供一种有效的参考方案。

关键词：水轮发电机组调节系统 H_(2)/H_(∞)控制线性矩阵不等式(LMI)

采用高低阀接线的嵌套型MMC拓扑及其直流故障穿越策略

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电力系统自动化 2024年

作者：张紫如付丰豪赵西贝贾秀芳新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 国网天津高压公司

在采用高低阀接线的半桥型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)特高压远距离直流输电系统中，故障清除所需的特高压直流断路器尚不成熟，并且成本较高。针对上述问题，文中提出一种采用高低阀接线的嵌套型MMC拓扑。... 详细信息

在采用高低阀接线的半桥型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)特高压远距离直流输电系统中，故障清除所需的特高压直流断路器尚不成熟，并且成本较高。针对上述问题，文中提出一种采用高低阀接线的嵌套型MMC拓扑。参考全桥子模块运行的基本原理，设计辅助高阀MMC进行电压极性反转的外嵌桥臂、内嵌能量转移支路，使半桥型MMC换流站实现较混合型MMC成本更低的无闭锁直流故障穿越。根据故障清除期间各支路的通断时序与不同器件的通断用时，设计了故障穿越控制策略。通过对各阶段器件的电流、电压应力进行分析，为器件提供选型与数目配置依据。最后，利用PSCAD/EMTDC仿真验证所提策略的有效性，并将器件成本与运行损耗与现有MMC方案进行对比，证明了所提方案更具经济优势。

关键词：柔性直流输电模块化多电平换流器无闭锁故障穿越策略故障等效模型