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基于COMGRU的AUV航路轨迹预测方法

哈尔滨工程大学学报 2024年第7期45卷 1384-1390页

作者：徐鹏徐东李腾涛赵宏瑞赵佳媛中国船舶重工集团公司江苏连云港222006 哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院黑龙江哈尔滨150001

针对采用神经网络预测自主水下机器人航迹存在滞后性的问题,本文提出一种基于信息压缩的改进门控循环神经网络,用于水下自主机器人航路多步轨迹预测。该算法将水下自主机器人航行轨迹附近的障碍物位置信息、海流信息以及时空轨迹信息共... 详细信息

针对采用神经网络预测自主水下机器人航迹存在滞后性的问题,本文提出一种基于信息压缩的改进门控循环神经网络,用于水下自主机器人航路多步轨迹预测。该算法将水下自主机器人航行轨迹附近的障碍物位置信息、海流信息以及时空轨迹信息共同构成的地理位置信息进行数据压缩处理,作为本文预测网络的输入,以提高网络训练效率。实验验证该算法减少了水下自主机器人航迹多步预测的滞后性且具有较高的准确率。

关键词：水下自主机器人航迹预测门控循环神经网络数据压缩时空轨迹多步预测滞后性

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油液光谱数据诊断综合传动装置异常磨损定位方法

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1398-1404页

作者：徐峰张倩倩季文龙贾然张鹏郑长松中国人民解放军32184部队北京100072 中国人民解放军32381部队北京100072 北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192 北京理工大学机械与车辆学院北京100081

磨损是影响综合传动装置工作可靠性及使用寿命的重要因素之一,当前相关研究中常用的聚类、主成分分析、加权融合等油液光谱数据分析方法,缺乏对特定元素浓度指标异常磨损情况下随时间增长的考虑。为分析综合传动装置不同零部件的磨损状... 详细信息

磨损是影响综合传动装置工作可靠性及使用寿命的重要因素之一,当前相关研究中常用的聚类、主成分分析、加权融合等油液光谱数据分析方法,缺乏对特定元素浓度指标异常磨损情况下随时间增长的考虑。为分析综合传动装置不同零部件的磨损状态,提出一种基于油液光谱数据的零部件异常磨损定位分析方法。针对综合传动装置异常磨损过程中部分元素在特定阶段会出现快速增长的情况,提出基于时间窗相关距离的聚类方法,分离表征不同零部件磨损状态的元素;提出磨损元素的磨损趋势分级方法,以高磨损趋势元素为聚类中心,使聚类结果具备可解释性;通过分级系数确定零部件磨损元素权重,融合各零部件磨损元素,获取不同零部件磨损状态表征;通过异常磨损界限值识别异常磨损,实现零部件异常磨损定位。以综合传动装置润滑油液光谱数据为例,检测判断该装置异常磨损的零部件及时间段。检测结果表明:Fe、Cu、Pb三种元素的磨损趋势分级系数最高,携带大量磨损信息,能够有效表征装置的磨损状态;基于时间窗相关距离的有中心聚类方法,成功将油液光谱数据分为Fe、Cu、Pb三类,可用于有效表征整体、摩擦片、齿轮组的磨损状态;基于分级系数的加权融合方法可以有效对该装置的异常磨损部位和时间周期进行检测和判断,为后续的故障预防和维护提供技术指导。

关键词：机械磨损油液光谱数据磨损趋势分级异常磨损定位

小型无人机载横滚-俯仰结构光电载荷前向对地扫描技术研究

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应用光学 2024年第1期45卷 1-7页

作者：袁屹杰张卫国王谭程勇栋王毅王超伊兴国西安应用光学研究所陕西西安710065

针对小型无人机平台光电载荷的挂载方式以及应用需求,提出了基于横滚-俯仰结构光电载荷实现前向对地宽区域扫描的技术方案。构建了扫描状态数学模型,提出了光电载荷依据平台参数实现扫描幅宽最大化的控制参数寻优方法,通过算例数据分析... 详细信息

针对小型无人机平台光电载荷的挂载方式以及应用需求,提出了基于横滚-俯仰结构光电载荷实现前向对地宽区域扫描的技术方案。构建了扫描状态数学模型,提出了光电载荷依据平台参数实现扫描幅宽最大化的控制参数寻优方法,通过算例数据分析了寻优方法的合理性,并测试了寻优方法的实时性特点;采用仿真方法和挂飞方法测试了光电载荷前向对地宽区域扫描的技术状态。测试结果表明:扫描控制参数寻优方法得到的参数是最优的,在目标嵌入式平台上运行耗时少于40 ms,具备在线实时优化能力;所提扫描方法在一定平台扰动下仍可以较好地实现前向对地连续覆盖,扫描中视场重叠率是动态变化的,越靠近扫描边缘区域相邻视场的重叠范围越小;扫描范围应选取横向两端扫描控制点间所夹区域,避免扫描边缘区域因重叠率过小而产生漏扫现象。

关键词：横滚-俯仰结构光电载荷宽区域扫描参数优化

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Y波导温致半波电压特性对谐振式光纤陀螺的影响

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应用光学 2024年第2期45卷 461-466页

作者：苏政澄李俊吴凡蓝士祺闫博西安飞行自动控制研究所飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室陕西西安710076

针对基于宽谱光源的谐振式光纤陀螺(resonant fiber optic gyroscope, RFOG)中Y波导调制器半波电压的温度影响,开展了Y波导温致半波电压特性对谐振式光纤陀螺影响的研究。建立了Y波导温致半波电压特性对基于宽谱光源的谐振式光纤陀螺系... 详细信息

针对基于宽谱光源的谐振式光纤陀螺(resonant fiber optic gyroscope, RFOG)中Y波导调制器半波电压的温度影响,开展了Y波导温致半波电压特性对谐振式光纤陀螺影响的研究。建立了Y波导温致半波电压特性对基于宽谱光源的谐振式光纤陀螺系统标度因素的影响规律模型,模型表明:Y波导调制器的温致半波电压特性会导致基于宽谱光源的谐振式光纤陀螺系统的标度因素发生变化。搭建了用于宽谱光源的Y波导调制器半波电压测试系统,系统测试精度达1 mV。实验测试了全温范围内Y波导的温致半波电压特性在基于宽谱光源的谐振式光纤陀螺系统中的影响,测试结果表明:Y波导调制器的半波电压与温度呈线性负相关;Y波导调制器的温致半波电压特性导致基于宽谱光源的谐振式光纤陀螺系统的标度因素的最大相对变化误差为1 266.01×10^(-6)。

关键词： Y波导调制器谐振式光纤陀螺宽谱光温度半波电压

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模拟核芯FCM燃料的振荡烧结行为研究

无机材料学报 2024年第5期39卷 501-508页

作者：何宗倍陈放刘佃光李统业曾强中国核动力研究设计院核燃料元件及材料研究所成都610213 西南交通大学材料科学与工程学院成都610031

全陶瓷微封装弥散(FCM)燃料以其较好的固有安全性而成为核能领域研究的重点。针对SiC基体难以烧结的问题,本研究利用振荡烧结具有加速传质和降低烧结温度的优势,开展了模拟核芯FCM燃料振荡烧结行为研究,重点考察了振荡烧结温度、振荡时... 详细信息

全陶瓷微封装弥散(FCM)燃料以其较好的固有安全性而成为核能领域研究的重点。针对SiC基体难以烧结的问题,本研究利用振荡烧结具有加速传质和降低烧结温度的优势,开展了模拟核芯FCM燃料振荡烧结行为研究,重点考察了振荡烧结温度、振荡时间与振荡压力等参数对基体致密化行为的影响,并与热压烧结结果进行了对比。结果表明,振荡烧结温度、保温时间以及中值压力对基体致密化有重要影响,而振荡压力的振幅对基体致密化影响不大。相比于热压烧结,振荡烧结可以提高材料的致密度,振荡烧结试样的致密度更高,1850℃振荡烧结试样的致密度为99.99%;振荡烧结试样的晶粒尺寸更小,1850℃振荡烧结试样的晶粒尺寸为(284±4)nm,比同等温度下热压烧结试样的晶粒尺寸减小~27%;振荡烧结试样的硬度更高,1850℃振荡烧结试样的硬度为(26.7±0.4)GPa。借助改进的热压烧结本构方程,计算得到试样在致密度为90%时的应力指数n=1,活化能Q=430 kJ/mol,致密化的主导机制为晶界扩散协调的晶界滑移。

关键词： FCM燃料 SiC基体振荡烧结致密化机理

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搅拌摩擦沉积增材技术研究现状

机械工程学报 2024年第7期60卷 374-384页

作者：杜文博李晓亮李霞胡深恒朱胜陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072 哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001

作为一种新兴固相增材制造技术,搅拌摩擦沉积增材(Additive friction stir deposition,AFSD)因其能够形成类似锻造微观结构而引起学者们广泛研究。目前,研究成果多集中于工艺机理、工艺特征和应用等方面。在工艺机理方面,AFSD工艺过程... 详细信息

作为一种新兴固相增材制造技术,搅拌摩擦沉积增材(Additive friction stir deposition,AFSD)因其能够形成类似锻造微观结构而引起学者们广泛研究。目前,研究成果多集中于工艺机理、工艺特征和应用等方面。在工艺机理方面,AFSD工艺过程中过渡区与沉积区的材料流动机制、热量的产生与传递机制、微观结构演变机制和工艺参数-材料流动-热场演变相互作用机制等得到揭示。在工艺特征方面,研究发现AFSD具有固相、近净成型和界面混合等宏观特征,细化和等轴微观特征,这些特征深刻影响AFSD试件在硬度、拉伸等力学性能方面的表现。在应用方面,AFSD适用金属材料在不断拓展,在增材制造、涂层和复合材料制造、修复等领域表现出广泛潜力。综合工艺机理、工艺特征和应用等方面的研究进展,可知对AFSD的探索仍处于初级阶段,其高效率、高质量和低能耗的增材特性赋予其巨大的发展潜力。

关键词：增材制造固相增材制造搅拌摩擦沉积增材制造工艺机理工艺特征应用

基于中低频阻抗谱的锂离子电池容量快速估计方法

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中国公路学报 2024年第2期37卷 293-303页

作者：孙丙香庞俊峰苏晓佳付大伟付智城北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心北京100044 北京空间飞行器总体设计部北京100094

针对批量电动汽车退役电池的梯次利用,电池评估专用设备的技术研发面临迫切需求,但评估软件的算法策略开发难度大。兼顾快速性与准确性的阻抗谱方法在专用设备实现中具有良好的可行性。因此选择测试时间短且对采样频率要求低的中低频阻... 详细信息

针对批量电动汽车退役电池的梯次利用,电池评估专用设备的技术研发面临迫切需求,但评估软件的算法策略开发难度大。兼顾快速性与准确性的阻抗谱方法在专用设备实现中具有良好的可行性。因此选择测试时间短且对采样频率要求低的中低频阻抗谱,在硬件实现中既节约了高频采样成本,又避免了低频正弦难以精准实现的难题。通过拟合电荷转移阻抗特征圆,提取顶点虚部、拐点虚部、圆心横坐标、圆与实轴的交点及其模态分解残值5个健康特征,运用皮尔逊相关系数验证健康特征与容量的相关性,利用高斯过程回归指数模型进行模型训练并验证,实现了锂离子电池容量的快速估计。首先应用实验室测试数据进行方法验证,试验值均在估计值的95%置信区间内;然后应用公开数据集进一步验证,该方法建立估计模型决定系数R2为0.92,估计结果的均方根误差为0.490 8,平均绝对百分比误差为1.343 1%。此外,分别选取减少阻抗谱拟合圆数据点、选取中低频阻抗谱顶点和拐点阻抗、提取实轴以上全频段固定频率点阻抗3种方法,对比验证了所提方法的精度优势和有效性。结果表明:通过拟合特征圆提取关键参数,融合拐点和顶点特征,在保证较高精度的条件下,能够实现电池容量的快速估计。

关键词：汽车工程容量快速估计中低频电化学阻抗谱锂离子电池高斯过程回归弛豫时间分布

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面向海上突发事件应急救援任务的协同规划

控制理论与应用 2024年第4期41卷 619-630页

作者：张寒黄炎焱耿泽俞皓芳南京理工大学自动化学院江苏南京210094

针对海上突发事件应急救援任务风险大、时间紧、冲突多及协同规划难等问题,急需一套海上应急救援协同机制予以支撑.首先,分析海上突发事件应急救援特点,探索应急联动协同机制;然后,面向海上应急救援任务的时空特点,构建基于时空因素的... 详细信息

针对海上突发事件应急救援任务风险大、时间紧、冲突多及协同规划难等问题,急需一套海上应急救援协同机制予以支撑.首先,分析海上突发事件应急救援特点,探索应急联动协同机制;然后,面向海上应急救援任务的时空特点,构建基于时空因素的协同规划模型.进一步,针对指挥协同规划难题,构建基于观察–判断–决策–执行(OODA)作战环的应急救援单元协同联动模型,并着力于分析协同救援单元的一致性及救援时效性,旨在提升应急救援效能.最后,以海上危险化学品泄露救援任务为想定,利用上述模型方法进行规划建模与仿真验证.结果表明,所提出应急救援任务协同规划方法,能够有效的优化协调好海上突发事件的应急救援协同问题,提高了应急救援效能,为海上应急救援部门指挥决策提供了重要支持.

关键词：海上突发事件应急服务多任务协同规划决策

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田字型四孔径红外仿生复眼的目标定位

光学精密工程 2024年第12期32卷 1836-1848页

作者：陈颖罗琳金伟其郭宏赵思源杨建国北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室北京100081

为了探索仿生复眼在目标定位领域的应用,以视场部分重叠的“田”字型四孔径红外仿生复眼成像系统为基础,对其空间目标定位的方法进行研究。根据四个子孔径的空间分布关系分析了“田”字型四目立体视觉的成像过程,和各子孔径与世界坐标... 详细信息

为了探索仿生复眼在目标定位领域的应用,以视场部分重叠的“田”字型四孔径红外仿生复眼成像系统为基础,对其空间目标定位的方法进行研究。根据四个子孔径的空间分布关系分析了“田”字型四目立体视觉的成像过程,和各子孔径与世界坐标系之间的转换关系,并推导出四孔径红外仿生复眼的空间目标定位方法,提出了多孔径约束下的逆成像光路定位方法,使用交错法和点向法解算待定位的目标点坐标;通过对现有四孔径红外仿生复眼实验系统的标定,确定了四个孔径的相对位姿,进而进行了四孔径系统及其部分双孔径子系统的空间目标定位实验,结果表明:相似的孔径空间分布下,“田”字型四孔径对2720 mm距离处的目标的定位误差为40 mm,双目定位的误差为76 mm,四孔径定位相比双目定位的误差减小约一半,能更精确地定位目标。系统在1750 mm处的定位误差不超过2%,水平方向定位精度高于垂直方向。

关键词：红外仿生复眼田字型四孔径目标定位交错法点向法