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ResCalib:基于几何监督深度网络的激光雷达和相机动态联合标定

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雷达学报 2025年

作者：柴家辉李明磊李敏魏大洲陈广永南京航空航天大学电子信息工程学院雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室中国航空无线电电子研究所

激光雷达缺乏纹理色彩信息，相机缺乏深度信息，激光雷达和相机的信息具有高度的互补性，融合二者能获得丰富的观测数据，能提高环境感知的精准度和稳定性。而对两类传感器的外部参数进行精确的联合标定是数据融合的前提。目前，绝大多... 详细信息

激光雷达缺乏纹理色彩信息，相机缺乏深度信息，激光雷达和相机的信息具有高度的互补性，融合二者能获得丰富的观测数据，能提高环境感知的精准度和稳定性。而对两类传感器的外部参数进行精确的联合标定是数据融合的前提。目前，绝大多数的联合标定方法需要借助校准靶标物和人工选点的方式处理，导致其无法在动态的应用场景中使用。该文提出一种ResCalib深度神经网络模型用于解决激光雷达与相机的在线联合标定问题，该方法以激光雷达点云、单目图像和相机内参数矩阵作为输入以实现参数解算，而方法对外部特征物或靶标的依赖度低。ResCalib是一个几何监督深度神经网络，通过实施监督学习使输入图像和点云的几何和光度一致性最大化，利用单次迭代网络，自动估计激光雷达和相机之间的6自由度外参关系。实验表明该文方法能够纠正旋转±10°和平移±0.2 m的错误标定，标定解算结果的旋转分量的平均绝对误差为0.35°，平移分量为0.032 m，且单组标定所需时间为0.018 s，为实现动态环境下的自动化联合标定提供了技术支撑。

关键词：激光雷达异源融合动态联合标定 ResCalib 深度学习

B添加对MoSi2基化合物抗氧化性能影响的第一性原理研究

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中国腐蚀与防护学报 2025年第1期 224-230页

作者：陈郑宇文佩温思涵李美凤沙江波周春根郑州航空工业管理学院航空发动机学院北京航空航天大学材料科学与工程学院

基于第一性原理计算方法探讨了B添加对化合物偶MoSi2/MoB氧化行为的影响。结果表明，初始氧化阶段MoSi2/MoB两化合物界面处和MoB相具有较低的氧的吸附能、氧通过MoSi2/MoB两化合物界面的扩散激活能较低，导致化合物表面更容易发生快速... 详细信息

基于第一性原理计算方法探讨了B添加对化合物偶MoSi2/MoB氧化行为的影响。结果表明，初始氧化阶段MoSi2/MoB两化合物界面处和MoB相具有较低的氧的吸附能、氧通过MoSi2/MoB两化合物界面的扩散激活能较低，导致化合物表面更容易发生快速氧化，有利于保护性氧化膜的快速形成；当氧化过程达到稳定阶段时，化合物表面含有6%B （原子分数）的硼硅酸盐具有最低的氧扩散系数，具有更好的抗氧化性能。因而，精确控制B掺杂量是设计抗氧化的MoSi2基化合物Mo-Si-B的有效策略。

关键词： Mo-Si-B MoSi2/MoB 硼硅酸盐第一性原理计算

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倾斜转弯导弹的鲁棒跟踪切换控制

上海交通大学学报 2011年第2期45卷 284-289页

作者：迟学谦王青侯砚泽董朝阳北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

将给定特征点的倾斜转弯(BTT)导弹俯仰-偏航通道动力学模型视为可依滚转角速度变化而进行切换的线性切换系统.针对每个独立子系统采用特征结构配置方法和前馈补偿方法设计参考模型和控制律,以滚转角速度为决策变量,根据其量值在各控制... 详细信息

将给定特征点的倾斜转弯(BTT)导弹俯仰-偏航通道动力学模型视为可依滚转角速度变化而进行切换的线性切换系统.针对每个独立子系统采用特征结构配置方法和前馈补偿方法设计参考模型和控制律,以滚转角速度为决策变量,根据其量值在各控制器间进行切换.控制器集合可以有效抑制滚转角速度大幅变化产生的模型不确定性,具有较好的鲁棒性.采用公共Lyapunov函数方法,以线性矩阵不等式为形式,推导了能够保证闭环切换系统在滚转角速度变化范围内一致有界的充分条件.

关键词：切换控制特征结构配置自动驾驶仪倾斜转弯导弹

线性瞬态涡流电磁场定解问题解的唯一性和稳定性

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物理学报 2006年第9期55卷 4397-4406页

作者：谢莉雷银照北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083

线性瞬态涡流电磁场定解问题的主要特点是边界条件使用磁感应强度的法向分量边界条件代替了电场强度的切向分量边界条件,约束方程中忽略了位移电流.这种具有特殊性的定解问题的解是否唯一和稳定对于求解瞬态涡流电磁场而言是一个基本问... 详细信息

线性瞬态涡流电磁场定解问题的主要特点是边界条件使用磁感应强度的法向分量边界条件代替了电场强度的切向分量边界条件,约束方程中忽略了位移电流.这种具有特殊性的定解问题的解是否唯一和稳定对于求解瞬态涡流电磁场而言是一个基本问题.本文在非涡流区引入标量位函数,证明了在推导过程中起重要作用的辅助函数的存在性.通过推导线性瞬态涡流电磁场定解问题的能量估计式,证明了该定解问题的解是唯一的,并且关于初始条件和外源项是稳定的.本结果对于线性瞬态涡流电磁场的求解有一定的指导意义.作为应用,给出了通有单脉冲电流的单匝圆环线圈与球形导体共轴的涡流问题的解析解.

关键词：瞬态涡流电磁场能量估计式唯一性稳定性

导电导磁管道外任意放置线圈激励下脉冲涡流场时域解析解

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物理学报 2014年第24期63卷 16-25页

作者：陈兴乐雷银照北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

利用二阶矢量位和洛伦兹互易定理,解析求解了导电、导磁金属管道外任意放置线圈激励下非轴对称涡流场的频域解.利用求频域式极点处留数的方法求解拉普拉斯反变换,得到了脉冲电流激励下检测线圈两端感应电压以及管壁内脉冲涡流分布的时... 详细信息

利用二阶矢量位和洛伦兹互易定理,解析求解了导电、导磁金属管道外任意放置线圈激励下非轴对称涡流场的频域解.利用求频域式极点处留数的方法求解拉普拉斯反变换,得到了脉冲电流激励下检测线圈两端感应电压以及管壁内脉冲涡流分布的时域解析式.分析比较了不同线圈放置方式下管壁内脉冲涡流的分布和扩散过程,以及感应电压对管壁的灵敏度.研究结果表明:当线圈轴线沿管道径向法线方向放置时,得到的感应电压时域信号最强,对壁厚的检测灵敏度最高.

关键词：脉冲涡流电磁场二阶矢量位铁磁管道时域解析解

基于驻极体材料的机械天线式低频/甚低频通信磁场传播模型

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物理学报 2020年第15期69卷 321-329页

作者：王琛崔勇宋晓袁海文北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

低频/甚低频电磁波的频率极低,趋肤深度较深,可以以很小的损耗穿透海水和地下来进行通信.传统的低频发射天线存在尺寸和功耗较大的问题,本文采用驻极体材料设计了一种机械天线式低频/甚低频发射天线结构.利用激励装置驱动驻极体所带极... 详细信息

低频/甚低频电磁波的频率极低,趋肤深度较深,可以以很小的损耗穿透海水和地下来进行通信.传统的低频发射天线存在尺寸和功耗较大的问题,本文采用驻极体材料设计了一种机械天线式低频/甚低频发射天线结构.利用激励装置驱动驻极体所带极化电荷进行机械运动,从而产生交变的电磁场,并激发出电磁波携带能量和信息,在一定的媒质中传播,以实现电磁波的高效辐射,颠覆了传统低频/甚低频发信系统中天线尺寸需与辐射信号波长相比拟的约束.基于该结构,本文建立了磁场传播的解析模型,并据此研究了天线尺寸、形状等相关参数对天线性能的影响.给出了天线所产生场强随几何参数如半径、高度等的变化规律,同时对比了两种不同磁场模型仿真计算的结果,阐述了在实际情况中需要根据天线尺寸和传播距离等条件来选择适合的模型.研究工作对于指导机械天线设计和优化天线结构具有重要意义.

关键词：低频通信机械天线驻极体理论建模

电力线谐波辐射在分层各向异性电离层中的传播特点

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物理学报 2015年第19期64卷 96-103页

作者：吴静周志为闫旭北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

电力线谐波辐射特指在电离层或磁层中观测到的来源于地面电力系统输电线的电磁波辐射,其在电磁场时频功率谱中表现为400 Hz至5 k Hz范围内,频率间隔为50/100 Hz或60/120 Hz的平行谱线,已成为近地空间环境的一种人为污染源.对于该现象的... 详细信息

电力线谐波辐射特指在电离层或磁层中观测到的来源于地面电力系统输电线的电磁波辐射,其在电磁场时频功率谱中表现为400 Hz至5 k Hz范围内,频率间隔为50/100 Hz或60/120 Hz的平行谱线,已成为近地空间环境的一种人为污染源.对于该现象的形成机理尚缺乏定量研究.本文研究了非理想导电大地上方由电偶极子源产生的电磁场在分层各向异性电离层中的传播模型,提出了一种新的求解方法,有效解决了编程计算中的数值溢出问题,并利用已有解析解对所提方法进行了验证.在此基础上,利用实际电力线、大地、电离层的相关参数,研究了偶极子源频率、电离层下边界高度、大地电导率、地磁场方向等对电力线谐波辐射在电离层中的传播的影响.结果表明,频率等于地-电离层波导导波模截止频率时透入电离层的电力线谐波辐射强度更大;谐波电流一定时,大地电导率小的地区,电力线谐波辐射的功率更大;电力线谐波辐射在电离层中沿地磁场方向传播.本文所得结果有益于阐释电力线谐波辐射现象的形成机理.

关键词：电力线谐波辐射地球电离层分层各向异性介质

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感性神经元模型及其动力学特性研究

物理学报 2022年第4期71卷 316-323页

作者：吴静潘春宇北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

神经元的大小属于介观尺度范围,本文考虑神经元的电感特性,建立了由细胞膜电感、膜电容、钾离子忆阻器和氯离子电阻构成的神经元经典电路模型和介观电路模型.利用经典电路理论和介观电路的量子理论,推导了在外部冲击激励下神经元细胞膜... 详细信息

神经元的大小属于介观尺度范围,本文考虑神经元的电感特性,建立了由细胞膜电感、膜电容、钾离子忆阻器和氯离子电阻构成的神经元经典电路模型和介观电路模型.利用经典电路理论和介观电路的量子理论,推导了在外部冲击激励下神经元细胞膜电压响应的表达式.将枪乌贼神经元的电生理参数代入膜电压表达式并计算可知,两种模型下的膜电压均先增大后减小,最后达到零值的静息状态,且其能量主要集中在0—30 Hz的脑电频率范围内.进一步比较发现,介观电路模型下膜电压的峰值及达到峰值所需的时间(达峰时间)均低于经典电路模型下的值,并与枪乌贼轴突受到刺激后的实验结果更接近,说明介观电路模型更能反应神经元受到刺激后的生理特征.基于介观电路模型,随着外部激励强度的增加,膜电压的峰值增加且达峰时间变短.膜电压峰值及达峰时间等参数更易受神经元膜电容的影响.神经元的介观电路模型对于理解神经元受到刺激后的兴奋性,推动受大脑功能启发的量子神经网络的发展等具有重要意义.

关键词： Hodgkin-Huxley神经元电感介观电路量子理论

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关键基础设施防护主从对策模型及其求解算法

系统工程理论与实践 2014年第6期34卷 1557-1565页

作者：朱悦妮郑征张逍怡蔡开元北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

针对基础服务设施系统的优化防护策略制定问题,将系统抽象成由服务设施、需求点及连接弧构成的一般性网络.应用对策论中的主从对策理论思想,描述系统防护计划制定者与攻击者在决策时相互制约的关系,并考虑设施容量限制这一现实因素对问... 详细信息

针对基础服务设施系统的优化防护策略制定问题,将系统抽象成由服务设施、需求点及连接弧构成的一般性网络.应用对策论中的主从对策理论思想,描述系统防护计划制定者与攻击者在决策时相互制约的关系,并考虑设施容量限制这一现实因素对问题的影响,提出带容限的"防护-中断-再分配"三层主从对策模型.通过设计"大需求量优先-就近服务"的启发式分配策略化简模型,使其转换为双层混合整数线性规划,进而采用一种二叉树搜索算法对模型进行求解.实验表明,该启发式策略在绝大多数情况下均能以很小误差逼近最优分配.由模型给出的优化防护策略可大幅减低系统遭受破坏后的运行成本,当防护资源投入达一定量时,能有效避免系统陷入非正常运行状态.通过对模型及模型解的分析,可有助于真实大型复杂基础设施服务系统关键部位的识别及防护策略制定.

关键词：关键设施主从对策容量限制树搜索