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基于多星最差故障搜索的RAIM完好性风险估计方法

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航空学报 2024年第2期45卷 247-261页

作者：李瑞杰李亮蒋家昌程力王柳淇哈尔滨工程大学智能科学与工程学院哈尔滨150001

作为接收机自主完好性监测(RAIM)的核心功能,严格的完好性风险估计是保障导航定位可靠性的关键。全球导航卫星系统的互操作使得多星故障概率上升,导致传统基于单星最差故障偏差的完好性风险估计严格性降低。为此,提出顾及多星故障的完... 详细信息

作为接收机自主完好性监测(RAIM)的核心功能,严格的完好性风险估计是保障导航定位可靠性的关键。全球导航卫星系统的互操作使得多星故障概率上升,导致传统基于单星最差故障偏差的完好性风险估计严格性降低。为此,提出顾及多星故障的完好性风险估计方法。多星故障完好性风险的严格估计受限于多星最差故障偏差的精确确定,针对此建立确定多星最差故障偏差的“两步法”,即通过最差故障单位向量的确定以及最差故障幅值的有界搜索,实现导航定位完好性风险的保守估计。采用星座仿真软件模拟卫星故障场景测试完好性风险估计方法的严格性。实验结果表明:与传统单星故障完好性风险估计方法相比,所提方法在多星座组合场景下可显著降低漏检比率。此外,与传统顾及多星座多星故障的高级RAIM相比,所提方法在全球范围内满足99.5%可用性指标的比例至多可提升9.42%。

关键词：接收机自主完好性监测(RAIM) 完好性全球导航卫星系统多星故障可用性

基于目标搜寻和细节增强的水下单像素成像方法

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光子学报 2024年第4期53卷 41-48页

作者：陈翼钒孙哲李学龙西北工业大学光电与智能研究院西安710072

针对当前水下单像素成像方法侧重于从整体角度重构目标图像,难以理想地恢复目标细节的问题,提出了一种基于目标搜寻和细节增强的水下单像素成像方法。目标搜寻旨在从图像中判断出目标部分和背景部分,从而增强目标信号,降低背景噪声;细... 详细信息

针对当前水下单像素成像方法侧重于从整体角度重构目标图像,难以理想地恢复目标细节的问题,提出了一种基于目标搜寻和细节增强的水下单像素成像方法。目标搜寻旨在从图像中判断出目标部分和背景部分,从而增强目标信号,降低背景噪声;细节增强旨在学习采集信息的细粒度特征、增强重构图像的细节。首先用传统单像素成像方法快速重构目标图像;其次通过判断各行、各列最大像素点的差值来区别目标和背景环境;最后用基于分块模型的神经网络学习目标的细粒度特征,提高目标图像的细节部分。为了验证提出方法的可靠性,重构了空间环境和水下环境中的目标图像,实验结果表明,在两种实验环境下,该方法都可以较好地保存目标的细节信息,获得高质量的目标图像。

关键词：单像素成像深度学习细粒度特征分块模型图像重构

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BMFLC幅相补偿的舰船升沉测量方法

中国惯性技术学报 2024年第6期32卷 531-536,546页

作者：奔粤阳方时铮龚胜李倩哈尔滨工程大学智能科学与工程学院哈尔滨150001

在利用捷联式惯性导航系统进行升沉测量的过程中,引入数字高通滤波器可以很好地解决高度积分发散的问题,但随之会带来由高通滤波器固有特性导致的幅值衰减和相位超前。基于此,定量地分析了高通滤波器引起的幅相误差,提出一种基于带限傅... 详细信息

在利用捷联式惯性导航系统进行升沉测量的过程中,引入数字高通滤波器可以很好地解决高度积分发散的问题,但随之会带来由高通滤波器固有特性导致的幅值衰减和相位超前。基于此,定量地分析了高通滤波器引起的幅相误差,提出一种基于带限傅里叶线性组合(BMFLC)幅相补偿的升沉测量方法,并在BMFLC中引入遗忘卡尔曼滤波权值更新策略。在提高BMFLC拟合精度的基础上,进一步提高对数字高通滤波器输出信息的幅相误差补偿精度。最后利用六自由度运动平台和舰船实验验证所提方法,实验结果表明:所提方法测得的升沉位移均方根误差约为8.1 mm,具有较高的适用性和稳定性。

关键词：升沉测量带限傅里叶线性组合数字高通滤波器

材料基因工程技术在电工材料研发中的应用与展望

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材料导报 2024年第13期38卷 208-224页

作者：王博盛鹏徐丽李圣驿白会涛李慧薛晴国网智能电网研究院有限公司北京102209

电工材料是电气装备的基础,其材料特性直接决定电气装备的极限电磁参数。随着科学技术的进步,生产、生活水平的不断提高,人们对电气装备具有的功能和性能的需求日益增加。理论研究和工程实践表明,以传统电工材料为基础生产的电气装备在... 详细信息

电工材料是电气装备的基础,其材料特性直接决定电气装备的极限电磁参数。随着科学技术的进步,生产、生活水平的不断提高,人们对电气装备具有的功能和性能的需求日益增加。理论研究和工程实践表明,以传统电工材料为基础生产的电气装备在功能和性能方面不能完全满足人类社会对先进电气装备快速增长的需求。电工新材料及其应用研究应使未来的电工装备具有挑战更高电磁参数极限的能力。材料基因工程为电工材料设计筛选提供了新的技术手段,通过利用高通量的方式设计与筛选材料,大幅缩短了材料的研发周期,显著降低了研发成本。本文综述了近几年材料基因工程先进理念与前沿技术在电工材料开发中的应用案例,这些案例表明了材料基因工程技术在电工材料研发中的适用性。本文还重点分析了以机器学习为代表的大数据技术在电工材料研发中的应用现状。

关键词：电工材料材料基因工程机器学习高通量计算高通量实验

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指形龙隙蛛毒腺中抗凝活性多肽挖掘

中国生物工程杂志 2024年第2期44卷 76-84页

作者：黄彪温巧龙承波谷陟欣成都佩德生物医药有限公司成都610219

目的:有毒动物毒腺分泌大量结构多样和功能丰富的活性多肽,是多肽药物开发的天然宝库。目前仅有一小部分有毒动物活性多肽被研究,因此有必要建立一种更加高效的活性多肽挖掘方法。方法:以指形龙隙蛛为研究对象,通过对毒腺样本进行转录... 详细信息

目的:有毒动物毒腺分泌大量结构多样和功能丰富的活性多肽,是多肽药物开发的天然宝库。目前仅有一小部分有毒动物活性多肽被研究,因此有必要建立一种更加高效的活性多肽挖掘方法。方法:以指形龙隙蛛为研究对象,通过对毒腺样本进行转录组测序、数据分析与多肽挑选,多肽重组表达制备,体外活性筛选和动物模型体内活性评价等方法,进行抗凝活性多肽的开发。结果:筛选到一种凝血因子Xa抑制剂PDBPE-001,多肽分子量为9889.82 Da,由92个氨基酸残基组成,有4对二硫键。该多肽可通过重组表达的方式高效制备,对凝血因子Xa的抑制活性呈浓度依赖性,其半抑制浓度约为0.807μmol/L。在体内血栓模型中,30 mg/kg PDBPE-001能起到良好的抗血栓效果。结论:首次从指形龙隙蛛中获得了一个新型Factor Xa抑制剂,为新型抗凝血药物开发提供了一个全新的先导多肽分子。

关键词：有毒动物活性多肽凝血因子Xa 抗凝血药物

基于非奇异快速终端滑模的多水面船固定时间协同控制

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控制与决策 2024年第8期39卷 2637-2646页

作者：王元慧任哲达邵兴超王心玮哈尔滨工程大学智能科学与工程学院哈尔滨150001

针对多水面船协同控制过程中存在的时变海洋环境干扰、模型参数不确定性、速度测量值未知和输入饱和的问题,提出一种基于非奇异快速终端滑模的固定时间分布式协同控制方案,该方案可保证协同控制系统的全局固定时间稳定性.首先,设计一个... 详细信息

针对多水面船协同控制过程中存在的时变海洋环境干扰、模型参数不确定性、速度测量值未知和输入饱和的问题,提出一种基于非奇异快速终端滑模的固定时间分布式协同控制方案,该方案可保证协同控制系统的全局固定时间稳定性.首先,设计一个固定时间扩张状态观测器,用于估计速度和集总干扰(包括时变海洋环境干扰和模型参数不确定性);其次,设计一种新型的固定时间辅助动态系统处理输入饱和;再次,基于固定时间非奇异快速终端滑模面提出一种分布式抗饱和的滑模控制器,消除系统的奇异性,并且使得收敛时间上界独立于系统的初始状态;最后,为了避免在编队控制律中使用邻船的加速度,设计一种改进的一致鲁棒精确微分器估计邻船的加速度信息.仿真结果验证了所提方案的有效性.

关键词：多水面船系统固定时间扩张状态观测器固定时间非奇异快速终端滑模控制器输入饱和一致鲁棒精确微分器

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输入时延与通信时延下AUV集群的牵制控制

北京航空航天大学学报 2024年第5期50卷 1474-1480页

作者：杜雪孙兆栋徐成龙靳泽晟哈尔滨工程大学智能科学与工程学院哈尔滨150000

针对时延问题对集群稳定性的影响,对牵制控制策略进行研究,利用反馈线性化将水下无人潜航器(AUV)模型简化为二阶积分器模型,研究了具有时延的水下无人潜航器集群下的编队控制问题,并将一致性控制与牵制控制相结合。分析了输入时延和通... 详细信息

针对时延问题对集群稳定性的影响,对牵制控制策略进行研究,利用反馈线性化将水下无人潜航器(AUV)模型简化为二阶积分器模型,研究了具有时延的水下无人潜航器集群下的编队控制问题,并将一致性控制与牵制控制相结合。分析了输入时延和通信时延对水下无人潜航器集群系统的影响,应用Nyquist判据控制理论进行证明,得到了集群中被牵制水下无人潜航器和未被牵制水下无人潜航器组成的系统能渐进收敛达到一致性的充分必要条件。通过数值仿真验证了定理的正确性。

关键词：水下无人潜航器集群一致性牵制控制通信时延输入时延

基于大脑海马认知机理的主从式AUV协同定位方法

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中国惯性技术学报 2024年第1期32卷 27-33页

作者：李倩聂简黄鸿殿孔庆宇奔粤阳哈尔滨工程大学智能科学与工程学院哈尔滨150001

针对AUV协同定位系统中水声测距信息存在大量野值的问题,提出一种基于哺乳动物大脑海马体空间细胞认知机理启发的主从式AUV协同定位方法。首先,利用二维连续吸引子网络模型对网格细胞进行建模,并基于从艇速度与航向信息实现路径积分;其... 详细信息

针对AUV协同定位系统中水声测距信息存在大量野值的问题,提出一种基于哺乳动物大脑海马体空间细胞认知机理启发的主从式AUV协同定位方法。首先,利用二维连续吸引子网络模型对网格细胞进行建模,并基于从艇速度与航向信息实现路径积分;其次,引入竞争性Hebb网络对多个网格细胞板自组织编码,从而基于多尺度网格细胞板加权生成具有单个放电活动包的位置细胞板;最后,将主从艇之间的水声测距量测信息转化为位置细胞放电活动,并利用其对位置细胞放电进行更新,从而校正从艇路径积分累积误差。由于位置细胞能够通过多次放电更新逐渐逼近真实位置,从而可以有效降低单一量测野值对于系统定位精度的影响。仿真实验结果表明,在水声测距量测噪声含有大量野值点而不满足高斯分布的情况下,所提出的类脑协同定位算法对量测噪声野值具有更高的鲁棒性,与有阈值判断的扩展卡尔曼滤波(EKF)协同定位算法相比定位精度提高28%。

关键词：自主水下航行器协同定位大脑海马体位置细胞网格细胞

基于混合稀疏ICCP的联合抗差重力匹配定位方法

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中国惯性技术学报 2024年第2期32卷 153-162页

作者：丁继成杜翔宇杨崇昭赵岩哈尔滨工程大学智能科学与工程学院哈尔滨150001

针对经典最近等值线迭代(ICCP)算法因重力异常测量误差导致匹配精度下降甚至失效的问题,提出联合抗差匹配算法以提高匹配精度及可靠性。首先,分析了匹配点集间的匹配残差在高斯噪声影响下呈非高斯分布,为抑制其影响,采用l_(p)范数代替l_... 详细信息

针对经典最近等值线迭代(ICCP)算法因重力异常测量误差导致匹配精度下降甚至失效的问题,提出联合抗差匹配算法以提高匹配精度及可靠性。首先,分析了匹配点集间的匹配残差在高斯噪声影响下呈非高斯分布,为抑制其影响,采用l_(p)范数代替l_(2)范数计算匹配残差,并利用匹配残差重调野值点以获得有效的匹配区域。在此基础上,提出混合稀疏ICCP算法,并利用其进行粗匹配,然后将粗匹配后的位置作为惯导系统(INS)指示位置,再使用经典ICCP算法进行精匹配,获得更高的定位精度。仿真结果表明,考虑重力异常测量误差的情况下,重力联合抗差匹配算法的误差最大值小于1 n mile,导航精度较传统ICCP算法提升60%以上,提升了算法的鲁棒性和匹配精度。

关键词：重力匹配混合稀疏最近等值线迭代算法抗差算法联合匹配