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眼动交互关键技术研究现状与展望

计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1595-1609页

作者：杨晓楠王帅牛红伟薛庆郝佳北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学长三角研究院浙江嘉兴314019 北京理工大学工业知识与数据融合应用工业和信息化部重点实验室北京100081

随着计算机性能的不断提升,传统键鼠类窄带宽输入形式严重限制了计算机系统的工作效率。为了顺应高效、自然的人机交互发展趋势,眼动交互技术成为近年来的研究热点并取得了一定进展。在对眼动交互技术相关文献进行梳理的基础上,总结了... 详细信息

随着计算机性能的不断提升,传统键鼠类窄带宽输入形式严重限制了计算机系统的工作效率。为了顺应高效、自然的人机交互发展趋势,眼动交互技术成为近年来的研究热点并取得了一定进展。在对眼动交互技术相关文献进行梳理的基础上,总结了眼动交互数据的一般处理与分析方法;围绕眼动交互过程存在的低空间精确度、米达斯接触以及视疲劳等关键问题展开描述,并对其解决方案进行了重点分析;最后,对眼动交互技术的前沿方向及发展趋势进行了展望,以期为后续相关研究提供有价值的参考。

关键词：眼动交互空间精确度米达斯接触视疲劳意图识别

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基于近似存在性查询的高效图像异常检测方法

电子科技大学学报 2024年第3期53卷 424-430页

作者：伍凌川史慧芳邱枫石义官中国兵器装备集团自动化研究所有限公司绵阳621000 北京理工大学机械与车辆学院北京100081

对于图像异常检测问题,查询测试样本在正常样本集中的K近邻距离并估计其异常程度,是一类准确率较高、对复杂分布的效果较稳定的方法。此类方法采用近似最近邻搜索(Approximate Nearest Neighbour Search, ANNS)索引进行K近邻搜索。但由... 详细信息

对于图像异常检测问题,查询测试样本在正常样本集中的K近邻距离并估计其异常程度,是一类准确率较高、对复杂分布的效果较稳定的方法。此类方法采用近似最近邻搜索(Approximate Nearest Neighbour Search, ANNS)索引进行K近邻搜索。但由于ANNS查询操作较高的计算开销和现实问题中庞大的数据量,此类方法的计算效率难以应对低时延、高吞吐量的应用场景。该文基于局部敏感哈希和布隆过滤器,提出了一种近似存在性查询(Approximate Membership Query,AMQ)方法,用特征近似存在性预测异常样本。相比于ANNS,AMQ具有更低的计算复杂度且更适合单指令多数据并行,可以有效解决基于特征库检索方法的计算性能瓶颈。在MVTec-AD数据集上的实验结果显示,基于AMQ的方法的异常分割准确率仅比ANNS方法降低1%左右,但推理时延、吞吐量和内存开销显著较优,接近端到端深度学习异常检测模型的计算效率。

关键词：异常检测无监督学习近似存在性查询布隆过滤器局部敏感哈希

基于双估计强化学习结合前向预测控制的自动驾驶运动控制研究

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汽车工程 2024年第4期46卷 564-576页

作者：杜国栋邹渊张旭东孙文景孙巍北京理工大学机械与车辆学院北京100081 苏黎世联邦理工大学动态系统与控制系苏黎世8006

运动控制研究是实现自动驾驶目标的重要组成部分,针对传统强化学习算法在求解中因单步决策局限而导致控制序列次优的问题,提出了一种基于双估计强化学习算法及前向预测控制方法结合的运动控制框架(DEQL-FPC)。在该框架中引入双估计器以... 详细信息

运动控制研究是实现自动驾驶目标的重要组成部分,针对传统强化学习算法在求解中因单步决策局限而导致控制序列次优的问题,提出了一种基于双估计强化学习算法及前向预测控制方法结合的运动控制框架(DEQL-FPC)。在该框架中引入双估计器以解决传统强化学习方法动作值过估计问题并提高训练优化的速度,设计前向预测多步决策方法替代传统强化学习的单步决策,以有效提高全局控制策略的性能。通过虚拟驾驶环境仿真,证明了该控制框架应用在自动驾驶汽车的路径跟踪以及安全避障的优越性,保证了运动控制中的精确性、安全性、快速性以及舒适性。

关键词：自动驾驶汽车运动控制优化双估计强化学习算法前向预测控制方法

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强激励下某载具承载装置动态响应分析

北京理工大学学报 2024年第5期44卷 484-493页

作者：冯慧华吴国澳王硕纯刘沐承北京理工大学机械车辆学院北京100081 中国电子科技集团公司第十八研究所天津300384

为保证载具的稳定性和可靠性,针对某载具承载装置开展强激励下的动态响应分析.建立了土壤−混凝土−载具结构的有限元模型,通过MATLAB和ABAQUS联合开发对模型的土壤边界批量施加黏弹性边界和地震动集中力载荷,对地表以CONWEP加载方式施加... 详细信息

为保证载具的稳定性和可靠性,针对某载具承载装置开展强激励下的动态响应分析.建立了土壤−混凝土−载具结构的有限元模型,通过MATLAB和ABAQUS联合开发对模型的土壤边界批量施加黏弹性边界和地震动集中力载荷,对地表以CONWEP加载方式施加爆炸载荷,分别分析载具受到地震和爆炸载荷作用时的动态响应.结果表明,受地震和爆炸激励时装置的动态响应分别以水平和垂直方向为主,载具位移峰值均未超过安全值,没有碰撞风险,载具倾角峰值都小于1°.结合麻雀搜索算法(SSA)、Mixup数据增强、BP神经网络对载具减振装置的刚度和阻尼参数进行优化设计,优化后的载具受到地震激励时水平加速度峰值下降14.9%,垂直相对位移峰值下降23.1%,研究可以为载具的减振优化工作提供参考.

关键词：动态响应强扰动激励土体无限域神经网络

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某无人作战平台触控交互效率评价研究

北京理工大学学报 2024年第3期44卷 289-297页

作者：刘敏霞宋鑫泰宫琳杨晓楠李天恒谢剑顾宇北京理工大学机械车辆学院北京100081 北京理工大学长三角研究院浙江嘉兴314011 中铁检验认证中心有限公司北京100081

为解决现有界面评价中存在的指标体系构建过程依据欠缺、评价数据主观程度过高、操控维度量化手段不足及评价方法客观属性考量较少等问题,本研究提出了一种基于拇指热区与眼动实验的触控交互效率评价方法.首先,从任务与人机交互过程视... 详细信息

为解决现有界面评价中存在的指标体系构建过程依据欠缺、评价数据主观程度过高、操控维度量化手段不足及评价方法客观属性考量较少等问题,本研究提出了一种基于拇指热区与眼动实验的触控交互效率评价方法.首先,从任务与人机交互过程视角切入,将拇指热区引入到评价指标体系中,并结合已有眼动指标提供了一种触控交互效率评价指标体系构建新思路;其次,分别通过改进专家评分、熵权法与CRITIC法得到各指标权值,并将其融合得到综合权重;然后,使用逼近理想解法(TOPSIS)评估地面无人机动作战平台多种原型方案的触控交互效率,得到最佳方案;最后,通过某型地面无人机动作战平台对本研究方法进行了应用与分析,验证了所提方法的有效性.

关键词：拇指热区眼动实验触控交互效率界面评价组合赋权

压燃式二冲程对置活塞转盘发动机一维性能仿真

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内燃机学报 2024年第2期42卷 153-160页

作者：何旭丁昊宇李耀宗符璐鑫李海鹰许锴北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京电动车辆协调创新中心北京100081 中国北方发动机研究所天津300405

二冲程对置活塞转盘(2S-OPCP)发动机是一种新型发动机.该发动机使用凸轮转盘机构替代了传统发动机中的曲柄连杆机构,这种特殊的结构使转盘发动机具有功率密度高、体积小和结构简单等优点.发动机两侧的凸轮转盘存在相对转角,通过改变凸... 详细信息

二冲程对置活塞转盘(2S-OPCP)发动机是一种新型发动机.该发动机使用凸轮转盘机构替代了传统发动机中的曲柄连杆机构,这种特殊的结构使转盘发动机具有功率密度高、体积小和结构简单等优点.发动机两侧的凸轮转盘存在相对转角,通过改变凸轮相对转角θ可以改变发动机的有效压缩比及换气正时,从而影响发动机的性能.根据转盘发动机的结构特点及工作过程搭建了一维热力学仿真模型,并使用试验数据对模型的缸内压力曲线进行了标定.随着θ改变,发动机的扫气过程及性能表现都会发生变化.当θ在0°~10°内变化时,发动机的换气过程有所改善,给气比在θ=7°时最高,提升了3.5%.同时,在θ达到4°后,指示燃油消耗率(ISFC)开始逐渐增加,ISFC最高增加了3.5%(θ=10°);而平均有效压力(IMEP)最高增加了3.3%(θ=4°),之后随着θ的上升,IMEP开始降低.

关键词：二冲程对置活塞转盘发动机压燃压缩比

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航行体水下垂直发射破冰出水数值模拟研究

哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：黄润航黄彪刘涛涛郭智溥北京理工大学机械与车辆学院北京理工大学重庆创新中心

航行体破冰出水是一个冰-水-固多物理场耦合作用的复杂过程。本文基于键型近场动力学方法、边界数据浸入法以及刚性接触算法，建立了冰-水-固多物理场耦合的数值计算方法。首先，基于高速球体入水实验平台开展了圆球破冰入水实验，并利... 详细信息

航行体破冰出水是一个冰-水-固多物理场耦合作用的复杂过程。本文基于键型近场动力学方法、边界数据浸入法以及刚性接触算法，建立了冰-水-固多物理场耦合的数值计算方法。首先，基于高速球体入水实验平台开展了圆球破冰入水实验，并利用实验结果对数值计算方法进行了验证。进一步基于数值计算方法研究了航行体水下航行阶段、破冰阶段、与冰层脱触等阶段动力特性，精确地捕捉到了破冰阶段冰层裂纹发展的典型特征：径向裂纹产生、径向裂纹延伸、交叉裂纹生成、环向裂缝生成。分析了不同冰厚对航行体垂直破冰出水过程的动力特性及冰层破坏特征的影响。结果表明随着厚度的增加，航行体所受冰载荷越大，速度损失也越大，不易形成环向裂纹。

关键词：破冰出水键型近场动力学边界数据浸入法数值计算裂纹发展

空泡演化对航行体高速入水运动特性的影响研究

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北京理工大学学报 2024年

作者：刘涛涛杨林海孔德才原凯雷鸣宇北京理工大学机械与车辆学院北京理工大学重庆创新中心北京宇航系统工程研究所

为了研究空泡演化与航行体运动特性之间的联系，并进一步探讨入水速度和入水角度对航行体运动特性的影响，文中基于STAR-CCM+，耦合SST k-ω湍流模型、VOF界面捕捉方法和重叠网格技术，对航行体高速入水过程中空泡从生成到溃灭的整个发... 详细信息

为了研究空泡演化与航行体运动特性之间的联系，并进一步探讨入水速度和入水角度对航行体运动特性的影响，文中基于STAR-CCM+，耦合SST k-ω湍流模型、VOF界面捕捉方法和重叠网格技术，对航行体高速入水过程中空泡从生成到溃灭的整个发展演化过程进行了数值计算研究.结果表明，航行体高速入水过程中空泡的发展演化可以分为3个阶段：空泡稳定发展阶段、空泡断裂溃灭阶段、空泡脱落再生阶段.垂直入水条件下，提高入水速度能够延迟二次射流对航行体扰动时间，增强航行体维持初始入水弹道的能力；斜入水条件下，增大入水角度能够减缓航行体在入水前期的姿态变化，但会降低其在入水后期维持初始入水弹道的能力.

关键词：航行体高速入水空泡闭合射流运动特性流体的体积(VOF)

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复杂地形下轮腿复合机动平台动态运动控制

兵工学报 2024年第9期45卷 2993-3003页

作者：任晓磊刘辉韩立金陈前聂士达谢景硕崔山北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学前沿技术研究院(济南) 山东济南250300

复杂地形环境下质心参考轨迹的动态精确跟踪是保障轮腿复合机动平台稳定执行各项任务的关键。为提升平台的地形适应能力与位姿跟踪能力,提出一种动态运动控制策略。综合地形因素,建立包含车轮动力学的单刚体动力学模型,并通过近似简化... 详细信息

复杂地形环境下质心参考轨迹的动态精确跟踪是保障轮腿复合机动平台稳定执行各项任务的关键。为提升平台的地形适应能力与位姿跟踪能力,提出一种动态运动控制策略。综合地形因素,建立包含车轮动力学的单刚体动力学模型,并通过近似简化将系统动力学模型转化为状态空间方程的标准形式。考虑车轮与腿部耦合运动,提出一种基于前馈力矩与反馈力矩的混合运动控制方法。通过二次规划算法求解最优地面反作用力,利用雅克比矩阵将作用力映射至关节以获取前馈力矩。为避免由环境引起的外部扰动造成系统无法在较短时间内完成优化计算,引入关节力矩反馈控制及时修正位姿跟踪误差,使系统能够快速准确地响应外部扰动,有效提高系统的鲁棒性和稳定性。仿真结果表明,新方法可有效提升平台在复杂地形下位姿动态跟踪精度,保障平台平稳运行,为复杂地形下轮腿复合机动平台的工程应用提供有力支撑。

关键词：轮腿复合机动平台复杂地形单刚体动力学模型混合运动控制