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Wireless/wired integrated transmission for industrial cyber-physical systems: risk-sensitive co-design of 5G and TSN protocols

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Science China(Information Sciences) 2022年第1期65卷 56-71页

作者： Yajing ZHANG qimin xu Xinping GUAN Cailian CHEN Mingyan LI Department of Automation Shanghai Jiao Tong University Key Laboratory of System Control and Information Processing Ministry of Education of China Shanghai Engineering Research Center of Intelligent Control and Management College of Computer Science Chongqing University

The growing popularity of intelligent manufacturing is driven by deterministic transmission demands of applications in industrial cyber-physical systems(ICPS). However, the ossified shortages of industrial wireless communication such as diverse quality of service(Qo S) and complex signaling processes incur a severe long tail of transmission delay distribution. As a solution, the 5 th generation(5 G) wireless communication technology provides ultra-reliable and low-latency communication(URLLC) for industry scenarios. Moreover, the newly proposed time-sensitive networking(TSN) standards guarantee the transmission determinacy by gate mechanism. In this paper, we propose a heterogeneous time-sensitive network(HTSN) co-designed by 5 G and TSN. We first develop a predictive multi-priority wireless scheduling mechanism based on semi-persistent scheduling(SPS) to reduce signaling delay by reserving resources in *** we propose an adaptive data injection mechanism for TSN based on per-stream filtering and policing(PSFP), which dynamically adjusts the priority of data for queue injection in TSN. To further reduce the long tail of delay, we employ a risk-sensitive learning method to improve the worst-case delay. Simulations on a hot rolling production scenario demonstrate that the proposed mechanisms under HTSN achieve great performance in terms of integrated delay and resource utilization.

关键词： industrial cyber-physical systems (ICPS) 5G-TSN co-design wireless/wired integrated network risk-sensitive reinforcement learning deterministic communication

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基于前光模组的反射式液晶显示视角

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液晶与显示 2024年第1期39卷 25-31页

作者：李可敬李香君俞良许启民吕国强王梓冯奇斌合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230009 芜湖长信科技有限公司安徽芜湖241007 合肥工业大学光电技术研究院安徽合肥230009

反射式液晶显示具有功耗低、绿色环保的优点。但由于没有增亮膜等光学膜系对视角进行调控,常见的网点形貌下视角曲线存在跳变、不均匀等问题。为了改善反射式液晶显示的视角问题,本文建立了反射式液晶模组仿真模型进行探究。首先,分析... 详细信息

反射式液晶显示具有功耗低、绿色环保的优点。但由于没有增亮膜等光学膜系对视角进行调控,常见的网点形貌下视角曲线存在跳变、不均匀等问题。为了改善反射式液晶显示的视角问题,本文建立了反射式液晶模组仿真模型进行探究。首先,分析了前光模组存在的视角问题。接着,以圆锥形和圆台形网点为例分析了网点形貌对视角的影响,并提出棱柱形网点以改善视角。仿真结果表明,棱柱形网点可以有效解决垂直于入射光方向±35°视角的曲线跳变及不均匀问题,且将视角中心亮度相比于圆锥形网点提升了52.3%。本研究对反射式液晶显示设备的视角设计具有重要参考意义。

关键词：前光模组网点形貌导光板视角

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FeCoCrNiAl高熵合金涂层的等离子熔覆工艺研究

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热加工工艺 2024年第4期53卷 46-50页

作者：毛建军许启民赵禹张成林滕常青辛虹阳吴璐中国核动力研究设计院第一研究所四川成都610041 安徽工程大学高性能有色金属材料安徽省重点实验室安徽芜湖241000 安徽拓宝增材制造科技有限公司安徽芜湖241200

采用等离子熔覆技术在45号钢基体表面制备FeCoCrNiAl高熵合金涂层,研究熔覆电流和离子气流量对涂层表面形貌及孔隙率的影响。结果表明,当熔覆电流为180 A、离子气流量为2.5 L/min、熔覆速度为100 cm/min时,制备出的FeCoCrNiAl合金涂层... 详细信息

采用等离子熔覆技术在45号钢基体表面制备FeCoCrNiAl高熵合金涂层,研究熔覆电流和离子气流量对涂层表面形貌及孔隙率的影响。结果表明,当熔覆电流为180 A、离子气流量为2.5 L/min、熔覆速度为100 cm/min时,制备出的FeCoCrNiAl合金涂层与基体结合良好、无裂纹,孔隙率达到最低值0.0276%。该工艺制备的FeCoCrNiAl合金涂层高熵效应显著,但组织中除了具有BCC结构相以外,还存在具有FCC结构的Fe-Cr相、Ni-Co相、富Ni相、富Al相等成分。FeCoCrNiAl高熵合金涂层的显微硬度为500 HV,达到45钢基体的2倍以上。

关键词：高熵合金等离子熔覆涂层孔隙率硬度

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杏鲍菇菌糠饲料化研究与应用进展

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中国饲料 2024年第1期 149-154页

作者：徐启民帖余张鑫左志琼宋洪宁王风青李仲玄刘超兰四川轻化工大学生物工程学院四川宜宾644000 固态发酵资源利用四川省重点实验室四川宜宾644000 山东泰山生力源集团股份有限公司山东泰安271000 国家新抗生素菌种保藏管理中心药学院成都大学四川成都610106

杏鲍菇菌糠是用于栽培杏鲍菇,子实体采收之后残留的栽培基质,含有蛋白质、畜禽必需氨基酸、脂肪、纤维、钙、磷等多种营养因子,多糖、黄铜、低聚糖、漆酶、锰过氧化物酶等多种活性功能成分,同时其中的重金属、霉菌毒素、农药残留浓度及... 详细信息

杏鲍菇菌糠是用于栽培杏鲍菇,子实体采收之后残留的栽培基质,含有蛋白质、畜禽必需氨基酸、脂肪、纤维、钙、磷等多种营养因子,多糖、黄铜、低聚糖、漆酶、锰过氧化物酶等多种活性功能成分,同时其中的重金属、霉菌毒素、农药残留浓度及有害微生物数量均低于标准限定值。因此杏鲍菇菌糠作为非常规饲料原料,用于饲料的研究与开发,代替部分或全部的日粮组分,在一定程度上解决了饲料短缺问题,并降低了养殖成本,提升了养殖效益。为此本文就杏鲍菇菌糠营养成分、饲用安全性以及在牛、羊、猪、禽等动物养殖中的应用进行了综述,以期为杏鲍菇菌糠在饲料化资源利用研究及应用方面提供参考。

关键词：杏鲍菇菌糠营养安全性动物养殖

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基于交互多模型距离平滑的UWB/IMU因子图组合导航方法

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中国惯性技术学报 2022年第3期30卷 322-327页

作者：李旭孔鑫刘锡祥宋翔徐启敏东南大学仪器科学与工程学院南京210096 微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096 南京晓庄学院电子工程学院南京211171

为了解决全球导航卫星系统(GNSS)拒止条件下车辆定位困难问题,提出了一种基于交互多模型距离平滑的超宽带/惯性测量单元(UWB/IMU)因子图组合导航方法。首先,针对超宽带信号由于反射或折射导致的非视距问题,分别建立视距与非视距情况下... 详细信息

为了解决全球导航卫星系统(GNSS)拒止条件下车辆定位困难问题,提出了一种基于交互多模型距离平滑的超宽带/惯性测量单元(UWB/IMU)因子图组合导航方法。首先,针对超宽带信号由于反射或折射导致的非视距问题,分别建立视距与非视距情况下超宽带基站与标签间距离的因子图模型,并利用交互式多模型算法进行原始距离的平滑;然后,对惯性导航系统、交互式多模型处理的超宽带距离信息等测量量进行建模,构建基于因子图的信息融合框架,并根据非线性优化理论与增量平滑算法实现变量节点的递推与更新。最后,采用因子图方法对融合数据进行处理,实现车辆多传感器高精度组合导航。实际测试结果表明,相比基于卡尔曼滤波的多传感器融合方法,所提出的基于交互多模型距离平滑的惯性/超宽带的因子图定位方法在非视距情况下位置估计精度(RMS)提高40%以上。

关键词：惯性/超宽带因子图交互式多模型组合导航非视距

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基于级联深度神经网络的车辆位姿融合估计

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仪器仪表学报 2022年第5期43卷 57-67页

作者：常彬李旭徐启敏李娜胡玮明东南大学仪器科学与工程学院南京210046 交通运输部公路科学研究院北京100088

在复杂的城市环境下,全球导航卫星系统信号失效时,现有利用单目相机或惯性导航系统估计车辆位姿的方法存在严重的累积误差。针对以上问题,提出了一种基于级联深度神经网络(CDNN)的车辆位姿融合估计算法。首先,设计了一种级联深度神经网... 详细信息

在复杂的城市环境下,全球导航卫星系统信号失效时,现有利用单目相机或惯性导航系统估计车辆位姿的方法存在严重的累积误差。针对以上问题,提出了一种基于级联深度神经网络(CDNN)的车辆位姿融合估计算法。首先,设计了一种级联深度神经网络,减小单目相机因尺度模糊和尺度漂移造成的累积误差;其次,为了减小引入的器件噪声,利用简化惯性传感器系统(RISS)获取车辆横向、纵向加速度和横摆角速度。为了减小系统中不确定噪声的影响,利用H∞滤波融合CDNN和RISS的输出,在准确估计车辆位姿的同时保证高频输出。在KITTI数据集上的实验结果表明,与基于卡尔曼滤波的方法相比,本文算法估计得到的东向位置均方根误差(RMSE)减小了41.3%,北向位置RMSE减小了70.6%,航向角RMSE减小了66.6%。

关键词：车辆位姿级联深度神经网络三维运动学参数简化惯性传感器系统 H∞滤波

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卫星拒止环境下基于因子图的智能车可靠定位方法

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仪器仪表学报 2021年第11期42卷 79-86页

作者：胡悦李旭徐启敏袁建华孔鑫东南大学仪器科学与工程学院南京210096 公安部交通管理科学研究所无锡214151

针对如室内停车场、隧道等卫星拒止环境下智能车的准确可靠定位需求,提出了一种基于因子图的低成本融合定位方法。首先,构建基于因子图的UWB/INS动态融合定位框架;接着,充分利用UWB基站的静止特性,结合因子图输出的位置及位置置信区间... 详细信息

针对如室内停车场、隧道等卫星拒止环境下智能车的准确可靠定位需求,提出了一种基于因子图的低成本融合定位方法。首先,构建基于因子图的UWB/INS动态融合定位框架;接着,充分利用UWB基站的静止特性,结合因子图输出的位置及位置置信区间计算智能车与基站之间的最大理论距离,并与UWB实测距离比较从而检测非视距信号;最后,制定自适应融合规则来指导不同情况下UWB/INS的融合,输出最终的定位结果,实现卫星拒止环境下智能车的可靠定位。实车试验表明,所提出的融合定位方法可达到0.622 m的精度,相较传统的最小二乘定位方法提升1倍以上,有效抑制了非视距误差的影响,具有成本低、可靠性高、环境适应力强等优点,克服了传统方法的不足。

关键词：因子图非视距误差车辆定位卫星拒止置信区间

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An interacting multiple model-based two-stage Kalman filter for vehicle positioning

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Journal of Southeast University(English Edition) 2017年第2期33卷 177-181页

作者：徐启敏李旭李斌宋向辉东南大学仪器科学与工程学院南京210096 交通运输部公路科学研究院智能交通技术交通行业重点实验室北京100088

To address the problem that a general augmented state Kalman filter or a two-stage Kalman filter cannot achieve satisfactory positioning performance when facing uncertain noise of the micro-electro-mechanical system（MEMS） inertial sensors, a novel interacting multiple model-based two-stage Kalman filter（IMM-TSKF） is proposed to adapt to the uncertain inertial sensor noise. Three bias filters are developed based on different noise characteristics to cover a wide range of noise levels. Then, an accurate estimation of biases is calculated by the interacting multiple model algorithm to correct the bias-free filter. Thus, the vehicle positioning system can achieve good performance when suffering from uncertain inertial sensor noise. The experimental results indicate that the average position error of the proposed IMMTSKF is 25% lower than that of the general TSKF.

关键词： interacting multiple model(IMM) two-stage filter uncertain noise vehicle positioning

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Approach to estimation of vehicle-road longitudinal friction coefficient

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Journal of Southeast University(English Edition) 2013年第3期29卷 310-315页

作者：宋翔李旭张为公陈伟徐启敏东南大学仪器科学与工程学院南京210096

According to the road adaptive requirements for the vehicle longitudinal safety assistant system an estimation method of the road longitudinal friction coefficient is *** method can simultaneously be applied to both the high and the low slip ratio conditions. Based on the simplified magic formula tire model the road longitudinal friction coefficient is preliminarily estimated by the recursive least squares *** estimated friction coefficient and the tires model parameters are considered as extended states. The extended Kalman filter algorithm is employed to filter out the noise and adaptively adjust the tire model parameters. Then the final road longitudinal friction coefficient is accurately and robustly estimated. The Carsim simulation results show that the proposed method is better than the conventional algorithm. The road longitudinal friction coefficient can be quickly and accurately estimated under both the high and the low slip ratio *** error is less than 0.1 and the response time is less than 2 s which meets the requirements of the vehicle longitudinal safety assistant system.

关键词： road friction coefficient recursive least squares extended Kalman filter vehicle longitudinal safety assistantsystem

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Markov切换随机双线性系统依概率渐进稳定性(英文)

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应用概率统计 2013年第4期29卷 405-413页

作者：丁芳清焦贤发徐启敏合肥工业大学数学学院合肥230009 合肥学院数学与物理系合肥230601

本文研究随机双线性系统大范围渐进稳定性.利用数学期望不等式给出了随机双线性系统渐进稳定的新标准.设计了一种非线性状态反馈控制器,利用类Riccati不等式推出了Markov切换随机双线性系统大范围依概率渐进稳定的充分条件.数值算例表... 详细信息

本文研究随机双线性系统大范围渐进稳定性.利用数学期望不等式给出了随机双线性系统渐进稳定的新标准.设计了一种非线性状态反馈控制器,利用类Riccati不等式推出了Markov切换随机双线性系统大范围依概率渐进稳定的充分条件.数值算例表明本文提出的方法是可行的.

关键词：随机双线性系统依概率渐进稳定 Markov切换反馈控制器

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