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LiDAR-Visual SLAM with Integrated Semantic and Texture Information for Enhanced Ecological Monitoring Vehicle Localization

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Computers, Materials & Continua 2025年第1期82卷 1401-1416页

作者： Yiqing Lu Liutao zhao Qiankun zhao Foreign Environmental Cooperation Center Ministry of Ecology and Environment of PRCBeijing100035China Beijing Computing Center Co. Ltd.Beijing Academy of Science and TechnologyBeijing100083China Beijing Guyu Interactive Artificial Intelligence Application Co. Ltd.Beijing100024China

Ecological monitoring vehicles are equipped with a range of sensors and monitoring devices designed to gather data on ecological and environmental *** vehicles are crucial in various fields,including environmental science research,ecological and environmental monitoring projects,disaster response,and emergency management.A key method employed in these vehicles for achieving high-precision positioning is LiDAR(lightlaser detection and ranging)-Visual Simultaneous Localization and Mapping(SLAM).However,maintaining highprecision localization in complex scenarios,such as degraded environments or when dynamic objects are present,remains a significant *** address this issue,we integrate both semantic and texture information from LiDAR and cameras to enhance the robustness and efficiency of data ***,semantic information simplifies the modeling of scene elements,reducing the reliance on dense point clouds,which can be less ***,visual texture information complements LiDAR-Visual localization by providing additional contextual *** incorporating semantic and texture details frompaired images and point clouds,we significantly improve the quality of data association,thereby increasing the success rate of *** approach not only enhances the operational capabilities of ecological monitoring vehicles in complex environments but also contributes to improving the overall efficiency and effectiveness of ecological monitoring and environmental protection efforts.

关键词： LiDAR-Visual simultaneous localization and mapping integrated semantic texture information

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电动汽车电液复合制动系统优化设计

南京航空航天大学学报 2013年第6期45卷 871-874页

作者：赵万忠谷霄月王春燕胡明煜南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

针对当前复合制动系统再生制动力分配策略分析不全面的问题,基于电动汽车复合制动系统结构形式和驾驶员制动意图的分类,对再生制动力分配方法进行了研究。确定了制动力分配控制策略,并以制动感觉、制动能量最大化为优化目标,对复合制动... 详细信息

针对当前复合制动系统再生制动力分配策略分析不全面的问题,基于电动汽车复合制动系统结构形式和驾驶员制动意图的分类,对再生制动力分配方法进行了研究。确定了制动力分配控制策略,并以制动感觉、制动能量最大化为优化目标,对复合制动系统进行了多目标优化设计。结果表明复合制动系统能够综合能量回收效率和制动稳定性等因素,保证驾驶员获得满意的制动感觉,有效提高汽车制动的安全性、舒适性和稳定性。

关键词：电动汽车电液复合制动制动力分配制动感觉优化设计

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基于自适应容积粒子滤波的车辆状态估计

南京航空航天大学学报 2020年第3期52卷 445-453页

作者：邢德鑫魏民祥赵万忠汪 吴树凡南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 东南大学机械工程学院南京211189

针对车辆状态估计中由模型的强非线性、噪声的非高斯分布等相关因素导致估计精度下降甚至发散的问题,本文提出了基于自适应容积粒子滤波(Adaptive cubature particle filter,ACPF)的车辆状态估计器。首先基于非稳态动态轮胎模型,构建高... 详细信息

针对车辆状态估计中由模型的强非线性、噪声的非高斯分布等相关因素导致估计精度下降甚至发散的问题,本文提出了基于自适应容积粒子滤波(Adaptive cubature particle filter,ACPF)的车辆状态估计器。首先基于非稳态动态轮胎模型,构建高维度非线性八自由度车辆模型。其次利用自适应容积卡尔曼滤波(Adaptive cubature Kalman filter,ACKF)算法更新基本粒子滤波(Particle filter,PF)算法的重要性密度函数,以完成自适应容积粒子滤波算法设计。利用车载传感器信息,运用ACPF算法实现对车辆的侧倾角、质心侧偏角等关键状态变量高精度在线观测。搭建Simulink-Carsim联合仿真平台进行了算法的验证,结果表明该算法状态估计精度高于传统无迹粒子滤波(Unscented particle filter,UPF)算法,且算法运算效率高于UPF算法,而传统PF估计值发散。研究结果为实现车辆动力学精准控制提供了理论支持。

关键词：高维非线性车辆模型非高斯分布滤波车辆状态估计自适应容积粒子滤波

轮毂电机独立驱动电动汽车差速转向路感控制研究

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中国机械工程 2014年第1期25卷 87-91页

作者：赵万忠王春燕张宗强于蕾艳赵婷南京航空航天大学南京210016 中国石油大学青岛266580

为改善电动轮汽车差速转向系统的转向路感,建立了电动轮汽车差速转向和整车系统的动力学模型。基于鲁棒控制理论,在保证H∞性能的前提下,设计了系统PID控制器,并进行了仿真分析。结果表明,基于H∞-PID控制的差速转向系统可在满足系统H... 详细信息

为改善电动轮汽车差速转向系统的转向路感,建立了电动轮汽车差速转向和整车系统的动力学模型。基于鲁棒控制理论,在保证H∞性能的前提下,设计了系统PID控制器,并进行了仿真分析。结果表明,基于H∞-PID控制的差速转向系统可在满足系统H∞鲁棒性能的基础上,进一步减小系统的静态误差,提高差速转向路感系统的灵敏度和系统精度,使驾驶员获得更为满意的转向路感。

关键词：车辆工程电动轮汽车差速转向路感控制

融合助力转向功能的新型主动转向系统LQG控制策略

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中国机械工程 2014年第3期25卷 417-421页

作者：赵万忠李怿骏于蕾艳赵婷谷霄月王春燕南京航空航天大学南京210016 中国石油大学青岛266580

在传统主动转向系统基础上,集成电动助力转向技术,开发出一种新型主动转向系统,使其同时融合主动转向和电动助力转向功能,不仅解决了汽车低速转向轻便与高速转向稳重的矛盾,而且可以实现驾驶员路感和汽车主动安全性的完美结合。推导出... 详细信息

在传统主动转向系统基础上,集成电动助力转向技术,开发出一种新型主动转向系统,使其同时融合主动转向和电动助力转向功能,不仅解决了汽车低速转向轻便与高速转向稳重的矛盾,而且可以实现驾驶员路感和汽车主动安全性的完美结合。推导出新型主动转向系统动力学方程,考虑系统中可能存在的各种干扰和噪声,构建了新型主动转向系统LQG控制模型,设计了新型主动转向系统LQG控制策略,并对转向路感和系统鲁棒性进行了仿真分析。仿真结果表明,基于LQG控制的新型主动转向系统,具有较好的系统鲁棒性能和鲁棒稳定性,可有效抑制路面随机激励、转矩传感器量测、模型参数不确定所引起的各种干扰和噪声,使驾驶员获得满意的转向路感。

关键词：新型主动转向 LQG控制路感鲁棒性

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汽车状态参数估计策略适用性评价

汽车技术 2012年第12期 43-46页

作者：魏建伟赵万忠尚伟燕宁波工程学院南京航空航天大学清华大学汽车安全与节能国家重点实验室

介绍了汽车侧向稳定性控制系统的基本原理以及现有状态参数的估计策略。分析了估计策略输入信号能否反映不同侧向稳定性控制系统作用时所引起的状态参数变化问题,并从估计输入信号实时采集的角度判断估计策略的可靠性。提出了估计策略... 详细信息

介绍了汽车侧向稳定性控制系统的基本原理以及现有状态参数的估计策略。分析了估计策略输入信号能否反映不同侧向稳定性控制系统作用时所引起的状态参数变化问题,并从估计输入信号实时采集的角度判断估计策略的可靠性。提出了估计策略的评价指标,并对不同估计策略进行适用性评价。结果表明,采用直接表征汽车状态的部分参数作为估计输入的估计策略具有更好的适用性。

关键词：汽车状态参数估计策略适用性评价

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新型轮式载人月球车滑移转向初探

中国机械工程 2014年第22期25卷 3012-3017页

作者：王春燕段婷婷赵万忠于蕾艳吕泽炜南京航空航天大学南京210016 中国石油大学青岛266580

载人月球车转向系统设计的好坏直接影响月球车的平稳性、路径跟踪及紧急避障能力。将滑移转向技术与载人月球车有效结合,提出了一种新型载人月球车滑移转向系统,研究其动力学与运动学建模方法。在分析载人月球车滑移转向的纵向行驶特性... 详细信息

载人月球车转向系统设计的好坏直接影响月球车的平稳性、路径跟踪及紧急避障能力。将滑移转向技术与载人月球车有效结合,提出了一种新型载人月球车滑移转向系统,研究其动力学与运动学建模方法。在分析载人月球车滑移转向的纵向行驶特性、方向稳定性及原地转向特性的基础上,设计了载人月球车滑移转向系统横摆角速度PID闭环控制控制器,实现了车辆自主横摆角速度的跟踪控制。仿真结果表明,载人月球车滑移转向系统具有较好的原地转向能力,在转向过程中不仅兼顾了滑移转向车辆低速时的转向轻便性,而且有效地改善了车辆的操纵性能和跟踪性能。

关键词：载人月球车滑移转向建模控制

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转阀式液压助力转向系统建模与仿真分析

机床与液压 2009年第2期37卷 37-38,28页

作者：石培吉施国标林逸赵万忠北京理工大学电动车辆工程技术中心北京100081

考虑了汽车液压助力转向器中的机械子系统与液压子系统,建立了相应的数学模型并利用Matlab/Simulink控制系统仿真软件建立了汽车液压助力转向系统的仿真模型。仿真分析了活塞有效面积、扭杆刚度和系统供油流量的变化对系统响应的影响情... 详细信息

考虑了汽车液压助力转向器中的机械子系统与液压子系统,建立了相应的数学模型并利用Matlab/Simulink控制系统仿真软件建立了汽车液压助力转向系统的仿真模型。仿真分析了活塞有效面积、扭杆刚度和系统供油流量的变化对系统响应的影响情况,结果表明:增加系统供油流量、减小扭杆刚度都会使转向器的助力油压增大,此时齿条的位移将增大从而使稳定时间延长;活塞有效面积的大小几乎不影响助力油压的大小,齿条助力将随活塞有效面积成正比例变化。

关键词：液压动力转向建模仿真

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电动轮汽车驱动系统的滑模-PID控制

江苏大学学报（自然科学版） 2015年第3期36卷 260-264页

作者：段婷婷王春燕赵万忠张玉稳南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016 山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255049

针对电动轮汽车驱动系统响应时间过长,响应不稳定,鲁棒性差等问题,建立简化了的电动轮汽车整车动力学模型和永磁无刷直流轮毂电动机驱动模型.以滑模变结构理论和PID控制理论为基础,根据电动轮汽车驱动系统运行的动态特性品质及滑模运行... 详细信息

针对电动轮汽车驱动系统响应时间过长,响应不稳定,鲁棒性差等问题,建立简化了的电动轮汽车整车动力学模型和永磁无刷直流轮毂电动机驱动模型.以滑模变结构理论和PID控制理论为基础,根据电动轮汽车驱动系统运行的动态特性品质及滑模运行的动、静态特性要求,分别设计系统外环滑模-PID决策控制器及内环PID跟踪控制器,通过内、外环控制的有效结合,使系统具有了兼顾滑模变结构控制稳定性好、鲁棒性高和PID控制简单易行、响应迅速的特点,提高了系统的控制品质.仿真结果表明:基于滑模-PID控制的驱动系统能够迅速控制整车驱动系统和轮毂电动机的运行,明显改善了汽车动力学特性和轮毂电动机特性.

关键词：电动轮汽车轮毂电动机驱动系统滑模-PID 控制