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果园智能化作业装备自主导航技术研究进展

农业机械学报 2024年第4期55卷 1-22页

作者：窦汉杰陈震宇翟长远邹伟宋健冯凡张焱龙王秀北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097 国家农业智能装备工程技术研究中心北京100097 江苏大学农业工程学院镇江212013

果园生产管理主要包括喷药、施肥、割草、修剪、授粉、疏花和采收分级等作业环节,需要大量的人力投入,随着我国人口老龄化程度加剧,亟需果园生产管理由机械化向智能化转型升级。自主导航技术是果园机械化装备实现智能化的关键技术。本... 详细信息

果园生产管理主要包括喷药、施肥、割草、修剪、授粉、疏花和采收分级等作业环节,需要大量的人力投入,随着我国人口老龄化程度加剧,亟需果园生产管理由机械化向智能化转型升级。自主导航技术是果园机械化装备实现智能化的关键技术。本文围绕果园智能化作业装备导航控制需求,结合国内外研究现状,分别阐述了包含导航定位信息和障碍物信息的果园作业场景感知技术,导航地图构建、导航路径提取和路径规划技术,行走底盘运动学模型构建、运动控制技术,多机协同控制、远程交互控制技术等。随着智慧农业发展,智慧果园已成为果园未来发展方向,果园智能化作业装备是智慧果园建设必不可少的关键环节,在此基础上,归纳了我国果园智能化作业装备自主导航技术发展面临的问题为:环境感知能力不足、路径提取不稳定、局部路径规划不灵活、导航系统环境适应性欠缺、多机协同和远程控制不成熟等,提出了多传感器融合的环境感知与路径提取、完整路径规划、强通用性果园导航、大型果园多作业环节的多机协同与远程操作等未来发展方向。

关键词：果园生产管理作业装备自主导航智慧果园

基于样本增强的列车卫星定位伪距欺骗检测方法

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交通运输系统工程与信息 2024年第3期24卷 32-42页

作者：刘江张楚蔡伯根王剑陆德彪北京交通大学自动化与智能学院北京100044 北京交通大学北京市电磁兼容与卫星导航工程技术研究中心北京100044 智慧高铁系统前沿科学中心北京100044

基于卫星导航的列车自主定位是列车控制系统等铁路关键装备的重要技术方向。然而,列车卫星定位面临诸多挑战,除信号可视性问题和多径效应之外,来自系统外部的蓄意欺骗等干扰攻击,会对定位功能及性能产生直接威胁。为此,本文以基于全球... 详细信息

基于卫星导航的列车自主定位是列车控制系统等铁路关键装备的重要技术方向。然而,列车卫星定位面临诸多挑战,除信号可视性问题和多径效应之外,来自系统外部的蓄意欺骗等干扰攻击,会对定位功能及性能产生直接威胁。为此,本文以基于全球导航卫星系统(GNSS)的列车定位面临的伪距欺骗这一典型干扰模式为对象,研究并提出一种基于样本增强的伪距欺骗主动检测方法。该方法运用Wasserstein生成式对抗网络(WGAN)解决受欺骗干扰样本数据不均衡问题,利用扩充的数据集训练检测模型,并引入自注意力(SA)机制优化来自不同接收机输入特征之间的相对位置关系,采用生成式对抗学习思想形成一套完整的列车卫星定位伪距欺骗干扰检测方案。由列车卫星定位欺骗干扰注入测试结果可知,提出的方法能够充分运用生成式对抗网络思想解决受欺骗样本的典型受限问题,融合自注意力机制所得检测性能显著优于载噪比检测和代表性机器学习算法等常规检测方案;对建模样本未覆盖特征具备良好的适应能力,具有更优的检测精度和鲁棒性,在多个伪距欺骗干扰模式数据集上测试所得F1分数均超过0.99。该方法在欺骗干扰检测性能方面的优势能够为众多卫星导航系统铁路应用提供有力支撑,为有效防范卫星定位在信息安全层面的攻击入侵提供了有利条件。

关键词：智能交通伪距欺骗检测样本增强列车定位全球导航卫星系统生成式对抗网络

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热连轧过程机架间运动板带动特性研究

工程力学 2024年第5期41卷 234-246页

作者：崔金星孙建亮彭艳邢建康燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心北京星航机电装备有限公司

研究了热轧过程机架间运动板带动力学特征及其影响因素。基于热轧过程板带张力形成机理，考虑机架间板带张力建立了动态张力模型；同时，考虑热轧机活套辊对运动板带的支撑作用，基于Hamilton理论建立了运动板带等效运动梁模型，并基于... 详细信息

研究了热轧过程机架间运动板带动力学特征及其影响因素。基于热轧过程板带张力形成机理，考虑机架间板带张力建立了动态张力模型；同时，考虑热轧机活套辊对运动板带的支撑作用，基于Hamilton理论建立了运动板带等效运动梁模型，并基于四阶Galerkin截断法对偏微分方程进行离散化，得到系统四阶常微分方程组。仿真分析机架间板带张力、速度和活套辊支承刚度对运动板带动力学特性的影响，以及运动板带在辊系振动引发的速度摄动下振动特征和影响规律。结果表明：张力、板带速度和活套支撑辊刚度均影响板带动力学模态特征，且活套辊支撑作用可降低板带振动幅值；在热轧工艺范围内，调整板带张力和速度对运动板带的稳定性影响不大；辊系振动造成板带运动速度呈摄动特征，且摄动频率和幅值与板带振动强度关系密切。该研究对热轧过程机架间运动板带稳定性分析和活套控制设计提供参考。

关键词：热轧运动板带 Galerkin离散法张力板带振动混沌

基于卷积神经网络和长短时记忆网络的心理疲劳状态识别方法

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生物医学工程学杂志 2024年第1期41卷 34-40页

作者：王慧张玭金丰护赵宝永曾勤波肖文栋北京科技大学自动化学院北京100083 中国兵器装备集团自动化研究所有限公司四川绵阳621000 北京科技大学顺德创新学院广东顺德528399 北京市工业波普成像工程技术研究中心北京100083

现代生活节奏加快,生活压力逐渐增大,长期累积的心理疲劳对健康构成威胁。通过分析生理信号和参数,本文提出一种可以识别心理疲劳状态的方法,从而有助于维护健康生活。本文所提方法是基于卷积神经网络与长短时记忆网络结合的心电信号心... 详细信息

现代生活节奏加快,生活压力逐渐增大,长期累积的心理疲劳对健康构成威胁。通过分析生理信号和参数,本文提出一种可以识别心理疲劳状态的方法,从而有助于维护健康生活。本文所提方法是基于卷积神经网络与长短时记忆网络结合的心电信号心理疲劳状态识别方法。首先,利用一维卷积神经网络模型的卷积层提取局部特征,通过池化层提取关键信息,同时去除部分冗余数据。然后,将提取的特征作为长短时记忆网络模型的输入,以进一步进行心电特征的融合。最后,通过全连接层整合关键信息,成功实现了对心理疲劳状态的准确识别。研究结果表明,相较于传统的机器学习算法,本文提出的方法显著提高了心理疲劳识别的准确性,识别的准确度达到了96.3%,可为心理疲劳的预警和评估提供可靠的基础。

关键词：心理疲劳心电信号卷积神经网络长短时记忆网络

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基于物联网的病虫害绿色防控系统研发与应用

中国农业科技导报 2024年第4期26卷 77-86页

作者：丁亚会陈诚乔晓军沈剑波林森张云鹤冯思思国家农业智能装备工程技术研究中心北京100097 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 北京市农林科学院信息技术研究中心北京100097

为减少农药施用量、发展病虫害绿色防控技术,保障农产品质量安全,基于物联网技术,结合臭氧灭菌防病、光源诱导除虫、作物健康识别和病虫害辨识预警等技术,研发了设施蔬菜病虫害绿色防控系统,主要由多功能植保机和信息管理系统组成。结... 详细信息

为减少农药施用量、发展病虫害绿色防控技术,保障农产品质量安全,基于物联网技术,结合臭氧灭菌防病、光源诱导除虫、作物健康识别和病虫害辨识预警等技术,研发了设施蔬菜病虫害绿色防控系统,主要由多功能植保机和信息管理系统组成。结果表明,绿色防控系统下草莓白粉病发病率较常规施药法降低27.7%,草莓产量提高19.8%,具有显著的草莓白粉病防控效果和增产潜力。同时,系统的预警服务、多方式消杀、远程控制和智能托管等功能有效缓解了我国植保技术装备落后、过度依赖农药使用、劳动力结构性短缺和维保运营困难等问题。系统的应用在一定程度上实现了设施蔬菜病虫害防治的绿色化、专业化和智能化。

关键词：绿色防控系统植保机物联网云托管病虫害

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基于3D点云的钢管表面缺陷检测系统

轧钢 2024年第3期41卷 113-118,126页

作者：吴昆鹏王少聪苏成北京科技大学国家板带生产先进装备工程技术研究中心北京100083

钢管外表面视觉成像时容易出现灰度不均、局部过曝光等问题,致使利用二维灰度图像进行表面缺陷检测过程中漏检、误报等情况严重。为此,设计了基于3D点云的钢管外表面缺陷检测系统,通过围绕被测钢管环形布置多组3D相机获取到表征钢管轮... 详细信息

钢管外表面视觉成像时容易出现灰度不均、局部过曝光等问题,致使利用二维灰度图像进行表面缺陷检测过程中漏检、误报等情况严重。为此,设计了基于3D点云的钢管外表面缺陷检测系统,通过围绕被测钢管环形布置多组3D相机获取到表征钢管轮廓的点云,收集样本构建出钢管缺陷数据集,训练PointNet++模型进行点云分割,输出代表缺陷的数据点集合,集合所涵盖的范围即为缺陷位置,数据点相对标定基准面的距离信息表示缺陷深度。本系统应用于工业现场,在完成缺陷检测的同时实现了深度方向的量化,对于钢管外表面缺陷的检测能力与探伤机相当,且具备更低的误报率、更少的设备安装维护成本,同时系统可扩展应用到类似的智能化检测场景。

关键词：钢管缺陷检测 3D点云 PointNet++

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超高强铝合金研究进展与发展趋势

航空材料学报 2024年第2期44卷 60-71页

作者：邢清源臧金鑫陈军洲杨守杰戴圣龙中国航发北京航空材料研究院铝合金研究所北京100095 北京市先进铝合金材料及应用工程技术研究中心北京100095

超高强铝合金具有密度低、比强度高等特点,广泛应用于航空、航天、核工业等领域。合金的极限强度已从第四代铝合金的600 MPa级,逐步发展到650~700 MPa级、750 MPa级,甚至800 MPa级及以上第五代铝合金。本文首先对超高强铝合金的发展历... 详细信息

超高强铝合金具有密度低、比强度高等特点,广泛应用于航空、航天、核工业等领域。合金的极限强度已从第四代铝合金的600 MPa级,逐步发展到650~700 MPa级、750 MPa级,甚至800 MPa级及以上第五代铝合金。本文首先对超高强铝合金的发展历程和国内外发展现状进行概述;随后,从成分设计与优化、熔铸与均匀化技术、热变形技术、热处理技术、计算机辅助模拟计算共五个方面对近些年的研究进展和所遇到的问题进行了总结和讨论;最后,结合未来装备的发展需求和国内的技术现状,指出“深入研究基础理论,解决综合性能匹配等问题以及在特定应用场景下专用材料的推广应用”是超高强铝合金的发展趋势和重要方向。

关键词：超高强铝合金 Al-Zn-Mg-Cu系合金熔铸法高合金化

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基于热流密度的石墨烯发热膜电路设计

材料导报 2024年第S01期38卷 100-103页

作者：张晋豪袁英才李恒王鑫李文浩郭淼胡乃奇张宇朋数字化印刷装备北京市重点实验室北京102600 印刷装备北京市高等学校工程研究中心北京102600 北京市印刷电子工程技术研究中心北京102600 北京印刷学院机电工程学院北京102600

在石墨烯发热膜功能需要的基础上,通过热传导分析,提出热流密度计算公式。基于热流密度分析结果和石墨烯原膜电学特性,提出石墨烯加热膜电路设计方法。对丝网印制石墨烯原膜,在导电特性测试的基础上,运用基于热流密度的电路设计方法,制... 详细信息

在石墨烯发热膜功能需要的基础上,通过热传导分析,提出热流密度计算公式。基于热流密度分析结果和石墨烯原膜电学特性,提出石墨烯加热膜电路设计方法。对丝网印制石墨烯原膜,在导电特性测试的基础上,运用基于热流密度的电路设计方法,制备出石墨烯加热膜。设计实例的理论计算与实测结果基本一致,表明该设计方法切实可行。

关键词：石墨烯电路设计电热性能发热膜

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中国深层—超深层钻完井关键技术及发展方向

石油学报 2024年第1期45卷 312-324页

作者：刘岩生张佳伟黄洪春中国石油集团工程技术研究院有限公司油气钻完井技术国家工程研究中心北京102206

深层—超深层油气资源是中国油气增储上产的重要接替资源,实现深井、超深井安全优快钻完井对于深层—超深层油气资源效益开发具有重要意义。通过回顾中国深井、超深井发展历程,梳理对比深井、超深井钻完井技术发展现状、关键技术进展及... 详细信息

深层—超深层油气资源是中国油气增储上产的重要接替资源,实现深井、超深井安全优快钻完井对于深层—超深层油气资源效益开发具有重要意义。通过回顾中国深井、超深井发展历程,梳理对比深井、超深井钻完井技术发展现状、关键技术进展及应用效果,结合面临的主要问题指出了下一步的发展方向。通过对比全球及中国深井、超深井钻完井关键钻井装备、井身结构优化与拓展、钻井提速、钻井液、固井、随钻测控技术与装备、试油完井关键技术指标及应用情况,指出抗高温高压、高稳定性是当前存在的主要技术差距。剖析了支撑中国实现陆上8000 m超深井常态化,钻深能力迈上9000 m台阶,正向万米挺进的深井自动化钻机、井身结构优化、控压钻井、高效PDC钻头、抗高温超高密度油基钻井液、高效堵漏、高强度韧性水泥浆及自动化固井、抗高温酸压、深层连续管作业机等一批高端装备、尖端工具、核心助剂的最新进展及应用情况。针对超深层超高温、超高压、复杂地应力和多压力系统等给安全高效钻完井带来巨大挑战,提出进一步开展井身结构拓展、抗超高温高压井下工具仪器、超高温井筒工作液、超深高效破岩及提速工具、超高温特高压试油完井工具、超高温低伤害压裂液和酸液体系、数字化智能化钻完井装备与技术等攻关研究,加速关键核心技术的突破与迭代升级,为深层—超深层油气资源高效勘探开发提供支撑与保障。

关键词：深层—超深层油气钻完井关键技术发展现状发展方向