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偏振视觉

中国科学：信息科学 2024年第7期54卷 1620-1645页

作者：赵永强乔新博李宁潘泉西北工业大学自动化学院西安710072 清华大学自动化系北京100084

传统视觉技术已经广泛应用于生产生活中的各类领域,然而在面对复杂环境以及非合作目标时,获得的信息量有限使传统视觉技术无法有效地检测、识别目标.作为与光强、波长、相位并列的光的基本物理特性,偏振能够反映发射或反射光的振动特性... 详细信息

传统视觉技术已经广泛应用于生产生活中的各类领域,然而在面对复杂环境以及非合作目标时,获得的信息量有限使传统视觉技术无法有效地检测、识别目标.作为与光强、波长、相位并列的光的基本物理特性,偏振能够反映发射或反射光的振动特性,表征物体的多种信息,因此偏振信息能有效区分目标与背景,并在恶劣环境中维持信息有效性.利用偏振信息的这种特性,人们将光的偏振信息引入视觉系统,得到了一种解决复杂场景成像问题的方案,即偏振视觉.偏振视觉最早在部分生物上发现,对偏振视觉的进一步研究使人们发现偏振视觉相较于传统视觉在复杂场景下的成像优势.本文以偏振视觉的发展为主线整理了偏振视觉技术的诞生、成像设备的发展与该技术在各领域的应用,并展望了偏振视觉及其相关技术的未来发展方向.

关键词：偏振视觉偏振信息偏振成像设备散射介质成像目标检测反射光去除三维重构

基于决策性能评估的多波束低地球轨道卫星网络资源分配算法

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通信学报 2024年第7期45卷 37-47页

作者：王朝炜庞明亮王粟赵玲莉高飞飞崔高峰王卫东北京邮电大学电子工程学院北京100875 中国移动通信集团有限公司北京100032 清华大学自动化系北京100084

为了解决多波束低地球轨道(LEO)卫星波束间同频干扰、频谱短缺、业务量分布不均等问题,针对单一决策网络缺乏自我修正能力、容易陷入局部最优解、无法充分考虑长期影响等弊端,提出了一种基于决策性能评估的资源分配算法。该算法引入不... 详细信息

为了解决多波束低地球轨道(LEO)卫星波束间同频干扰、频谱短缺、业务量分布不均等问题,针对单一决策网络缺乏自我修正能力、容易陷入局部最优解、无法充分考虑长期影响等弊端,提出了一种基于决策性能评估的资源分配算法。该算法引入不同用户的业务满足指数来衡量系统的公平性,在考虑公平性的前提下优化系统的吞吐量性能,并将该优化问题建模为多目标优化问题。将具有时间相关性的连续资源分配过程建模为马尔可夫过程,提出基于决策性能评估的网络资源分配算法来解决该问题。所提算法可以根据评估网络的评估结果调整决策网络参数,从而优化资源分配方案,同时更新评估网络自身参数。通过迭代优化的方式,实现决策网络的准确预测。仿真结果表明,所提算法在吞吐量性能和公平性方面优于传统资源分配算法。

关键词：多波束卫星深度强化学习多目标优化资源管理

基于Hessian局部线性嵌入和MLP-Mixer的液体火箭发动机涡轮泵轻量化故障诊断框架

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振动与冲击 2024年第2期43卷 156-165页

作者：窦唯赵东方张宏利刘树林北京航天动力研究所北京100076 上海大学机电工程与自动化学院上海200044

作为液体火箭发动机推进剂输送系统的关键部件,涡轮泵的运行状态直接影响着整个运载系统的性能,然而,现有的故障诊断方法往往面临特性参数选择片面及计算复杂度高等问题。针对上述局限,提出了面向涡轮泵的轻量化故障诊断框架。所提方法... 详细信息

作为液体火箭发动机推进剂输送系统的关键部件,涡轮泵的运行状态直接影响着整个运载系统的性能,然而,现有的故障诊断方法往往面临特性参数选择片面及计算复杂度高等问题。针对上述局限,提出了面向涡轮泵的轻量化故障诊断框架。所提方法利用Hessian局部线性嵌入算法对信号时域、频域及时频特征进行降维,并引入一种轻量化的深度学习模型MLP-Mixer作为分类器,进而实现不同故障状态的辨识。采用某型号涡轮泵试车数据验证了所提方法的有效性,结果表明,该方法能够在保障诊断精度的同时有效降低计算复杂度,提高诊断效率。

关键词：液体火箭发动机涡轮泵故障诊断 Hessian局部线性嵌入 MLP-Mixer

多无人车协同规划及突发情况下应急响应与恢复方法

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中国惯性技术学报 2024年第5期32卷 499-510页

作者：宋文杰侯鸣妤曾林之李贺瑞北京理工大学自动化学院北京100081

面对环境突变、车辆故障等突发情况,传统集中式协同规划方法无法快速应急响应、实现系统冲突消解和有序恢复。针对以上问题,提出一种运动学约束下多无人车协同规划及突发情况下应急响应与恢复方法。首先,采用集中式搜索架构构建运动学... 详细信息

面对环境突变、车辆故障等突发情况,传统集中式协同规划方法无法快速应急响应、实现系统冲突消解和有序恢复。针对以上问题,提出一种运动学约束下多无人车协同规划及突发情况下应急响应与恢复方法。首先,采用集中式搜索架构构建运动学约束下的协同路径规划模型,引入车身约束树以消解连续空间内多无人车碰撞。其次,为确保受突发情况影响的无人车能够安全快速停靠并降低对系统的干扰,提出一种基于预警区域的应急规划起始点选取方法,基于紧急事件发生时无人车状态生成的随机搜索树进行分层搜索,将随机搜索树、系统内部时空约束、无人车运动稳定性需求相结合,确保无人车能平稳过渡到应急停靠点。最后,在系统恢复过程中,针对不同无人车到达应急响应停靠点的时间差异,采用异步规划策略,将未受突发事件影响的车辆轨迹纳入协同规划的时空约束,最终生成应急响应后的恢复轨迹簇。仿真测试中,最优应急响应轨迹生成平均时长0.324 s,应急响应模块将规划成功率由28.7%提高到87.6%,异步模块在突发障碍物高达15个时将运行效率提升接近93%。

关键词：多无人车协同规划应急响应规划异步规划应急停靠点预警区域

基于深度学习的高超声速飞行器执行器零样本故障辨识

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工程科学学报 2024年第9期46卷 1613-1622页

作者：曹芳菲朱怀石杜长坤路平立北京理工大学自动化学院北京100081

近年来,基于深度学习的故障诊断已经通过大量数据进行了深入的研究.然而,深度学习技术的巨大成功是基于可以获取大量带标签的训练样本的假设.在实际问题中,经常面临数据不平衡、标记的数据太少或没有数据的情况.基于此,本文研究了高超... 详细信息

近年来,基于深度学习的故障诊断已经通过大量数据进行了深入的研究.然而,深度学习技术的巨大成功是基于可以获取大量带标签的训练样本的假设.在实际问题中,经常面临数据不平衡、标记的数据太少或没有数据的情况.基于此,本文研究了高超声速飞行器在零样本情况下的故障辨识问题.考虑飞控系统执行器故障,运用深度学习技术来识别特定故障类型(失效故障或卡死故障).“零样本”指的是在故障诊断的深度学习模型构建中,未曾包含或引入任何与目标故障相关的样本数据.因此,该模型必须依赖于其他方法和特征来推断和准确识别这些未知故障,以实现有效的故障辨识.针对这一问题,使用人工定义的故障描述来表征未知故障.具体而言,即利用关系网络学习将已知故障样本与定义的未知故障描述进行比较.进一步,为实现特征提取,结合卷积神经网络及长短期记忆神经网络,构建深度神经网络结构.最后,在Winged-cone(翼椎体)构型的高超声速飞行器上进行零样本故障辨识实验,结果表明在没有目标故障样本的情况下,所设计的算法可以完成对目标故障的诊断工作.

关键词：高超声速飞行器故障识别执行器故障零样本关系网络

面向合成语音检测的弹性正交权重修正连续学习方法

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计算机研究与发展 2024年

作者：张晓辉易江燕陶建华周俊佐中国科学院自动化研究所清华大学自动化系北京交通大学计算机与信息技术学院

目前，深度学习在合成语音检测领域取得了巨大的成功.然而，通常情况下，深度模型可以在与训练集分布相似的测试集上取得高准确率，但在跨数据集的情境下，其准确率却会显著下降.为了提高模型在新数据集上的泛化能力，通常需要对其进行... 详细信息

目前，深度学习在合成语音检测领域取得了巨大的成功.然而，通常情况下，深度模型可以在与训练集分布相似的测试集上取得高准确率，但在跨数据集的情境下，其准确率却会显著下降.为了提高模型在新数据集上的泛化能力，通常需要对其进行微调，但这会导致模型遭受到灾难性遗忘.灾难性遗忘指的是模型在新数据上的训练会损害其从旧数据中获得的知识，导致对旧数据的识别性能下降.目前，克服灾难性遗忘的主要方法之一是连续学习.面向合成语音检测提出了一种连续学习方法-弹性正交权重修正（elastic orthogonal weight modification，EOWM），用于克服灾难性遗忘.该方法通过修正模型在学习新知识时的参数更新方向和更新幅度，以减少对已学知识的损害.具体来说，该方法在模型学习新知识时要求参数的更新方向与旧任务的数据分布正交，并同时限制对旧任务中重要参数的更新幅度.在合成语音检测领域的跨数据集实验中，方法取得了良好的效果. 与微调相比，该方法在旧数据集上的等错误率（equal error rate，EER）从7.334%降低至0.821%，相对下降了90%；在新数据集上的等错误率从0.513%降低至0.315%，相对下降了40%.

关键词：合成语音检测连续学习弹性正交权重修正预训练模型深度神经网络

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同方期刊数据库

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一种未知环境下移动机器人自主导航方法

中国惯性技术学报 2024年第3期32卷 250-257页

作者：徐建华吴晓晖张嘉轩张钰荣北京理工大学自动化学院北京100081

为提高未知环境下移动机器人自主导航性能,提出了一种未知环境下目标驱动的自主导航方法。不依赖实时更新的地图信息,移动机器人直接从激光雷达读数中构建候选目标点,并根据机器人自身位置和终点位置从候选目标点中选择最优点作为局部... 详细信息

为提高未知环境下移动机器人自主导航性能,提出了一种未知环境下目标驱动的自主导航方法。不依赖实时更新的地图信息,移动机器人直接从激光雷达读数中构建候选目标点,并根据机器人自身位置和终点位置从候选目标点中选择最优点作为局部目标点。改进的基于深度强化学习的局部规划器从输入信息中直接输出动作信号,实现端到端的控制,使得移动机器人能够快速、安全地到达局部目标点,直至到达终点。实验表明,所提导航方法能够在未知复杂的环境下,可靠且高效地完成导航任务。与最近边界导航方法相比,平均路径长度减少了6.63%,平均运行时间缩短了19.11%,具有成功率高、路径短、速度快等优点。

关键词：未知环境移动机器人自主导航深度强化学习

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小批量多返工生产系统瞬态性能分析和优化

控制与决策 2024年第8期39卷 2746-2754页

作者：贾之阳倪泽军王遵君王钢北京理工大学自动化学院北京100081

随着智能制造和绿色制造战略的提出,实际生产对小批量定制化加工的需求日益增加,同时为了进一步提高生产制造的加工效率和产品质量,返工生产线在企业中的应用也日益频繁.基于小批量生产背景,针对应用随机故障机器和有限缓冲区的多返工... 详细信息

随着智能制造和绿色制造战略的提出,实际生产对小批量定制化加工的需求日益增加,同时为了进一步提高生产制造的加工效率和产品质量,返工生产线在企业中的应用也日益频繁.基于小批量生产背景,针对应用随机故障机器和有限缓冲区的多返工生产系统,进行瞬态性能分析,并对多返工系统进行生产调度.为定量分析该生产系统的瞬态性能,通过马尔科夫分析方法建立系统的数学模型,提出一种动态的分解和聚合算法来预测系统的生产率、消耗率、在制品库存等瞬态性能指标,并基于仿真对比实验验证所提出算法的精确性和有效性.此外,针对返工生产系统在劳动力有限的情景下,采用优化算法对各机器效率进行合理分配来优化系统的生产性能.最后,根据劳动力分配实验结果总结分配策略,为该系统的生产运行提供决策支持.

关键词：生产系统返工生产伯努利机器瞬态分析

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间歇式信息传输条件下无人机搜索覆盖规划

系统工程与电子技术 2024年第1期46卷 152-161页

作者：曹志强张佳辛斌北京理工大学自动化学院北京100081

在基站通信范围受限条件下,若无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)执行覆盖搜索任务时经常返回至基站通信范围内实现间歇式信息传输,能够扩展其覆盖区域和提高执行任务的灵活性。为最小化所有环境位点信息传回基站的时间之和,需解决覆... 详细信息

在基站通信范围受限条件下,若无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)执行覆盖搜索任务时经常返回至基站通信范围内实现间歇式信息传输,能够扩展其覆盖区域和提高执行任务的灵活性。为最小化所有环境位点信息传回基站的时间之和,需解决覆盖规划和间歇式通信时机选择的耦合问题。在覆盖的目标点较少且分散时,采用改进的层次聚类方法求解每次往返需要覆盖的路径点集合。在需要进行区域全覆盖时,则在求解完区域的覆盖路径后,以最小化时间之和为目标,对目标函数进行分析,确定最优返回次数的搜索范围,压缩解空间。对该搜索范围进行遍历搜索得到最优往返次数,然后利用遗传算法优化UAV返回位点。与前沿算法对比,所提算法在目标函数和覆盖路径质量上具有一定的提升。

关键词：通信耦合层次聚类解空间压缩遗传算法

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