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车联网下公交专用道复用的动态清空控制方法

交通运输系统工程与信息 2024年第3期24卷 12-20页

作者：董红召杨嘉炜全程浙江工业大学智能交通系统联合研究所杭州310014

传统公交专用道动态控制方法无法同时保证公交优先和车道利用率的提升,为解决该问题,本文提出车联网支持下公交专用道复用的动态清空控制方法(Dynamic Clearance Bus Lane,DCBL),建立随网联公交行驶车速和网联社会车辆换道时间动态变化... 详细信息

传统公交专用道动态控制方法无法同时保证公交优先和车道利用率的提升,为解决该问题,本文提出车联网支持下公交专用道复用的动态清空控制方法(Dynamic Clearance Bus Lane,DCBL),建立随网联公交行驶车速和网联社会车辆换道时间动态变化的清空框模型,同时定义换道迫切系数,结合模糊控制理论,设计考虑驾驶员换道心理的换道概率输出算法,以模拟驾驶员实际换道过程,最后通过数值仿真以验证DCBL控制方法的有效性。仿真实验结果表明:DCBL控制方法将适用的交通密度范围扩大至0~71 pcu·km^(-1),比传统的BLIP(Bus Lane with Intermittent priority)、IBL(Intermittent Bus Lane)控制方法适用范围增加了9~21 pcu·km^(-1);在40~70 pcu·km^(-1)的中高交通密度区间,DCBL控制方法将社会车辆平均车速保持在45.86 km·h^(-1),比传统控制方法提高了17.9%~24.7%,将公交平均车速保持在33.68 km·h^(-1),对比公交期望车速仅降低了6.4%;DCBL控制方法在路段中高密度区间对公交车的行驶延误小于25 s,比传统控制方法提高路段通行能力8.0%~18.3%。

关键词：智能交通公交专用道复用动态清空框换道概率车联网

基于l_(1)-TSXKF的航天器姿控系统状态偏差估计

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航空学报 2024年第16期45卷 153-164页

作者：陈雪芹杨伯毓吴凡岳程斐曹喜滨哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(深圳)空间科学与应用技术研究院深圳518055

研究考虑非高斯噪声特性的航天器姿态控制系统状态与偏差估计问题。首先,建立含偏差的航天器姿控系统模型,并给出了非高斯特性噪声表达形式。然后,采用l_(1)范数卡尔曼滤波(l_(1)-KF)算法并结合数学仿真,验证了在卡尔曼滤波算法中引入l_... 详细信息

研究考虑非高斯噪声特性的航天器姿态控制系统状态与偏差估计问题。首先,建立含偏差的航天器姿控系统模型,并给出了非高斯特性噪声表达形式。然后,采用l_(1)范数卡尔曼滤波(l_(1)-KF)算法并结合数学仿真,验证了在卡尔曼滤波算法中引入l_(1)范数,可以避免系统受非高斯过程噪声的影响,但l_(1)-KF算法无法实现对状态和偏差的同时估计,且仅适用于姿态稳定控制过程中的估计。于是,在l_(1)-KF算法的基础上,考虑系统转动惯量时变和偏差时变的复杂情况,结合时变转动惯量实时辨识,设计l_(1)范数二阶外源性卡尔曼滤波(l_(1)-TSXKF)算法,对航天器姿态机动过程中的状态和偏差同时进行估计。数学仿真结果表明,l_(1)-TSXKF算法可以减少系统非高斯特性的影响,在航天器姿态机动过程中,可快速得到高精度的姿态、未知偏差估计结果,有利于航天器在轨应用。

关键词：航天器姿控系统偏差估计状态估计转动惯量辨识

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超构透明吸波体的研究前沿与展望

中国科学：技术科学 2024年第6期54卷 1021-1035页

作者：宋梓诚闵萍萍张锐聪贺乔柏杨磊王天宇韩杰才朱嘉琦哈尔滨工业大学航天学院复合材料与结构研究所哈尔滨150080 哈尔滨工业大学郑州研究院郑州450018 哈尔滨工业大学分析测试中心哈尔滨150080 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150080

吸波材料在电磁隐身技术中发挥着至关重要的作用.与非透明材料相比,透明材料实现电磁吸收面临更复杂和独特的挑战.经典透明吸波体在光学透过率、厚度、电磁吸收带宽、倾角与极化稳定性等多项指标存在难以调和的矛盾.随超构材料应用于透... 详细信息

吸波材料在电磁隐身技术中发挥着至关重要的作用.与非透明材料相比,透明材料实现电磁吸收面临更复杂和独特的挑战.经典透明吸波体在光学透过率、厚度、电磁吸收带宽、倾角与极化稳定性等多项指标存在难以调和的矛盾.随超构材料应用于透明吸波体,上述核心性能指标得到显著改善,从而促进了其在电磁隐身领域的实际应用.本文针对超构透明吸波体研究工作进行了综述,首先介绍了透明吸波体的光学透明与电磁隐身原理,并对经典透明吸波体工作原理与局限进行分析与总结.随后对超构材料改善透明吸波体在宽带电磁吸收、倾角与极化稳定性经典性能的研究进展与设计方法进行了总结.为预示未来发展方向,本文详细阐述了近年来透明吸波体在混合机制设计、多光谱设计、动态可调性能的技术原理与研究前沿,并展望了新兴方向为透明吸波体带来的多机制、多功能、智能化的发展机遇.

关键词：透明吸波体电磁隐身宽带雷达散射截面积漫反射吸波体

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利用离散时间聚合图的无人机编队最短时延路由协议

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 1931-1939页

作者：李博王改芳杨洪娟茹雪菲张敬淳王钢哈尔滨工业大学(威海)信息科学与工程学院威海264209 哈尔滨工业大学通信技术研究所哈尔滨150001

针对传统的无人机编队路由算法无法有效利用拓扑变化的可提前预知特性、以发送探测包的方式获取链路的连接情况会导致开销大等问题,该文引入时变图模型,提出了基于离散时间聚合图的无人机编队最短时延路由协议。首先,利用无人机编队网... 详细信息

针对传统的无人机编队路由算法无法有效利用拓扑变化的可提前预知特性、以发送探测包的方式获取链路的连接情况会导致开销大等问题,该文引入时变图模型,提出了基于离散时间聚合图的无人机编队最短时延路由协议。首先,利用无人机编队网络的先验知识,如节点的运动轨迹以及网络拓扑变化情况,使用离散时间聚合图对网络的链路资源和拓扑进行表征。其次,基于该图模型设计路由决策算法,即在路由探索阶段将链路时延作为链路权重求解网络的源节点到目的节点的最短时延路由。最后,性能仿真结果表明,该路由协议与传统按需距离矢量路由协议相比提高了网络的分组投递率、降低了端到端时延和网络的控制开销。

关键词：无人机自组网无人机编队时变图模型最短时延路由

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表情变换时序特征下的驾驶人情绪识别研究

中国公路学报 2024年第5期37卷 343-355页

作者：董红召林少轩佘翊妮浙江工业大学智能交通系统联合研究所浙江杭州310023

针对现有驾驶人情绪识别方法存在的识别实时性不足、识别精度较低等问题,提出一种表情识别及其时序情绪表达的驾驶人情绪识别方法。首先,建立VGG Lite驾驶人表情识别模型,在传统VGG Net模型结构上,通过改变卷积层堆叠结构以大幅减少模... 详细信息

针对现有驾驶人情绪识别方法存在的识别实时性不足、识别精度较低等问题,提出一种表情识别及其时序情绪表达的驾驶人情绪识别方法。首先,建立VGG Lite驾驶人表情识别模型,在传统VGG Net模型结构上,通过改变卷积层堆叠结构以大幅减少模型的参数量,修改激活函数以增强模型对人脸表情中细节特征的表达能力,并在模型中增加性能优化层来提升模型的收敛性和泛化性。其次,分析表情时序变化与情绪状态之间的关系,研究时间序列演变的情绪表达方式,设计了包含表情时序转化、表情-情绪量化映射和时序情绪表达的驾驶人时序情绪识别方法。然后,采用Fer2013数据集,将所提出的VGG Lite驾驶人表情识别模型与其他模型进行比较验证,证明了该模型不仅可以保持高识别准确率,还有效降低了模型参数量,从而提高了识别速度,此外,采用自制数据集识别表情获得了98.8%的高准确率,证明了该模型能有效识别不同驾驶情境中的驾驶人表情。最后,以公交车驾驶人情绪识别为例对提出的时序情绪识别方法进行试验验证,结果表明,该方法能够准确识别驾驶人各种表情转换下的复杂情绪状态,平均识别率高于95%,比单帧情绪识别方法提升5%以上,每帧图像的情绪识别耗时平均低于0.03 s,每秒平均识别超过10帧,满足交通驾驶情绪识别的实时性要求。所提方法能够及时、准确地评估驾驶人的情绪状态,为提高交通系统整体安全性和效率提供了更有效的手段。

关键词：交通工程驾驶情绪时序情绪识别驾驶人情绪状态驾驶安全

复杂约束下航天器高效机动路径规划和时域调节方法

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国防科技大学学报 2024年第4期46卷 63-73页

作者：岳程斐鲁明吴凡霍涛陈雪芹哈尔滨工业大学卫星技术研究所黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(深圳)空间科学与应用技术研究院广东深圳518000

针对复杂约束下航天器大角度姿态机动问题,提出一种基于三维特殊正交群的姿态高效机动路径规划和时域调节方法。针对航天器大角度机动过程中的姿态约束问题,设计了基于梯度的避障策略,得到了虚拟时域中的姿态路径和期望角速度。为了满... 详细信息

针对复杂约束下航天器大角度姿态机动问题,提出一种基于三维特殊正交群的姿态高效机动路径规划和时域调节方法。针对航天器大角度机动过程中的姿态约束问题,设计了基于梯度的避障策略,得到了虚拟时域中的姿态路径和期望角速度。为了满足执行机构最大输出力矩约束,提出了迭代非线性时域调节方法,通过时间缩放得到了满足控制力矩约束的高效机动角速度/控制力矩。仿真结果表明,该方法在满足航天器姿态机动过程中姿态约束和控制力矩约束的同时,相较现有同类方法,显著缩短了机动时间,为受约束的航天器高效机动规划与控制提供了新的思路。

关键词：姿态规划时域调节姿态约束控制力矩约束三维特殊正交群

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双机器人协作轴孔装配力柔顺控制技术研究

机械工程学报 2024年第3期60卷 20-33页

作者：王战玺张益铭张邦海罗子彦史梦格西北工业大学机电学院西安710072 南京电子技术研究所南京210012

轴孔精密装配是加工制造业中常见的装配形式,其完成过程同时存在位置约束和力约束关系,因此采用工业机器人实现轴孔自动装配一直是具有挑战性的热点问题。首先分析了轴孔装配过程插孔阶段的典型的单点接触和双点接触受力模型,并针对不... 详细信息

轴孔精密装配是加工制造业中常见的装配形式,其完成过程同时存在位置约束和力约束关系,因此采用工业机器人实现轴孔自动装配一直是具有挑战性的热点问题。首先分析了轴孔装配过程插孔阶段的典型的单点接触和双点接触受力模型,并针对不同的接触状态提出了机器人整体力调控策略;其次在基于位置的阻抗模型基础上,建立对环境位置和刚度具有自适应效果的力柔顺控制模型,通过仿真验证了控制模型可以消除力跟踪过程的系统稳态误差;然后建立了主从式双机器人协作轴孔装配模型,并进行轴孔装配仿真实验,在不同的机器人位置和姿态误差下验证双机器人协作装配的力位控制效果;最后搭建主从式双机器人装配实验平台,验证自适应力柔顺控制模型和主从式协作模型的可行性。

关键词：轴孔装配力柔顺控制阻抗控制主从式协作

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地月三体系统新型太阳帆周期轨道设计与分析

航空学报 2024年

作者：安诗宇刘明李化义吴凡哈尔滨工业大学卫星技术研究所

地月三体系统中的周期轨道在深空探测中具有重要的理论价值和工程意义。太阳帆航天器不需要消耗推进剂，在长期的空间任务中具有很大的潜力。在地月三体系统中增加太阳帆推进，将在地月系统中开辟更多有应用价值的轨道。本文在太阳帆地... 详细信息

地月三体系统中的周期轨道在深空探测中具有重要的理论价值和工程意义。太阳帆航天器不需要消耗推进剂，在长期的空间任务中具有很大的潜力。在地月三体系统中增加太阳帆推进，将在地月系统中开辟更多有应用价值的轨道。本文在太阳帆地月圆型限制性三体问题的简化非自治动力学模型下，引入了一种新的太阳帆指向律，使得太阳帆加速度与帆的状态向量相关，在此条件下，推导了系统的雅可比矩阵。将该指向律应用到近直线Halo轨道中，结合改进的微分修正法和太阳帆加速度延拓寻找新的轨道族。数值仿真验证了该指向律和该数值计算方法在非自治系统周期轨道设计中的有效性。分析表明，建立的新型太阳帆周期轨道族可用于月球照明和月球高纬度地区观测。最后，将周期轨道迁移到非共面双椭圆扰动模型中，通过二级微分修正方法得到了扰动下的拟周期轨道，分析表明其照明性能和覆盖性能可以保持。进一步计算了不同初始时刻对应的拟周期轨道，分析表明当地月质心和月球越接近其轨道的近心点时，扰动因素对轨道的影响越大。

关键词：地月系统限制性三体问题太阳帆周期轨道扰动模型

碳纤维增韧陶瓷基复合材料高温氧化性能研究进展：氧化机理、氧化损伤实验与模型

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复合材料学报 2024年第09期 4518-4534页

作者：方国东王章文李赛王兵孟松鹤哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所

碳纤维增韧陶瓷基复合材料兼具陶瓷材料优良的抗氧化腐蚀性能和碳纤维材料增强增韧的力学性能，已成为最有潜力的高超声速飞行器热防护候选材料。碳纤维增韧陶瓷基复合材料在多物理场耦合服役环境下的高温氧化损伤失效机理对热防护材料... 详细信息

碳纤维增韧陶瓷基复合材料兼具陶瓷材料优良的抗氧化腐蚀性能和碳纤维材料增强增韧的力学性能，已成为最有潜力的高超声速飞行器热防护候选材料。碳纤维增韧陶瓷基复合材料在多物理场耦合服役环境下的高温氧化损伤失效机理对热防护材料设计及性能表征与评价至关重要，也一直是国内外学者研究的热点。本文从高温氧化机理、耦合失效实验、高温氧化模型三个方面对C/SiC和C/ZrB2-SiC复合材料进行详细论述和总结，对相应的研究方法的局限性和适用范围进行分析和评价，并展望了碳纤维增韧陶瓷基复合材料氧化损伤研究的发展趋势，进而为碳纤维增韧陶瓷基复合材料在热力氧耦合条件下的热/力响应及性能评价研究奠定理论模型基础。

关键词：碳纤维增韧陶瓷基复合材料氧化机理损伤失效实验氧化模型

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