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线性频率分集阵列SAR增强后向投影算法

西安电子科技大学学报 2017年第4期44卷 118-124页

作者：冉达尹灿斌贾鑫装备学院研究生管理大队北京101416 装备学院光电装备系北京101416

在建立线性频率分集阵列合成孔径雷达多载频信号模型的基础上,提出了一种增强后向投影算法.通过对各阵元回波信号进行二次相位误差补偿,并在后向投影过程中增加对目标空变距离偏移量的校正及空变偏移相位的补偿,克服了经典后向投影算法... 详细信息

在建立线性频率分集阵列合成孔径雷达多载频信号模型的基础上,提出了一种增强后向投影算法.通过对各阵元回波信号进行二次相位误差补偿,并在后向投影过程中增加对目标空变距离偏移量的校正及空变偏移相位的补偿,克服了经典后向投影算法用于频率分集阵列合成孔径雷达成像时存在的图像散焦及几何畸变问题,可实现任意成像几何构型下的目标高精度成像,有效区分相邻强、弱目标.仿真结果验证了该算法的有效性.

关键词：频率分集阵列合成孔径雷达后向投影

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基于PCA的相机响应函数模型标定算法

红外与激光工程 2016年第10期45卷 243-251页

作者：都琳孙华燕张廷华王帅装备学院研究生院北京101416 装备学院光电装备系北京101416

许多计算机视觉应用的算法都需要对拍摄场景高动态范围的幅亮度信息进行精确的测量,成像系统的相机响应函数能够建立拍摄图像强度信息与场景辐亮度之间的严格映射关系,是高动态范围图像融合的关键技术。文中分析相机响应曲线的共同特点... 详细信息

许多计算机视觉应用的算法都需要对拍摄场景高动态范围的幅亮度信息进行精确的测量,成像系统的相机响应函数能够建立拍摄图像强度信息与场景辐亮度之间的严格映射关系,是高动态范围图像融合的关键技术。文中分析相机响应曲线的共同特点,结合相机响应函数固有的约束条件,建立相机响应函数的理论空间模型。首先,利用主成分分析法对已有的相机响应数据库进行分析,结合相机响应函数的约束条件建立响应函数的低参数经验模型;然后,根据输入图像选择合适的参数数量;最后,利用不同曝光量的输入图像通过最小二乘法求解建立响应函数模型的系数,从而对相机响应函数进行标定。该算法能够通过对少量的采样点进行插值获得精确的相机响应函数,同时能够对任意的场景通过拍摄多曝光量图像精确地标定相机响应函数。通过对实际拍摄的图像进行相机响应函数标定实验,验证了该算法的有效性,并证明该算法保持高精度的同时计算效率也较高。

关键词：相机响应函数低参数经验模型主成分分析

掘进巷道狭长受限空间的掘锚设备避碰路径规划方法研究

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煤炭科学技术 2025年

作者：杨文娟张冉张旭辉田思昊王泽尧郑西利任志腾万继成杜昱阳张寒冰西安科技大学机械工程学院陕西省矿山机电装备智能监测重点实验室

针对煤矿井下狭长受限空间条件下掘锚设备协同作业过程的碰撞检测与避碰路径规划难题，提出了基于深度强化学习（Deep Reinforcement Learning，DRL）的煤矿掘进巷道掘锚设备碰撞检测与避碰路径规划方法。利用激光雷达将巷道环境进行实... 详细信息

针对煤矿井下狭长受限空间条件下掘锚设备协同作业过程的碰撞检测与避碰路径规划难题，提出了基于深度强化学习（Deep Reinforcement Learning，DRL）的煤矿掘进巷道掘锚设备碰撞检测与避碰路径规划方法。利用激光雷达将巷道环境进行实时重建，在虚拟环境中建立掘进设备与钻锚设备的路径规划训练模型，在构建的掘进工作面虚拟三维场景下，采用混合层次包围盒法进行掘锚设备、钻锚设备以及掘进巷道间的虚拟碰撞检测。针对掘锚设备的运动特性，本文在SAC（Soft Actor-Critic）算法的基础上引入多智能体经验共享机制，提出了MAES-SAC（Multi-Agent Experience Sharing）算法，通过定义智能体的状态空间和动作空间，并设计相应的奖惩机制，对智能体进行训练。仿真结果表明，相比于PPO算法和SAC算法，MAES-SAC算法平均奖励值分别提高了8.21%与7.43%，最高奖励值分别提高了0.25%与0.14%，达到最高奖励值的步数分别缩短与3.06%和6.63%，标准差分别减少了10.07%与6.99%。最后，搭建了掘锚设备避碰路径规划与碰撞感知系统实验平台，通过虚实运动同步性测试和掘锚设备避碰轨迹规划实验，验证了掘锚设备避碰路径规划的可行性和准确性，该方法为煤矿井下掘进设备群碰撞感知与协同避碰路径规划提供了一种新的思路，对推动煤矿井下掘进工作面智能化建设具有重要意义。

关键词：煤矿机器人路径规划深度强化学习受限空间虚实结合

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氮化硅陶瓷套圈窄深槽加工试验研究

表面技术 2025年

作者：李颂华田凯赵梓辰左闯王洪亮郭昊沈阳建筑大学机械工程学院高档石材数控加工装备与技术国家地方联合工程实验室

目的为了确定薄片砂轮磨削氮化硅陶瓷窄深槽时槽边缘破碎程度小和槽侧壁表面质量高的最优加工参数范围。方法创新性地提出一种窄深槽加工质量的评价方法，以槽边缘平均崩口宽度Wd衡量边缘破碎程度，以表面粗糙度Ra评判窄深槽侧壁的表... 详细信息

目的为了确定薄片砂轮磨削氮化硅陶瓷窄深槽时槽边缘破碎程度小和槽侧壁表面质量高的最优加工参数范围。方法创新性地提出一种窄深槽加工质量的评价方法，以槽边缘平均崩口宽度Wd衡量边缘破碎程度，以表面粗糙度Ra评判窄深槽侧壁的表面质量。首先通过三因素四水平正交试验，确定砂轮线速度、砂轮进给速度和工件线速度对Wd值和表面粗糙度影响主次顺序，然后通过单因素试验探究磨削参数对窄深槽磨削质量的影响机制与影响规律，选取氮化硅陶瓷窄深槽侧壁高质量、边缘低损伤磨削工艺参数。结果磨削参数对Wd值和侧壁表面粗糙度影响程度排序皆为：砂轮线速度＞砂轮进给速度＞工件线速度。Wd值和表面粗糙度随砂轮线速度的增加先减后增；随着砂轮进给速度的增加，两者均呈逐渐增大；而工件线速度的提升则导致Wd值持续增大，表面粗糙度则表现为先减小后增大的趋势。结论研究发现，为实现氮化硅陶瓷窄深槽高质量、低损伤磨削加工，可适当降低砂轮进给速度和工件线速度，提高砂轮线速度。推荐选取砂轮线速度为50 m/s、砂轮进给速度为3 μm/min、工件线速度为0.15～0.45 m/s，可将Wd值控制在15 μm以内，表面粗糙度控制在0.050 μm以内，满足氮化硅陶瓷窄深槽的高侧壁表面质量、低边缘损伤磨削加工要求。

关键词：薄片砂轮氮化硅陶瓷窄深槽边缘破碎表面粗糙度

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大容量持续弹性变形储能技术研究

西安交通大学学报 2025年

作者：郝晓宇张堰铭左宏李群侯俊玲复杂服役环境重大装备结构强度与寿命全国重点实验室西安交通大学航天航空学院

针对机械储能领域，研究了一种基于弹性变形的大容量持续弹性变形储能技术。设计了可实现这一目标的传动及控制机构。该机构通过同步两个不同半径绕线轮的转速，或固定转速比的两个相同半径绕线轮，实现缠绕在两个同步轮上的可弹性变形... 详细信息

针对机械储能领域，研究了一种基于弹性变形的大容量持续弹性变形储能技术。设计了可实现这一目标的传动及控制机构。该机构通过同步两个不同半径绕线轮的转速，或固定转速比的两个相同半径绕线轮，实现缠绕在两个同步轮上的可弹性变形拉线的持续弹性变形，进而在弹性线收放过程中实现能量的连续存储与释放。在储能过程中，将外界输入的机械能转化为弹性拉线伸长的弹性势能；在释放能量时，弹性拉线变形回复进而释放其储存的弹性势能。相比传统的机械储能技术，该大容量持续弹性变形储能技术具有结构设计简洁紧凑，单位体积内储能密度高，系统响应速度快，制造与维护成本低、可持续性等优势。研究成果可为风、光等可再生能源的收集提供技术支持，并能发挥电力系统调频调峰、紧急备用等功能。

关键词：弹性储能技术储能与释放机械结构储能密度

考虑地质强度指标的悬臂式掘进机自适应截割控制方法研究

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煤炭学报 2025年

作者：董征张旭辉杨文娟雷孟宇张超万继成西安科技大学机械工程学院陕西省矿山机电装备智能检测重点实验室

煤矿巷道掘进智能化发展缓慢，“采掘失衡”严重制约了煤矿高效生产，如何提高掘进效率是现阶段面临的重要问题。悬臂式掘进机作为巷道掘进作业的重要设备之一，在截割硬岩或复杂地质煤层具有优势。传统的悬臂式掘进机记忆截割方法在面... 详细信息

煤矿巷道掘进智能化发展缓慢，“采掘失衡”严重制约了煤矿高效生产，如何提高掘进效率是现阶段面临的重要问题。悬臂式掘进机作为巷道掘进作业的重要设备之一，在截割硬岩或复杂地质煤层具有优势。传统的悬臂式掘进机记忆截割方法在面临复杂地质变化条件下的巷道断面具有不足之处，无法满足自适应截割的要求。为此，本研究提出了一种考虑地质强度指标（GSI，Geological Strength Index）的悬臂式掘进机自适应截割控制方法，通过结合地质特征指导悬臂式掘进机的截割作业，从而提高掘进效率和智能化水平。首先，通过机器视觉对掘进巷道断面进行拍照，使用连通域提取、骨架链接等方法对裂隙进行检测，识别裂隙的几何参数，包括数量、长度、宽度和密度，以裂隙的几何参数作为输入，以地质强度指标作为输出，建立神经网络模型，预测掘进巷道断面的地质特征。其次，建立地质强度指标栅格地图，使用改进蚁群优化算法在栅格地图上进行截割轨迹规划，通过改进信息素初始浓度和信息素挥发策略来对目标函数进行优化，以时间最优、能耗最优、地质匹配最优为目标，得到最优截割轨迹。建立截割头转动速度和截割臂摆动速度档位控制模型，对经过当前栅格的截割速度进行控制，使其匹配当前栅格的地质强度指标，提高掘进效率。最后，在有限元软件中对截割模型在不同地质强度指标下的作业进行了受力分析，并在实验室搭建了悬臂式掘进机控制平台，在截割轨迹规划和截割速度控制方法上与其他优化算法进行了性能对比，实验结果表明，本研究预测的地质强度指标准确率为95.5%，截割完整巷道断面消耗的时间降低6%，能耗降低19%。本研究相比于其他方法，能够减少截割能耗、提高截割效率。本方法为智能掘进与悬臂式掘进机的自适应截割提供了新思路。

关键词：智能掘进悬臂式掘进机巷道断面裂隙截割轨迹地质强度指标(GSI)

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基于深度学习的海洋潮流涨落电磁识别方法

海洋湖沼通报(中英文) 2025年

作者：刘兰军强嘉晨陈家林黎明吴坤宇中国海洋大学工程学院山东省海洋智能装备技术工程研究中心

潮汐是海水的一种周期性运动，铅直方向表现为潮位升降，水平方向表现为潮流涨落。潮汐产生的电磁场信号具有明显的周期性和较宽的频带，能够体现潮流涨落运动特征。海洋水下目标电磁探测需要同步观测海洋潮流信息，使用海流计等仪器观... 详细信息

潮汐是海水的一种周期性运动，铅直方向表现为潮位升降，水平方向表现为潮流涨落。潮汐产生的电磁场信号具有明显的周期性和较宽的频带，能够体现潮流涨落运动特征。海洋水下目标电磁探测需要同步观测海洋潮流信息，使用海流计等仪器观测方法存在局部观测、同步困难等问题，数值模拟、正演、反演方法需要建立准确的潮流电磁场模型。为此，本文利用海洋电磁观测数据中同时携带的潮流涨落运动产生的电磁场信息，提出了一种基于时频分析和卷积神经网络的海洋潮流涨落电磁识别方法（Ocean Tidal Fluctuation Electromagnetic Identification Method based on Time Frequency Analysis and Convolutional Neural Network， OTFEMI/TFA&CNN）。采用基于快速傅里叶变换和平滑平均周期图法的时频分析法将一维电磁时间序列信号转换成二维电磁时频图像，结合海洋潮流涨落信息获得海洋潮流涨落电磁时频图像数据集；设计了基于卷积神经网络的深度学习网络进行电磁时频图像特征提取和分类识别，深度学习网络采用112×448输入尺寸，采用5折交叉验证方法对深度学习网络进行训练评估。基于南黄海实测数据进行测试验证，测试结果表明所提出的TCFEMI/TFA&CNN方法对海洋潮流涨落具有良好的识别能力。

关键词：海洋电磁时频分析深度学习海洋潮流涨落识别卷积神经网络

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煤热解中甲烷和乙烯激光光谱在线检测

中国激光 2025年

作者：李凯亮孟星星王庚乾宫廷田亚莉和小虎郭古青邱选兵李传亮太原科技大学应用科学学院山西省精密测量与在线检测装备工程研究中心

甲烷和乙烯是煤化工中煤热解重要产物，其热解演化机理对于理解煤炭的热分解过程、优化燃料利用效率以及减少有害气体排放具有重要意义。本文结合可调谐半导体激光吸收光谱技术、波长调制和时分复用技术研制了一款能够同时检测甲烷和乙... 详细信息

甲烷和乙烯是煤化工中煤热解重要产物，其热解演化机理对于理解煤炭的热分解过程、优化燃料利用效率以及减少有害气体排放具有重要意义。本文结合可调谐半导体激光吸收光谱技术、波长调制和时分复用技术研制了一款能够同时检测甲烷和乙烯浓度的在线监测装置，并成功应用于煤热解过程的气体分析。激光光源采用中心波长分别为1653 nm和1620nm的分布反馈式激光器（DFB），激光通入光程为15m的Herriott型高温多光程池，结合硬件电路和相应的软件程序，实现了对甲烷和乙烯光谱信号的调制、解调及浓度反演。通过不同浓度的标准气体对系统标定得到了0.999和0.998的线性拟合度。对200×10-6mol/mol和100×10-6mol/mol的CH4和C2H4标准气体进行1000 s持续测量，得到CH4和C2H4的最大浓度波动分别为2×10-6mol/mol和6×10-6mol/mol,标准差分别为0.7和2.1，对测量结果进行Allan方差分析得到0.025×10-6mol/mol（甲烷）和0.133×10-6mol/mol（乙烯）的最低检测极限。通过对氮气和浓度为200×10-6mol/mol的甲烷标准气体切换测量，得到了装置的动态响应时间为17.8 s。最后对山东烟煤进行煤热解气体检测，得到了甲烷和乙烯气体浓度的释放曲线，并且通过改变实验的升温速率、煤样粒径以及氧气浓度探究了浓度释放曲线与实验条件的关系，得到了两种气体在煤热解时的释放规律，为煤热解工艺的优化和气体排放控制提供了重要的数据支持和技术参考。

关键词：可调谐半导体激光吸收光谱技术煤热解波长调制时分复用在线检测

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一种结构噪声抑制的非线性滤波器算法及模型

系统仿真学报 2008年第1期20卷 21-24,28页

作者：董正宏王元钦装备指挥技术学院光电装备系北京101416

针对线性滤波器难以滤除超声回波信号中结构噪声的问题,从分析超声回波结构噪声和缺陷信号的产生、传播衰减及频率响应模型出发,推导了一种基于神经网络NARX(Nonlinear Auto-Regressive Exogenous Input)结构的非线性滤波器模型及其改进... 详细信息

针对线性滤波器难以滤除超声回波信号中结构噪声的问题,从分析超声回波结构噪声和缺陷信号的产生、传播衰减及频率响应模型出发,推导了一种基于神经网络NARX(Nonlinear Auto-Regressive Exogenous Input)结构的非线性滤波器模型及其改进RTRL(Real Time Recurrent Learning)算法,该算法模型动态地建立了超声回波与缺陷信号之间的数学映射关系,利用该映射关系实现对缺陷信号中结构噪声抑制。仿真实验证实了该算法模型建立的正确性和有效性。

关键词：非线性滤波器神经网络噪声抑制无损检测