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基于深度特征正射匹配的无人机视觉定位方法

中国惯性技术学报 2024年第1期32卷 52-57,106页

作者：尚克军赵亮张伟建明丽刘崇亮北京自动化控制设备研究所北京100074 北京理工大学自动化学院北京100081

在卫星拒止条件下无人机安全、可靠地完成各类作业的基础是获取高精度的定位信息,传统图像匹配方法保障困难、定位精度差且匹配约束多。因此,提出一种基于深度特征正射匹配的视觉定位方法,通过深度学习网络提取正射校正后的无人机航拍... 详细信息

在卫星拒止条件下无人机安全、可靠地完成各类作业的基础是获取高精度的定位信息,传统图像匹配方法保障困难、定位精度差且匹配约束多。因此,提出一种基于深度特征正射匹配的视觉定位方法,通过深度学习网络提取正射校正后的无人机航拍图像和商业地图的深度特征,获得匹配关系,进而计算无人机高精度位置信息。根据视觉测量机理模型分析不同因素对视觉定位精度的影响,使用中空航拍图像数据集进行离线实验,实验结果表明:相比传统基于方向梯度直方图(HOG)特征的模板匹配方法,所提方法的定位精度提高了25%,位置均方根误差(RMSE)优于15 m+0.5%H(5000 m以下),具有一定的工程应用价值。

关键词：视觉定位深度学习匹配导航无人机卫星拒止

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基于干扰观测器的飞行器主动抗干扰控制方法

系统工程与电子技术 2024年

作者：姜丽敏陈曙暄路坤峰北京航天自动控制研究所

针对高速飞行器模型参数不确定和外界干扰对飞行控制系统的影响，提出了一种基于干扰观测器(DOB， Disturbance Observer)的主动抗干扰控制方法。该方法将外部干扰和模型不确定性造成的实际对象与标称模型之间的差异等效到控制器输入端... 详细信息

针对高速飞行器模型参数不确定和外界干扰对飞行控制系统的影响，提出了一种基于干扰观测器(DOB， Disturbance Observer)的主动抗干扰控制方法。该方法将外部干扰和模型不确定性造成的实际对象与标称模型之间的差异等效到控制器输入端，从而实现对系统总干扰的补偿控制。通过六自由度仿真验证了该方法的有效性和正确性，仿真结果表明本文方法能够有效地实现高速飞行器姿态跟踪控制，且能够提高系统的控制品质。该方法结构简单，在不影响现有控制回路的前提下提高了系统对低频干扰的抑制能力，具有较强的工程可实现性，为高速飞行器姿态控制系统设计提供了一种全新的设计方法。

关键词：主动抗干扰干扰观测器飞行控制姿态

一种改进滤波器与LSTM融合的飞轮故障预测算法

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航空兵器 2024年第3期31卷 129-136页

作者：龙弟之陈辛魏炳翌史超北京航天自动控制研究所北京100854

针对基于滤波器的预测方法由于依赖模型精度而导致长周期预测精度低的问题,提出了一种基于滤波器和长短期记忆(LSTM)网络的融合故障预测算法,实现航天器飞轮执行器缓变故障的预测。首先,分别设计了小批量标准化LSTM网络和趋势识别模块,... 详细信息

针对基于滤波器的预测方法由于依赖模型精度而导致长周期预测精度低的问题,提出了一种基于滤波器和长短期记忆(LSTM)网络的融合故障预测算法,实现航天器飞轮执行器缓变故障的预测。首先,分别设计了小批量标准化LSTM网络和趋势识别模块,二者串联组成神经网络预测器提高对时序预测的准确性。然后,利用递归最小二乘(RLS)参数估计原理改进卡尔曼滤波器更新过程,以增强对时序预测误差的鲁棒性。在此基础上,将神经网络预测器输出的预测值与改进后的滤波器相融合,获得未来时刻的预测残差项实现迭代更新和预测,克服了滤波器算法对模型的依赖,提高了预测精度。最后,设计仿真实验比较了三种神经网络预测器的时序预测性能,并考虑飞轮轴承性能退化故障,利用所提融合预测算法判断出飞轮在856 s时性能退化达到阈值,预测时间误差为36 s,从而验证了预测算法对缓变故障的有效性。

关键词：故障预测 LSTM 卡尔曼滤波器 RLS 飞轮

基于深度卷积神经网络的汽车图像分类算法与加速研究

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现代电子技术 2024年第7期47卷 140-144页

作者：黄佳美张伟彬熊官送北京自动化控制设备研究所北京100074

在非法占用公交车道违规车辆等领域的边缘计算与识别中,针对基于深度卷积神经网络的图像物体分类算法模型算力需求大与边缘设备部署后有限资源的突出矛盾,如何设计边缘计算设备的加速单元以保证分类算法的精度与实时性具有重要意义。针... 详细信息

在非法占用公交车道违规车辆等领域的边缘计算与识别中,针对基于深度卷积神经网络的图像物体分类算法模型算力需求大与边缘设备部署后有限资源的突出矛盾,如何设计边缘计算设备的加速单元以保证分类算法的精度与实时性具有重要意义。针对上述问题,提出一种基于深度卷积神经网络的公交分类算法,该方法在现场可编程逻辑门阵列上实现了公交车图像分类算法的加速。通过基于迁移学习方法对ResNet50预训练模型进行微调,采用嵌入式端的推理加速实现对模型的推理,并对FPGA加速方案进行推理部署实现。结果表明,该算法具有硬件配置灵活、信息处理加速快的优点,这为实现神经网络在嵌入式平台的高效、高速应用提供了有效解决方案。

关键词：图像分类边缘计算卷积神经网络迁移学习 ResNet50模型加速推理

神经网络架构轻量化搜索的飞行器控制律自学习方法

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宇航学报 2024年第5期45卷 762-769页

作者：王昭磊王露荻路坤锋禹春梅李晓敏林平宇航智能控制技术全国重点实验室北京100854 北京航天自动控制研究所北京100854

针对在运用Soft actor-critic(SAC)强化学习算法实现复杂的飞行器控制律自学习过程中,超参数设定高度依赖于人工经验进而造成设计难度大的问题,提出一种基于神经网络架构轻量化搜索策略的飞行器控制律自学习方法。该方法在将神经网络架... 详细信息

针对在运用Soft actor-critic(SAC)强化学习算法实现复杂的飞行器控制律自学习过程中,超参数设定高度依赖于人工经验进而造成设计难度大的问题,提出一种基于神经网络架构轻量化搜索策略的飞行器控制律自学习方法。该方法在将神经网络架构设计问题转化为图拓扑生成问题的基础上,结合LSTM循环神经网络的图拓扑生成算法、基于权重共享的深度强化学习参数轻量化训练与评估机制,以及基于策略梯度的图拓扑生成器参数学习算法,给出了一种面向深度强化学习的轻量化自动搜索框架,实现了SAC训练算法中神经网络架构超参数的自动优化,进而完成了控制律的自学习。以三维空间返回着陆控制为例,验证了所提方法的有效性和实用性。

关键词：飞行器控制律自学习自动机器学习网络架构搜索 SAC强化学习

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六分量地震观测在工程勘查中的应用试验

地球物理学报 2024年第1期67卷 308-317页

作者：秦林鹏王赟张东明郭高源陈畅陈锋钱荣毅马振宁陈永阳汪超中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院北京100083 北京自动化控制设备研究所北京100074 中国科学院地球化学研究所贵阳550081

利用面波频散曲线反演地下介质的S波速度结构,是浅层工程地震领域一种重要的方法技术.传统的面波法包括主被动源的面波多道分析方法(MASW)和被动源的空间自相关(SPAC)方法,均需要多台地震仪同时记录地面振动;而记录平动和旋转运动的单... 详细信息

利用面波频散曲线反演地下介质的S波速度结构,是浅层工程地震领域一种重要的方法技术.传统的面波法包括主被动源的面波多道分析方法(MASW)和被动源的空间自相关(SPAC)方法,均需要多台地震仪同时记录地面振动;而记录平动和旋转运动的单台站六分量地震数据理论上也可以获得面波频散曲线.本文以河北唐山城区煤矿采空区浅层工程勘探实际六分量地震数据为例,对比了利用单台站六分量地震数据与主、被动源法多台站提取的Rayleigh波频散曲线.试验结果表明利用纵波扫描可控震源时,30 Hz以下频段利用单台站六分量地震数据提取的基阶Rayleigh波频散曲线与主、被动源MASW方法提取的频散曲线结果一致,说明在浅层工程地震勘查中,利用单物理点的六分量地震观测反演浅层横波速度是可行的.

关键词：面波频散曲线主被动源六分量基阶

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声波式机械天线的谐振频率调控方法

国防科技大学学报 2024年第4期46卷 96-103页

作者：崔勇李良亚王琛黄玉平袁志鸿陶云飞北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京精密机电控制设备研究所北京100076

声波式机械天线作为机械天线的重要类型之一,其谐振频率与固有频率高度耦合,而目前声波式机械天线受到材料尺寸限制,谐振频率较高,无法满足甚低频或更低频段的需求。为调控声波式机械天线的谐振频率,对声波式机械天线进行了振动建模,提... 详细信息

声波式机械天线作为机械天线的重要类型之一,其谐振频率与固有频率高度耦合,而目前声波式机械天线受到材料尺寸限制,谐振频率较高,无法满足甚低频或更低频段的需求。为调控声波式机械天线的谐振频率,对声波式机械天线进行了振动建模,提出了增加单边固定约束、增加自由端质量和去除天线部分材料三种方法,并通过有限元仿真对所提方法进行了验证。结果表明,三种方法均能有效调控声波式机械天线的谐振频率,且与解析模型具有良好的一致性。通过应力分布研究了三种调控谐振频率方法对天线辐射的电场强度或磁场强度的影响,对声波式机械天线的设计具有重要参考意义。

关键词：声波式机械天线甚低频固有频率有限元磁电复合材料

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磷酸酯基阻燃电解液用于高安全锂硫电池

工程科学学报 2024年第4期46卷 765-774页

作者：何孟雪李一涛刘亚涛贾永锋李刚贾龙庞全全北京大学材料科学与工程学院北京100871 北京航天自动控制研究所北京100854

Li–S电池被认为是最有希望的下一代高能量密度二次电池之一,开发高效阻燃电解液对于提升电池安全性极为重要.本文对高浓度磷酸三乙酯(TEP)和磷酸三(2,2,2-三氟乙基)酯(TFP)电解液在锂–硫化聚丙烯腈(Li–PAN/S)电池中的应用展开了深入... 详细信息

Li–S电池被认为是最有希望的下一代高能量密度二次电池之一,开发高效阻燃电解液对于提升电池安全性极为重要.本文对高浓度磷酸三乙酯(TEP)和磷酸三(2,2,2-三氟乙基)酯(TFP)电解液在锂–硫化聚丙烯腈(Li–PAN/S)电池中的应用展开了深入研究,以同样的锂盐摩尔比和氟代醚稀释梯度,研究了TEP和TFP基局部高浓度电解液对锂金属负极和硫正极稳定性的影响,详细解析了两种溶剂分子在电池循环过程中的界面反应.研究表明,磷酸酯基高浓度电解液在Li–PAN/S电池中展示了较优异的循环稳定性,通过优化TTE的稀释比例,提升了电池的倍率特性.对比基于TEP和TFP的电解液,发现TEP基电解液具有更好的锂沉积/剥离性能,而TFP基电解液在界面生成更多的有机组分,导致不稳定的界面膜.以TEP212为电解液的锂硫电池能够在1C的倍率下稳定循环200圈以上,放电比容量保持在1080.8 mA·h·g-1.

关键词：阻燃电解液局部高浓度电解液磷酸酯锂硫电池硫化聚丙烯腈

滚仰式导引头斜置方案下的过顶奇异问题控制策略

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兵工学报 2024年第2期45卷 628-640页

作者：金秋延刘福祥王新春刘晓莫波北京理工大学宇航学院北京100081 北京航天自动控制研究所北京100070 北京航天长征飞行器研究所北京100048

在末制导阶段,由于制导目标位于弹体纵轴附近,滚仰式结构的导引头易出现奇异性问题而难以精确跟踪目标。针对上述问题,提出基于斜置方案的滚仰式导引头过顶奇异问题控制策略。在导引头稳定平台相对弹体斜置边界俯仰框架角的基础上,通过... 详细信息

在末制导阶段,由于制导目标位于弹体纵轴附近,滚仰式结构的导引头易出现奇异性问题而难以精确跟踪目标。针对上述问题,提出基于斜置方案的滚仰式导引头过顶奇异问题控制策略。在导引头稳定平台相对弹体斜置边界俯仰框架角的基础上,通过控制弹体的滚转运动,保证导引头光轴始终避开过顶奇异区域,实现目标位于弹体纵轴附近和斜置导引头初始光轴附近两个过顶奇异区域的稳定跟踪。研究结果表明:所提策略相比于增设第三轴的方法,导引头体积小、质量轻;相比于分区域变参数控制策略,解决了静止和减速控制时过顶奇异区域内导引头对视线角速度跟踪失效的问题;仿真对比结果验证了所提策略具有跟踪精确度高、有效抑制控制系统失稳、降低探测器失调角的特点。

关键词：斜置导引头过顶奇异问题滚仰式导引头滚转弹