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城市峡谷下视觉辅助的GNSS/INS多阶段定位方法

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仪器仪表学报 2024年第4期45卷 217-225页

作者：田哲铭李旭胡悦韦坤刘锡祥东南大学仪器科学与工程学院南京210096

城市峡谷环境中卫星信号遮挡严重且质量易变,导致智能车的定位易失准甚至失效。为有效利用可观测的卫星信号,提出了一种基于可视卫星的GNSS/INS融合定位方法。首先,利用鱼眼相机筛选视距卫星,进而基于正交回归拟合方法定义空视情况优劣... 详细信息

城市峡谷环境中卫星信号遮挡严重且质量易变,导致智能车的定位易失准甚至失效。为有效利用可观测的卫星信号,提出了一种基于可视卫星的GNSS/INS融合定位方法。首先,利用鱼眼相机筛选视距卫星,进而基于正交回归拟合方法定义空视情况优劣;接着,构建基于因子图的GNSS/INS融合定位框架,考虑到观测的不稳定性,分别构建了伪距、多普勒频率、载波相位观测因子,并在满足观测条件时增添对应的约束因子进行优化;最后,设计了基于空视情况的区间优化规则,优化长度跟随遮挡区间变化,以适应不同的遮挡情况。实车实验表明,相比传统的多传感融合方法,本文的多阶段定位方法在严重遮挡区域内定位精度提高了40%以上,有效提高了城市峡谷中的定位精度。

关键词：城市峡谷定位非视距信号 GNSS/INS紧组合因子图

基于变分贝叶斯的鲁棒自适应因子图优化组合导航算法

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仪器仪表学报 2024年第1期45卷 120-129页

作者：陈熙源周云川钟雨露戈明明东南大学仪器科学与工程学院南京210096

复杂环境下的量测粗差和时变噪声严重影响了状态估计的精度和可靠性,对此提出了一种基于变分贝叶斯的鲁棒自适应因子图优化组合导航算法。首先,基于先验和后验两阶段更新将变分贝叶斯推断引入因子图优化框架中,以估计时变量测噪声协方差... 详细信息

复杂环境下的量测粗差和时变噪声严重影响了状态估计的精度和可靠性,对此提出了一种基于变分贝叶斯的鲁棒自适应因子图优化组合导航算法。首先,基于先验和后验两阶段更新将变分贝叶斯推断引入因子图优化框架中,以估计时变量测噪声协方差;其次,利用相邻帧间的平均新息构造量测协方差预测值,作为粗差判据来实现稳健估计。基于INS/GNSS组合导航的仿真和现场实验评估表明,所提方法能在粗差干扰的情况下有效估计时变量测噪声,相比M估计和滑动窗口自适应因子图优化算法的水平定位误差分别减小了26.7%和39.8%,兼顾了估计精度和抗差性能,具有较好的复杂环境适应性。

关键词：因子图优化变分贝叶斯组合导航鲁棒自适应估计

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一种悬浮扑翼机器人的视觉自主避障方法研究

仪器仪表学报 2024年第2期45卷 289-298页

作者：周煜张军宋爱国东南大学仪器科学与工程学院南京210096

提出了一种基于视觉感知的悬浮扑翼机器人自主避障方案,以满足室内障碍物环境中低速、安全和长航时飞行要求。首先,借鉴鸟类视觉避障原理,提出了一种基于光流视觉检测的避障方法,用于识别动、静态障碍物;其次,设计了一种氦气球与扑翼结... 详细信息

提出了一种基于视觉感知的悬浮扑翼机器人自主避障方案,以满足室内障碍物环境中低速、安全和长航时飞行要求。首先,借鉴鸟类视觉避障原理,提出了一种基于光流视觉检测的避障方法,用于识别动、静态障碍物;其次,设计了一种氦气球与扑翼结合的飞行机器人,利用氦气浮力提供主要升力,扑翼运动提供推进力和次要升力,并设计了飞行控制方法以满足稳定飞行及避障的要求;最后,制作了机器人样机,测试了其飞行性能和自主避障能力,并与其他障碍物检测算法进行了对比。结果表明,样机的直飞航向偏移为5.52°,转弯速度可达23°/s,并以6.1 ms的单帧检测时间达到77%的避障成功率,证明其能够实现低速悬浮飞行和自主避障,为其开展室内探测任务奠定了基础。

关键词：扑翼机器人悬浮机器人自主避障光流飞行控制

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微波光子集成芯片研究进展(特邀)

光学学报 2024年第15期44卷 483-506页

作者：恽斌峰胡国华史上清孙彧程威汪冬宇牛宏胜马迁崔一平东南大学电子科学与工程学院先进光子学中心江苏南京210096

微波光子技术是一种将微波与光波融合的交叉前沿技术,微波光子系统相比于传统电子系统具有带宽大、质量轻、损耗低、功耗低、抗电磁干扰等优势,在雷达电子战、传感、测量以及通信等领域有广泛的应用场景。基于光纤分立器件的微波光子系... 详细信息

微波光子技术是一种将微波与光波融合的交叉前沿技术,微波光子系统相比于传统电子系统具有带宽大、质量轻、损耗低、功耗低、抗电磁干扰等优势,在雷达电子战、传感、测量以及通信等领域有广泛的应用场景。基于光纤分立器件的微波光子系统已发展成熟并在相关领域得到应用验证,但是还存在体积大、功耗高、质量重的不足,亟需向微波光子集成芯片发展。本文对微波光子收发芯片、微波光子信号产生芯片、微波光子滤波芯片、微波光子波束形成芯片、微波光子频率测量芯片、可编程微波光子芯片的最新研究进展进行了梳理和分析,并对微波光子集成技术的未来发展趋势进行了展望。

关键词：集成光学微波光子光电集成微波光子集成芯片光电子

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基于偏振投影与空域耦合的两步相移测量方法

实验力学 2024年第2期39卷 158-167页

作者：梁妍尹卓异何小元王澄非东南大学仪器科学与工程学院江苏南京210096 东南大学土木工程学院江苏南京211189

栅线投影测量是一种被广泛采用的非接触、高精度三维形貌测量方法。然而由于时间相移技术不能在同一时刻采集相移图像,导致这一技术在工业在线检测中难以发挥应有的作用,因此本文结合偏振相机技术,提出了一种基于双偏振投影校正的空间... 详细信息

栅线投影测量是一种被广泛采用的非接触、高精度三维形貌测量方法。然而由于时间相移技术不能在同一时刻采集相移图像,导致这一技术在工业在线检测中难以发挥应有的作用,因此本文结合偏振相机技术,提出了一种基于双偏振投影校正的空间相移测量方法。该方法通过在一对投影仪镜头前加装偏振方向正交的线偏振片,并采用本文提出的投影仪自校正方法,将具有恒定相移量、但偏振方向不同的相移栅线图案投影到待测物体表面,利用偏振相机单帧采集即可获得不同偏振方向的2幅相移图像,从而实现空间两步相移。实验结果表明,该方法对于非消偏振表面具有很好的测量效果,2幅相移图像的采集时间与相机曝光时间相同,可以用于在线测量。

关键词：栅线投影技术偏振两步相移三维测量

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基于PDW多特征融合的辐射源信号分选方法

系统工程与电子技术 2024年第1期46卷 80-87页

作者：罗佳奕李煊鹏李江浩薛启凡杨凤张为公东南大学仪器科学与工程学院江苏南京211189 中国航天科工集团8511研究所江苏南京211100

针对现有辐射源信号分选技术混叠信号处理困难、分选精度不高的问题,提出了一种针对脉冲信号描述字的多特征融合分选方法,采用分治思想,具备两级分选架构。第一步通过构建时空密度聚类模型,分离出在时频域上混叠的辐射源信号;第二步通... 详细信息

针对现有辐射源信号分选技术混叠信号处理困难、分选精度不高的问题,提出了一种针对脉冲信号描述字的多特征融合分选方法,采用分治思想,具备两级分选架构。第一步通过构建时空密度聚类模型,分离出在时频域上混叠的辐射源信号;第二步通过多参数交并比方法,进一步提升算法精度。与传统方法相比,所提方法能够有效分选出时频域混叠脉冲序列,受辐射源脉冲重复间隔变化造成的影响较小,相比传统方法具有更高的准确性。

关键词：辐射源信号分选时空密度聚类交并比多特征融合脉冲描述字

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基于眼动信号的感兴趣检测方法研究

传感器与微系统 2024年第3期43卷 14-17页

作者：王新志曾洪张华宇宋爱国东南大学仪器科学与工程学院江苏南京210096

为了使机器智能达到人类的识别能力,需要提供标注的难例样本。常用的键盘、鼠标等标注方式效率较低,基于眼动信号的标注方式无需手动操作,但目前研究多采用依赖特征工程的浅层模型实现感兴趣检测以标注样本。针对浅层模型存在的问题,基... 详细信息

为了使机器智能达到人类的识别能力,需要提供标注的难例样本。常用的键盘、鼠标等标注方式效率较低,基于眼动信号的标注方式无需手动操作,但目前研究多采用依赖特征工程的浅层模型实现感兴趣检测以标注样本。针对浅层模型存在的问题,基于特征通道权重重分配多尺度残差网络模型对注视序列分类以实现感兴趣检测,并通过对比实验验证本文方法的有效性。实验结果表明:提出的多尺度残差网络模型分类精度达到96%,较现有基于浅层模型的方法和未改进的基于深层模型的方法,显著提升了感兴趣检测的精度和鲁棒性。

关键词：视线追踪眼动事件检测时间序列分类多尺度残差网络感兴趣检测

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硅基InGaN/GaN多量子阱微盘器件的发光、探测和数据传输

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发光学报 2024年第6期45卷 978-985页

作者：秦飞飞卢雪瑶王潇璇吴佳启曹越张蕾樊学峰朱刚毅王永进南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003 东南大学生物科学与医学工程学院江苏南京210096

光源和探测器的集成可有效促进轻量化和小型化光电系统的发展,InGaN/GaN多量子阱器件中发光与探测共存现象为收发一体芯片的设计提供了可能。本文采用标准半导体工艺制备了硅片上集成的圆盘形InGaN/GaN多量子阱阵列器件,并对其发光、探... 详细信息

光源和探测器的集成可有效促进轻量化和小型化光电系统的发展,InGaN/GaN多量子阱器件中发光与探测共存现象为收发一体芯片的设计提供了可能。本文采用标准半导体工艺制备了硅片上集成的圆盘形InGaN/GaN多量子阱阵列器件,并对其发光、探测以及基本通信特性进行了研究。微盘型器件中的共振模式有助于提升其探测特性,同时各向同性的辐射特性有助于器件作为光源时与探测器在空间上的耦合。作为光源,该器件的开启电压为2.5 V,中心波长455 nm,-3 dB带宽为5.4 MHz。作为探测器,该器件对紫外到蓝光波段的光有响应,探测性能随波长增加而减弱,截止波长450 nm。在365 nm光源激发下,该器件具有最高开关比7.2×10^(4),下降沿时间为0.41 ms。同时,基于单个微盘器件,本文构建并演示了半双工通信系统,在不同频段实现数据传输。这项研究对于电驱动光源制备以及收发一体的光通信具有重要意义。

关键词：硅基InGaN/GaN 多量子阱器件发光与探测半双工通信

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花岗岩冲击剪切力学行为的试验及数值模拟研究

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岩土力学 2024年第6期45卷 1675-1685页

作者：袁伟李建春李星东南大学土木工程学院江苏南京211189 东南大学未来地下空间研究院江苏南京211189

为探究动态剪切荷载作用下岩石的力学特性,采用冲击直剪方法,对立方体花岗岩试样进行了不同正应力和冲击速度条件下的动态剪切试验。分析了花岗岩的冲击剪切变形演化过程,讨论了正应力和冲击速度对花岗岩剪切变形和破坏模式的影响。然后... 详细信息

为探究动态剪切荷载作用下岩石的力学特性,采用冲击直剪方法,对立方体花岗岩试样进行了不同正应力和冲击速度条件下的动态剪切试验。分析了花岗岩的冲击剪切变形演化过程,讨论了正应力和冲击速度对花岗岩剪切变形和破坏模式的影响。然后,采用颗粒流程序模拟了花岗岩的冲击直剪试验,从细观角度探讨了花岗岩剪切变形破坏的演化机制。结果表明,冲击剪切荷载作用下,试样剪切变形过程中正应力持续变化,剪应力峰值对应的正应力可达到初始值的数倍。得到了回弹型和断裂型两类剪应力−剪切位移曲线,随着初始正应力的增大,峰值剪应力增大,峰值剪切位移和最大剪切位移减小;随着冲击速度的增大,峰值剪应力和最大剪切位移均增大。花岗岩的断裂包含主断裂面和多条翼裂纹,随正应力和冲击速度的增大,花岗岩的轮廓由起伏变得平直,断裂面由粗糙变得平坦,这与断裂后的摩擦滑移有关。花岗岩试样的起裂源于内部,并沿剪切方向扩展至试样边界,起裂方向与剪切面的夹角与接触力集中区的倾角一致。该研究可为岩石的动态剪切力学参数测试提供新的方法参考,也有助于揭示岩石冲击剪切断裂的动力诱灾机制。

关键词：动态剪切花岗岩冲击直剪试验颗粒流剪切断裂