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基于改进飞蛾扑火算法的无人机低空突防路径规划

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中国惯性技术学报 2021年第2期29卷 256-263页

作者：黄鹤吴琨王会峰杨澜茹锋王珺长安大学电子与控制工程学院西安710064 长安大学西安市智慧高速公路信息融合与控制重点实验室西安710064 长安大学信息工程学院西安710064

针对传统群体智能优化算法在复杂环境下求解无人机突防过程中路径搜索能力不足,易陷入局部最优、搜索时间长等问题,提出了一种基于改进的飞蛾扑火优化算法的无人机智能突防方法。首先,建立基本地形模型、威胁源模型,实现三维等效地形;然... 详细信息

针对传统群体智能优化算法在复杂环境下求解无人机突防过程中路径搜索能力不足,易陷入局部最优、搜索时间长等问题,提出了一种基于改进的飞蛾扑火优化算法的无人机智能突防方法。首先,建立基本地形模型、威胁源模型,实现三维等效地形;然后,在飞蛾扑火算法中引入交叉算子和高斯变异算子,引起火焰变异,在迭代前期加快寻优速度,增强算法的全局搜索能力;最后,在算法中引入自适应权重,增大适应度较差飞蛾运动轨迹的搜索空间,改善寻优精度。实验结果表明,所提出算法可以使无人机快速地自主避开危险区域,选择最优路径,所提出算法规划的突防路径相比MFO及GWO算法分别降低了25.14 km和14.77 km,代价相比其他两种算法分别降低了3.63及10.25,提高了无人机的生存概率,较大地降低了风险成本,实现低空突防的目的。

关键词：无人机低空突防飞蛾扑火算法交叉算子三维路径规划

一种基于改进DeblurGAN-v2的煤矿带式输送机图像去运动模糊方法

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煤炭学报 2024年

作者：樊红卫张超刘金鹏闫昕山任跃武王荣泉李琳西安科技大学机械工程学院西安科技大学陕西省矿山机电装备智能检测与控制重点实验室西安重装智慧矿山工程技术有限公司西安重装韩城煤矿机械有限公司陕西开来机电设备制造有限公司

针对煤矿井下相机与带式输送机带面物体相对运动而造成监测图像上物体产生拖影与轮廓不清晰的问题，提出一种基于改进DeblurGAN-v2的图像去运动模糊方法。首先采用WGAN-GP替换DeblurGAN-v2鉴别器的损失函数，抑制了原模型生成图像轮廓... 详细信息

针对煤矿井下相机与带式输送机带面物体相对运动而造成监测图像上物体产生拖影与轮廓不清晰的问题，提出一种基于改进DeblurGAN-v2的图像去运动模糊方法。首先采用WGAN-GP替换DeblurGAN-v2鉴别器的损失函数，抑制了原模型生成图像轮廓不清晰和纹理细节丢失问题；然后为了获取更深层次的图像信息并使鉴别器的损失计算更加精确，以便更好地捕捉生成图像与清晰图像之间的局部细节和二者之间差异，设计了三尺度鉴别器结构并将三个鉴别器计算所得损失赋予不同权值计算加权和，所得生成图像中物体的轮廓清晰且表面细节丰富，但是部分区域出现了与图像无关的彩色斑块，造成了有效信息的丢失；因此为解决彩色斑块问题，将结构相似性损失和梯度损失引入生成器的损失函数中并在VGG19的Conv 4-1层进行生成器感知损失的计算，生成图像消除了局部彩色斑块且图像中物体的轮廓更清晰，表面细节更丰富，去运动模糊效果最优，梯度标准差较运动模糊图像提升了68.38%，为所对比两种方法的6倍和17倍；最后，将去运动模糊前后图像中异物进行标注并使用YOLOv5模型进行样本训练，结果表明在不同交并比下异物的检测精度均上升，分别提升了3.9%和7.9%，模糊图像和对比方法的漏检、误检和检测置信度低等问题大幅改善，验证了所提图像去运动模糊方法的有效性。

关键词：带式输送机图像处理图像检测去运动模糊深度学习

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大跨斜拉桥自由振动阻尼识别与不确定性分析

应用基础与工程科学学报 2024年

作者：封周权石双发张吉仁贺耀北王甜华旭刚湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室桥梁工程安全与韧性全国重点实验室湖南大学湖南省交通规划勘察设计院有限公司

结构阻尼比对桥梁抗风设计和减振控制至关重要。对数衰减法作为一种经典的阻尼比识别方法，尽管应用广泛，但受噪声等因素影响，衰减周期数的选择会显著影响阻尼比的识别精度。为了提升对数衰减法在工程中的适用性，本文首先建立了对数... 详细信息

结构阻尼比对桥梁抗风设计和减振控制至关重要。对数衰减法作为一种经典的阻尼比识别方法，尽管应用广泛，但受噪声等因素影响，衰减周期数的选择会显著影响阻尼比的识别精度。为了提升对数衰减法在工程中的适用性，本文首先建立了对数衰减法的不确定性分析理论模型，推导出了最优衰减周期数的理论计算公式以及恒定的最优振幅比。其次，通过单自由度数值算例验证了所提方法的有效性和鲁棒性。最后，将解析模态分解法与所提方法相结合，应用于某大跨度钢混组合梁斜拉桥的阻尼比识别。结果表明，最优衰减周期数对应于最大振幅衰减至0.3299倍时，此时阻尼比识别的不确定性最小。由于振幅依赖性影响，识别所得大跨度钢混组合梁斜拉桥的阻尼比结果相对离散，但均在1%左右，与公路桥梁抗风规范推荐值接近。本文研究成果为对数衰减法的工程应用提供了有价值的指导。

关键词：斜拉桥阻尼识别对数衰减法自由振动不确定性量化信号分解

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自适应分组和拥挤距离更新的多目标狼群算法

控制与决策 2024年

作者：赵嘉吕丰肖人彬樊棠怀董文飞王晖华中科技大学人工智能与自动化学院南昌工程学院南昌市智慧城市物联感知与协同计算重点实验室南昌工程学院信息工程学院

鉴于狼群算法在单目标优化问题中具有良好的求解能力,借助狼群的生物习性并用于求解多目标优化问题,提出了自适应分组和拥挤距离更新的多目标狼群算法(MOWPA-AG).首先,模拟狼群中的家族聚集性,提出兼顾种群多样性和分散搜索的自适应分... 详细信息

鉴于狼群算法在单目标优化问题中具有良好的求解能力,借助狼群的生物习性并用于求解多目标优化问题,提出了自适应分组和拥挤距离更新的多目标狼群算法(MOWPA-AG).首先,模拟狼群中的家族聚集性,提出兼顾种群多样性和分散搜索的自适应分组策略,对种群进行分层并帮助种群扩散检索Pareto最优解;其次,设计基于拥挤距离的群体更新机制,使种群保持快速进化的同时获得最优解集.为验证算法的性能,在9种不同的基准测试问题上进行测试,与经典及新进多目标优化算法进行比较,验证了MOWPA-AG的有效性.最后,将MOWPAAG用于解决实际工程四杆桁架结构问题,体现了该算法的普适性.

关键词：群智能算法多目标优化狼群算法 Pareto最优自适应分组工程优化

自适应插值飞蛾扑火优化的多特征粒子滤波车辆跟踪算法

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上海交通大学学报 2022年第2期56卷 143-155页

作者：黄鹤吴琨李昕芮王珺王会峰茹锋长安大学电子与控制工程学院西安710064 长安大学西安市智慧高速公路信息融合与控制重点实验室西安710064 西北大学信息科学与技术学院西安710127

针对现有飞蛾扑火优化算法精度低、全局搜索能力差的问题,提出一种自适应插值飞蛾扑火优化算法,并将其嵌入多特征粒子滤波中优化,构建自适应插值飞蛾扑火优化的多特征粒子滤波车辆跟踪算法.首先,在飞蛾的位置更新机制中加入自适应权值,... 详细信息

针对现有飞蛾扑火优化算法精度低、全局搜索能力差的问题,提出一种自适应插值飞蛾扑火优化算法,并将其嵌入多特征粒子滤波中优化,构建自适应插值飞蛾扑火优化的多特征粒子滤波车辆跟踪算法.首先,在飞蛾的位置更新机制中加入自适应权值,改善所提算法的全局搜索能力.其次,采用改进的插值飞蛾扑火优化算法对采样过程进行优化,结合多特征自适应融合优化粒子滤波车辆跟踪算法,根据最新观测信息不断调整粒子分布,使低权值层粒子向权值较高的区域移动,增强粒子质量,避免样本退化.实验结果表明,本文算法能够有效降低状态预测所需的样本粒子数,提高算法的跟踪性能,在车辆目标发生遮挡、光照、姿态及尺度变化等干扰下仍然能够准确、稳定地跟踪目标车辆.

关键词：车辆跟踪粒子滤波多特征融合飞蛾扑火

桥梁除湿系统工作状况智慧化监测与评估技术应用

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中国交通信息化 2024年第S1期 423-424,427页

作者：张博余向华钟华黄湛高艳滨福建省高速技术咨询有限公司福建福州350001 福建省高速公路工程重点实验室福建福州350001 中交公路规划设计院有限公司北京100010

为提升钢结构桥梁箱梁的防腐耐久性,除在其表面喷涂防腐涂层之外,可通过布设钢箱梁内部除湿系统以控制湿度,防止其腐蚀。然而,除湿系统易出现停止工作或功率不足等异常情况,其工作状态监测与评估对于及时排查异常极为重要。本文通过构... 详细信息

为提升钢结构桥梁箱梁的防腐耐久性,除在其表面喷涂防腐涂层之外,可通过布设钢箱梁内部除湿系统以控制湿度,防止其腐蚀。然而,除湿系统易出现停止工作或功率不足等异常情况,其工作状态监测与评估对于及时排查异常极为重要。本文通过构建桥梁健康监测系统,对福建长门特大桥钢箱梁除湿系统工作状况进行监测评估,基于对温湿度仪监测数据的分析,评估除湿系统的工作状况,为后续除湿系统的管养和设计提供了理论依据。

关键词：钢箱梁除湿系统健康监测湿度分布状态评估

基于有效性分析的自组织模糊神经网络建模方法

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控制工程 2024年第3期31卷 463-469页

作者：王雪峰李文静乔俊飞北京工业大学信息学部北京100124 北京工业大学智慧环保北京实验室北京100124 北京工业大学计算智能与智能系统北京市重点实验室北京100124 北京工业大学智能感知与自主控制教育部工程研究中心北京100124

提出了一种基于有效性分析的自组织模糊神经网络(self-organizingfuzzyneural network based on effectiveness analysis, SOEFNN)建模方法。首先,提出了一种针对模糊规则的有效性评价指标,利用样本与规则层输出之间的映射关系进行网络... 详细信息

提出了一种基于有效性分析的自组织模糊神经网络(self-organizingfuzzyneural network based on effectiveness analysis, SOEFNN)建模方法。首先,提出了一种针对模糊规则的有效性评价指标,利用样本与规则层输出之间的映射关系进行网络模型的有效性分析,通过累积触发的方式实现相应模糊规则的增加或删减,使网络模型在能够处理复杂非线性问题的同时降低其冗余性,使模型更为紧凑。采用梯度下降算法对网络模型进行训练。然后,对所提出的SOEFNN模型进行非线性系统仿真实验和污水处理过程中的出水生化需氧量预测建模,并与其他自组织模糊神经网络模型进行对比。仿真结果表明,所提出的SOEFNN模型能够很好地实现结构和参数的自适应调整,并且具有较好的逼近能力。

关键词：有效性分析自组织模糊神经网络梯度下降算法网络建模

从自然灵感角度出发的群体智能集群机器人系统研究综述

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信息与控制 2024年第2期53卷 154-181页

作者：刘金存任崟杰徐战安冬位耀光中国农业大学国家数字渔业创新中心北京100083 农业农村部智慧养殖技术重点实验室北京100083 北京市农业物联网工程技术研究中心北京100083 中国农业大学信息与电气工程学院北京100083

受生物自组织行为启发的群体智能研究近年来发展势头迅猛,以生物自组织行为内在机理为依据可以协助研究者设计出高效的集群系统。本文从生物自组织行为出发对群体智能集群机器人系统的研究成果进行综述,首先解释自然界中生物的部分自组... 详细信息

受生物自组织行为启发的群体智能研究近年来发展势头迅猛,以生物自组织行为内在机理为依据可以协助研究者设计出高效的集群系统。本文从生物自组织行为出发对群体智能集群机器人系统的研究成果进行综述,首先解释自然界中生物的部分自组织行为;其次对生物自组织行为机制所衍生出的群体智能集群机器人系统任务进行归类,总结近年来的研究成果;最后对集群系统当前研究存在的问题以及受生物行为启发的集群机器人系统未来发展趋势进行展望。该综述致力于为广大研究者提供一个新角度思考群体智能集群机器人系统的研究成果以推动相关领域发展。

关键词：自组织群体智能集群机器人系统自然灵感分类学

基于ALCE-SSA优化的三维无人机低空突防

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南京大学学报（自然科学版） 2022年第3期58卷 448-459页

作者：黄鹤李文龙吴琨王会峰茹锋王珺西安市智慧高速公路信息融合与控制重点实验室长安大学西安710064 长安大学电子与控制工程学院西安710064

针对无人机在三维低空突防时存在环境复杂、路径规划计算量大等问题以及现有的麻雀搜索算法算法路径搜索能力不足、易陷入局部最优等缺陷,提出一种基于改进麻雀搜索算法(ALCE-SSA)的三维无人机低空突防的航迹规划方法.首先,建立三维地... 详细信息

针对无人机在三维低空突防时存在环境复杂、路径规划计算量大等问题以及现有的麻雀搜索算法算法路径搜索能力不足、易陷入局部最优等缺陷,提出一种基于改进麻雀搜索算法(ALCE-SSA)的三维无人机低空突防的航迹规划方法.首先,建立三维地形模型、威胁源模型和无人机物理约束模型,确定代价函数;其次,设计随机Tent映射初始化种群,提高初始化种群的质量;然后针对麻雀搜索算法算法中发现者位置更新的不足,设计一种自适应领头雀引导策略,减小依靠单一父代更新的不利影响,能够同时提升前期全局探索和后期局部寻优的能力;最后,针对种群多样性不足、易陷入局部最优的问题,设计一种中心变异-进化因子,扩大搜索空间,进一步提升全局寻优能力.和灰狼算法、飞蛾扑火算法和麻雀搜索算法相比,ALCE-SSA的能耗更优,路径更平滑,收敛速度更快,可使无人机有效地利用地形优势来躲避威胁源,表现出较好的寻优能力.

关键词：无人机低空突防全局最优群智能算法改进麻雀搜索算法