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基于视觉语义地图辅助的无人机自主定位方法

基于视觉语义地图辅助的无人机自主定位方法

作者：毛登科国防科技大学

学位级别：硕士

当前,无人机在各个领域的应用越来越广泛,而导航定位技术是无人机正常工作不可缺少的基础。目前,无人机导航方式广泛采用全球卫星导航系统和惯性导航组合的方法。然而在卫星信号拒止条件下,这种组合导航方法难以满足无人机定位需求。因... 详细信息

当前,无人机在各个领域的应用越来越广泛,而导航定位技术是无人机正常工作不可缺少的基础。目前,无人机导航方式广泛采用全球卫星导航系统和惯性导航组合的方法。然而在卫星信号拒止条件下,这种组合导航方法难以满足无人机定位需求。因此当前实现无人机在卫星信号拒止条件下的自主定位算法已成为国内外热点和难点问题。首先,针对视觉/微惯性里程计无法确定载体在地理系下的航向的问题,采用微惯性/磁力计/偏振光组合定向技术为视觉/微惯性里程计提供航向约束。采用滑动窗口优化方法,设计了一种航向约束下的视觉/微惯性紧组合算法。开展了车载验证实验,结果表明具有航向约束的视觉/微惯性组合里程计在定向精度和定位精度上都有提升。其次,针对视觉/微惯性组合里程计误差发散问题,提出了一种基于语义地图辅助的无人机自主定位方法。设计了多层级语义特征地图构建方法从先验遥感地图提取出导航用特征信息和语义信息。设计了一种里程计重构点云辅助的特征匹配定位方法对无人机位置进行初步估计。为排除错误特征匹配对定位的影响,研究了一种基于局部空间语义一致性的特征匹配筛选方法,利用在局部空间中具有相同语义属性的特征匹配结果对无人机进行定位。无人机飞行实验结果表明多层级语义地图可以作为一种有效的绝对约束为无人机提供绝对位置信息,同时能够消除累积误差,从而提升多传感器组合里程计的定位精度。最后,设计了一种“航向约束+位置约束”的无人机组合导航算法。航向约束下的组合里程计可以对导航参数进行连续估计,但误差会不断累积;基于语义地图辅助的定位方法误差不累积,但仅在特征显著的区域可以实现定位。据此,设计了一种基于因子图的组合导航算法,该算法将航向约束下的组合里程计与语义地图辅助的定位结果进行融合。无人机飞行实验结果表明,设计的算法能够获得高精度的连续定位结果。

关键词：无人机多层级语义地图语义特征因子图优化

OFDM-MIMO雷达转发式主瓣干扰自适应抑制方法

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国防科技大学学报 2023年第1期45卷 25-34页

作者：熊智敏王党卫李星辉国防科技大学信息通信学院湖北武汉430010 空军预警学院预警技术系湖北武汉430019

转发式干扰因与雷达发射波形的高度相关性,经雷达主瓣接收后易对雷达产生严重的干扰作用。为解决主瓣干扰问题,建立正交频率分集调频多输入多输出(orthogonal frequency division multiplexing-multiple input multiple output,OFDM-MI... 详细信息

转发式干扰因与雷达发射波形的高度相关性,经雷达主瓣接收后易对雷达产生严重的干扰作用。为解决主瓣干扰问题,建立正交频率分集调频多输入多输出(orthogonal frequency division multiplexing-multiple input multiple output,OFDM-MIMO)雷达主瓣接收的转发式干扰信号模型,分析了该干扰对OFDM-MIMO雷达的干扰机理;同时基于自适应方法处理理论,推导了OFDM-MIMO雷达自适应处理权向量解析式,提出了基于距离依赖波束的OFDM-MIMO雷达转发式主瓣干扰自适应抑制方法。理论研究和仿真结果表明,提出的方法提高了输出信干噪比,实现了转发式主瓣干扰的有效抑制。

关键词：正交频率分集多输入多输出雷达转发式主瓣干扰方位-距离两维自适应处理

银电极浆料与LTCC基板材料的共烧行为研究

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银电极浆料与LTCC基板材料的共烧行为研究

作者：梁文学国防科技大学

学位级别：硕士

低温共烧陶瓷（LTCC）技术作为一种无源集成与高密度封装技术,是实现电子元器件微型化、集成模块化和高可靠性的有效途径。银电极浆料具有导电性优异、工艺兼容性好、成本适中等优点,是制备LTCC厚膜导体的理想材料。如何实现银电极浆料... 详细信息

低温共烧陶瓷（LTCC）技术作为一种无源集成与高密度封装技术,是实现电子元器件微型化、集成模块化和高可靠性的有效途径。银电极浆料具有导电性优异、工艺兼容性好、成本适中等优点,是制备LTCC厚膜导体的理想材料。如何实现银电极浆料与LTCC基板材料低温匹配共烧是制约LTCC技术进步的关键问题之一。论文基于硼硅酸铅玻璃/氧化铝体系LTCC基板材料的烧结特性,分析了银浆中银粉粒径、形貌,玻璃粉含量、软化温度、粒径对银/玻璃复合体系烧结行为的影响,系统地研究了玻璃相成分及特性变化对银浆与LTCC基板材料共烧行为的影响,实现了对共烧行为的调控。论文分析了银电极浆料和LTCC基板材料烧结收缩行为存在的差异。结果表明采用微米级银粉制备的银电极浆料起始烧结收缩温度低于500℃,收缩速率较慢,收缩量较低;LTCC陶瓷基板材料起始烧结收缩温度高于700℃,烧结收缩迅速,收缩量达到14.7%。银浆和LTCC基板材料共烧必然会产生烧结失配。研究了银粉特性、银浆中添加的玻璃粉特性对银/玻璃复合体系烧结收缩行为的影响。发现银粉粒径和形貌的变化对烧结收缩行为的调控作用相对较小。玻璃成分、含量变化影响玻璃相烧结过程的软化流动特性,进而改变银/玻璃复合体系的起始烧结收缩温度和最大烧结收缩速率,令复合体系的烧结收缩特性与陶瓷基板材料较为接近。研究了玻璃相成分及特性对Ag/LTCC共烧行为的影响。实验表明,共烧翘曲和银电极表面鼓泡是Ag/LTCC共烧失配的主要表现形式。银浆中玻璃相成分和特性的改变可以有效调节Ag/LTCC的共烧行为和烧结失配。以Pb-B-Si-O为主要成分的Pb系玻璃随Pb含量增加,软化温度和高温粘度降低,与银层和陶瓷层具有良好的润湿性,可促进银膜层的烧结致密化,银/陶瓷界面结合良好。但当Pb含量过高时,银电极层表面过早致密化,烧结后期陶瓷致密化排出气体冲出表面形成针孔结构,同时伴随着玻璃相在银电极表面的溢出。以Bi-B-Si-O为主要成分的Bi系玻璃中随Bi含量的增加,软化温度和高温粘度降低,相同温度下的粘度低于Pb系玻璃。采用Bi系玻璃为添加剂的银浆制备银电极致密度高,界面结合良好,但与陶瓷共烧翘曲程度增大。以Ca-B-Si-O为主要成分的CBS系微晶玻璃软化温度、高温粘度较高,共烧温度下会析出Ca BO相和Ca Si O相,导致玻璃流动性和润湿性差,制备银电极层表面和内部孔隙、残余玻璃相较多,但在一定程度上缓解了银层和陶瓷层间的烧结失配,共烧翘曲程度较小。分析了共烧行为对银电极使用性能的影响。Pb系玻璃流动性增强和润湿性改进,有利于银电极膜层致密化,降低方阻。但玻璃相对含量超过2.0 wt%制备银电极膜层表面会出现玻璃相聚集,使得方阻增大,可焊性变差。在银浆中添加论文设计的1.0 wt%的Pb-3玻璃,制备银电极膜层方阻为1.21 mΩ·sq,界面结合良好,未表现出银向陶瓷层的扩散,具有较佳的综合性能。

关键词：银电极低温共烧陶瓷玻璃相共烧微观结构

基于单目视觉的地面时敏目标位姿估计方法研究

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基于单目视觉的地面时敏目标位姿估计方法研究

作者：李航宇国防科技大学

学位级别：硕士

目标位姿是目标的位置和姿态的统称。目标位姿估计是指求解目标本体坐标系与参考坐标系之间平移和旋转变换关系的过程。在光电侦察和精确制导领域中,目标的位姿信息是反映目标当前状态非常重要的参数,对于刻画目标状态、分析战场态势、... 详细信息

目标位姿是目标的位置和姿态的统称。目标位姿估计是指求解目标本体坐标系与参考坐标系之间平移和旋转变换关系的过程。在光电侦察和精确制导领域中,目标的位姿信息是反映目标当前状态非常重要的参数,对于刻画目标状态、分析战场态势、选择目标关键部位实施精确打击等,都具有十分重要的意义。本文主要研究利用低空平台获取的图像估计地面目标位姿参数的问题,重点关注坦克、装甲车等地面时敏目标,以深度学习为理论工具,从输入的单目图像中自动检测目标并估计目标的位姿参数。本文主要在以下四个方面开展了相关研究工作:其一,针对利用深度学习方法开展地面目标位姿估计研究中存在数据样本匮乏的问题,本文介绍了一种生成不同位姿的地面目标图像数据并进行批量标注的仿真方式,该方法可显著降低人工标注的时间成本。其二,基于不同姿态的目标图像数据,本文利用数据降维方法,对不同姿态的目标图像进行降维和可视化分析,揭示其在三维空间中的流形特性,并利用浅层人工神经网络回归目标的姿态信息。其三,构建了基于深度特征驱动的位姿参数回归网络。考虑到位姿参数中平移量和旋转量对图像中的目标有不同的影响,本文在网络中增加了融合空间和通道特征的双重注意力模块(Convolutional Block Attention Module,CBAM),并采用可变形卷积(Deformable Convolutional Network,DCN)来增强网络对于目标位置和姿态变化的表征能力。实验结果显示,与原始网络相对比,引入CBAM以及DCN后,网络回归位姿参数的误差显著降低。其四,研究了基于关键点对应的目标位姿估计方法。该方法由关键点检测和位姿估计两部分组成。考虑到当目标关键点的局部区域特征与背景的区分性较弱或者目标姿态变化使得目标部分关键点被遮挡时,这些情形都将直接导致网络回归关键点的难度加大,最终影响后续目标位姿估计结果。针对上述问题,本文在网络的特征融合部分将常规卷积替换成空洞卷积,通过扩大网络的感受野,更好地利用目标的全局信息来推测目标关键点的局部信息。实验结果显示,本文提出的方法能有效提升关键点检测的准确率,从而降低位姿估计的误差。

关键词：位姿估计注意力机制可变形卷积关键点检测空洞卷积深度学习

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深层生物组织光学技术发展及其应用(特邀)

中国激光 2024年第1期51卷 330-353页

作者：赖溥祥赵麒周颖颖程圣福胡子敏李焕浩余志鹏黄夏子姚靖庞未然李浩然黄浩梵李文钊郑源东王志远袁楚琪仲天庭香港理工大学生物医学工程系中国香港九龙999077 香港理工大学深圳研究院广东深圳518055 香港理工大学光子技术研究院中国香港九龙999077 香港理工大学体育科技研究院中国香港九龙999077

光学技术在生物医学中扮演着越来越重要的角色,其非电离辐射、高分辨率、高对比度和对生物组织异变高度灵敏等特性使其非常适用于生物组织的研究,包括成像、传感、治疗、刺激以及控制等。然而由于光折射因子在生物组织中的分布是不均匀... 详细信息

光学技术在生物医学中扮演着越来越重要的角色,其非电离辐射、高分辨率、高对比度和对生物组织异变高度灵敏等特性使其非常适用于生物组织的研究,包括成像、传感、治疗、刺激以及控制等。然而由于光折射因子在生物组织中的分布是不均匀的,光在生物组织中的传播会受到很强的散射影响,故纯光学技术的穿透深度和空间分辨率是“鱼和熊掌不可兼得”;高分辨率光学成像应用仅限于样品浅表层,当成像深度增加时分辨率急剧下降。实现光在深层生物组织里的高分辨率成像或应用是人们期盼已久的目标。近年来,为解决这一问题,研究者提出了不同的方法,例如切换到更长的光波长以减小组织散射系数,在信号检测时将漫射光转换为散射不明显的超声信号,逆转或者预先补偿由光的多次散射所带来的相位畸变,或借助光纤等微创光学通道实现深层生物组织的高分辨率光学成像、刺激等。基于团队在深层生物组织光学相关领域多年的耕耘,从光在生物组织中的传播特性出发,梳理和总结了近年来研究人员在光-声结合和光学波前整形技术等方面展开的诸多探索,以及在生物组织操控、成像、光学计算以及人工智能等领域中的应用尝试。虽然尚有诸多不足,但随着硬件设备的更新和计算技术的发展,在不远的将来有望实现活体深层生物组织光学高分辨率应用。在这一求索过程中,新方法和新能力将不断激发新的应用灵感,为光学尤其是生物医学光子学带来全新的理念和机遇。

关键词：生物光学光学成像生物医学光子学深层组织光学波前整形光声成像

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基于贝叶斯优化的高能质子空间传输精确控制

强激光与粒子束 2023年第10期35卷 120-126页

作者：申诗雨杨晓虎张国博赵子琦马燕云国防科技大学理学院核科学与技术系长沙410073 国防科技大学前沿交叉学科学院长沙410073

综合考虑地磁场、高能质子的相对论效应以及同步辐射的影响,建立了质子在空间传输的单粒子运动模型。基于该模型,提出利用贝叶斯优化方法,实现给定质子能量下,质子从空间初始点传输到目标点的精确控制方法,获得了出射方向随出射位置的... 详细信息

综合考虑地磁场、高能质子的相对论效应以及同步辐射的影响,建立了质子在空间传输的单粒子运动模型。基于该模型,提出利用贝叶斯优化方法,实现给定质子能量下,质子从空间初始点传输到目标点的精确控制方法,获得了出射方向随出射位置的变化规律,当位置径向角取0°和180°时,位置轴向角的取值不会改变粒子的最优出射方向。研究结果为质子束在空间环境中的长程传输提供理论支撑。

关键词：高能质子传输控制空间传输贝叶斯优化

基于碳纳米管及其复合材料的柔性应变传感器研究进展

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材料导报 2024年第14期38卷 66-76页

作者：张永芳文镜茜董丽虹王海斗郭伟玲黄艳斐西安理工大学印刷包装与数字媒体学院西安710054 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072 陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072

压阻式应变传感器常被用于监测结构部位的变形状况,通过将捕获到的机械信号转变为电信号,从而实现对应变的监测。考虑到监测对象的结构和实际应用,压阻式应变传感器需要具备一定的柔性,以此实现弯曲或可拉伸界面的应变监测,为制备出对... 详细信息

压阻式应变传感器常被用于监测结构部位的变形状况,通过将捕获到的机械信号转变为电信号,从而实现对应变的监测。考虑到监测对象的结构和实际应用,压阻式应变传感器需要具备一定的柔性,以此实现弯曲或可拉伸界面的应变监测,为制备出对应变敏感度高、耐用性强、不易损坏且能够在承受多次循环负载后依然具备良好性能的应变传感器,近年来导电层所使用的传感材料成为研究热点。碳纳米管具有特殊的性质并且与金属导电材料银、铜等或碳系导电材料中的石墨烯、炭黑等相互掺杂有显著的增强效果,因此在制备高性能的柔性应变传感器中有着巨大的潜力。本文综述了近年来为了提高应变传感性能而使用碳纳米管及其复合材料所制备的柔性应变传感器的研究现状,介绍了相关应变传感机制以及碳纳米管基应变传感器在各领域的应用,并讨论了碳纳米管基柔性应变传感器所面临的挑战。

关键词：碳纳米管复合材料应变传感器高性能传感机制

周期莫尔晶格中里德伯缀饰玻色气体的基态结构

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物理学报 2023年第10期72卷 105-111页

作者：许丽陈思霖杨雪滢张晓斐山西工程技术学院基础课教学部阳泉045000 陕西科技大学物理系西安710021 国防科技大学理学院长沙410073

里德伯缀饰和自旋轨道耦合的实验实现极大地拓宽了冷原子作为量子模拟平台的研究视野.本文研究了莫尔晶格中里德伯缀饰自旋轨道耦合玻色气体的基态结构,探索了非局域里德伯相互作用和自旋轨道耦合强度对该系统基态的影响.研究发现,当出... 详细信息

里德伯缀饰和自旋轨道耦合的实验实现极大地拓宽了冷原子作为量子模拟平台的研究视野.本文研究了莫尔晶格中里德伯缀饰自旋轨道耦合玻色气体的基态结构,探索了非局域里德伯相互作用和自旋轨道耦合强度对该系统基态的影响.研究发现,当出现非局域里德伯相互作用时,系统不再具有平移对称性,倾向于形成更多更规则的周期性结构;当存在自旋轨道耦合相互作用时,系统的基态在此周期性结构的基础上,将呈现出更加丰富的内部结构.

关键词：玻色气体里德伯缀饰莫尔晶格

烽火淬炼——本土建筑师在国民政府资源委员会的实践及其对职业诉求的影响(1937-1945年)

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建筑师 2024年第4期 97-106页

作者：吴杨杰朱晓明湖南科技大学建筑与艺术设计学院建筑系同济大学建筑与城市规划学院建筑系

国民政府资源委员会是抗战期间统一调配重大战略资源和集中建设国防工业厂矿的政府机构。文章基于建设机构史视角,直面战争之影响,爬梳了海峡两岸的设计图档、技术合同、沟通文稿和珍贵影像,将历史资料与田野调查相结合,还原出1937年至1... 详细信息

国民政府资源委员会是抗战期间统一调配重大战略资源和集中建设国防工业厂矿的政府机构。文章基于建设机构史视角,直面战争之影响,爬梳了海峡两岸的设计图档、技术合同、沟通文稿和珍贵影像,将历史资料与田野调查相结合,还原出1937年至1945年间本土建筑师群体在资源委员会的协作概貌,重点分析了5位建筑师参与的设计实践过程及其技术贡献,结合特殊时期的历史背景,进一步探讨了战时工业建设对建筑师职业诉求的短暂影响。

关键词：抗日战争国民政府资源委员会本土建筑师技术协作职业诉求