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基于脉冲神经网络的智能控制研究进展

控制理论与应用 2024年

作者：刘晓德郭宇飞黄旭辉马喆航天科工集团智能科技研究院有限公司

近些年,具备低功耗、高鲁棒、融合时空信息等优势的脉冲神经网络(spiking neural network,SNN)在类脑研究与智能控制的交叉领域方兴未艾.基于脉冲神经网络架构的智能控制方法是实现与环境自主交互并且高能效完成复杂控制任务的有效途径... 详细信息

近些年,具备低功耗、高鲁棒、融合时空信息等优势的脉冲神经网络(spiking neural network,SNN)在类脑研究与智能控制的交叉领域方兴未艾.基于脉冲神经网络架构的智能控制方法是实现与环境自主交互并且高能效完成复杂控制任务的有效途径之一.为此,本文首先介绍了SNN的基本要素与研究动机;然后详细介绍了近年来基于脉冲神经网络智能控制的研究进展以及在机器人、无人车、无人机等领域的应用情况;接着总结了一些现有的硬件平台,用以实现SNN算法的高效能实现.最后,总结展望了SNN控制发展的机遇与挑战.本文旨在梳理出SNN控制发展的技术脉络,为其快速发展提供借鉴与思路.

关键词：脉冲神经网络深度学习神经网络与智能控制神经形态计算

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基于脉冲强化学习的连续运动控制仿真与优化

系统仿真学报 2024年

作者：刘晓德郭宇飞陈元培周洁张瑀涵彭玮航马喆航天科工集团智能科技研究院有限公司

面向高能效和高鲁棒自主运动控制的发展需求，为了提高模型对多自由度连续运动控制的鲁棒性，文中提出了一种基于强化学习和脉冲神经网络的智能运动控制算法。该算法通过引入特征变换方法来提升模型训练的性能，基于Actor-Critic框架学... 详细信息

面向高能效和高鲁棒自主运动控制的发展需求，为了提高模型对多自由度连续运动控制的鲁棒性，文中提出了一种基于强化学习和脉冲神经网络的智能运动控制算法。该算法通过引入特征变换方法来提升模型训练的性能，基于Actor-Critic框架学习不同对象的运动数据，在OpenAI Gym仿真平台上进行对比测试。结果表明：本方法相比其他强化学习算法奖励值平均提升了10%以上。同时，通过分析奖励值对连续运动控制效果的影响，结合仿真结果验证了该模型在提升多自由度连续控制性能方面的有效性。

关键词：脉冲神经网络强化学习自主运动控制特征变换

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事件相机在空间交通管理领域的应用

现代防御技术 2024年第5期 93-105页

作者：周晓丽贝超航天科工空间工程发展有限公司中国航天科工集团二院研究生院

随着空间目标数量逐渐增多，空间环境越发复杂、多变且充满不确定性，对空间交通管理系统的全面性、及时性和深入性提出了新要求。事件相机具备高时间分辨率、高动态范围、低数据冗余、低延迟等优点，能够提高空间信息获取与处理的质量... 详细信息

随着空间目标数量逐渐增多，空间环境越发复杂、多变且充满不确定性，对空间交通管理系统的全面性、及时性和深入性提出了新要求。事件相机具备高时间分辨率、高动态范围、低数据冗余、低延迟等优点，能够提高空间信息获取与处理的质量和速度，为应对上述要求提供新的解决思路。概述了当前空间环境的严峻形势，归纳了空间交通管理的功能、目标及待解决的问题；介绍了事件相机的成像原理与算法研究现状，对事件相机在空间交通管理领域的应用优势、应用设想及挑战进行分析，并展望了未来工作的内容。

关键词：事件相机空间交通管理空间态势感知目标探测跟踪太空告警

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液体火箭发动机高频燃烧不稳定问题综述

航空学报 2024年第11期45卷 106-132页

作者：汪广旭李斌谭永华高玉闪西安航天动力研究所航天液体动力全国重点实验室西安710100 中国航天科技集团航天推进技术研究院西安710100

高频燃烧不稳定现象诱发的大幅值压力振荡严重威胁液体火箭发动机可靠性,为此,国内外开展了大量深入的研究工作。为了提高对此类问题及相关研究的整体认识,系统阐述了液体火箭发动机高频燃烧不稳定问题的主要特点、关键物理机制、研究... 详细信息

高频燃烧不稳定现象诱发的大幅值压力振荡严重威胁液体火箭发动机可靠性,为此,国内外开展了大量深入的研究工作。为了提高对此类问题及相关研究的整体认识,系统阐述了液体火箭发动机高频燃烧不稳定问题的主要特点、关键物理机制、研究思路等,重点梳理了国内外在液体推进剂燃烧子过程响应机理方面的研究工作,明确指出了燃烧速率控制过程对于此类问题分析的重要意义。在此基础上,详细总结了液滴蒸发和射流掺混作为速率控制过程的高频燃烧不稳定问题数值仿真研究进展,仔细归纳了线性和非线性理论解析分析方法面临的挑战,简要介绍了基于非线性动力系统的分析方法在揭示高频燃烧不稳定非线性行为以及稳定性裕度评估方面的重要潜力。最后,针对不同工程控制措施的内在联系、应用情况等进行了分析,特别强调了燃烧释热分布控制的重要性。

关键词：液体火箭发动机高频燃烧不稳定燃烧响应速率控制过程燃烧释热分布控制

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基于PDW多特征融合的辐射源信号分选方法

系统工程与电子技术 2024年第1期46卷 80-87页

作者：罗佳奕李煊鹏李江浩薛启凡杨凤张为公东南大学仪器科学与工程学院江苏南京211189 中国航天科工集团8511研究所江苏南京211100

针对现有辐射源信号分选技术混叠信号处理困难、分选精度不高的问题,提出了一种针对脉冲信号描述字的多特征融合分选方法,采用分治思想,具备两级分选架构。第一步通过构建时空密度聚类模型,分离出在时频域上混叠的辐射源信号;第二步通... 详细信息

针对现有辐射源信号分选技术混叠信号处理困难、分选精度不高的问题,提出了一种针对脉冲信号描述字的多特征融合分选方法,采用分治思想,具备两级分选架构。第一步通过构建时空密度聚类模型,分离出在时频域上混叠的辐射源信号;第二步通过多参数交并比方法,进一步提升算法精度。与传统方法相比,所提方法能够有效分选出时频域混叠脉冲序列,受辐射源脉冲重复间隔变化造成的影响较小,相比传统方法具有更高的准确性。

关键词：辐射源信号分选时空密度聚类交并比多特征融合脉冲描述字

强度−塑性协同的变形镁合金及其微观结构调控研究进展

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中国有色金属学报 2024年第3期34卷 683-702页

作者：王煜烨周海涛李逸孙鑫杨力祥王世伟肖旅上海航天精密机械研究所上海201600 上海航天技术研究院上海201109

变形镁合金经塑性变形后具有更优的综合力学性能,但存在“强度−塑性”不协同的问题,限制了其规模化应用。通过合金化设计和优化塑性加工工艺改善其微观结构能有效实现变形镁合金的强塑协同。本文梳理了近年来“强度−塑性”协同的变形镁... 详细信息

变形镁合金经塑性变形后具有更优的综合力学性能,但存在“强度−塑性”不协同的问题,限制了其规模化应用。通过合金化设计和优化塑性加工工艺改善其微观结构能有效实现变形镁合金的强塑协同。本文梳理了近年来“强度−塑性”协同的变形镁合金的研究情况,并依据性能将其分为高强度型、中等强塑型和超高塑性型三类,同时进一步阐述了实现变形镁合金强塑性从权衡协调到协同提升的微观结构调控方法,包括合金化、细晶化、第二相和析出物调控、织构控制和异质结构形成等;最后,对强度−塑性协同的变形镁合金开发及其微观结构调控研究中值得关注的议题进行了展望。

关键词：变形镁合金强度−塑性协同微观结构合金化

基于正向解析式和多目标博弈优化算法的复杂装备体系优化设计方法

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兵工学报 2024年第6期45卷 1974-1990页

作者：丁伟明振军王国新阎艳禹磊北京理工大学机械与车辆学院北京100081 航天科工集团智能科技研究院北京100043

针对复杂装备体系(Complex Equipment System-of-systems,CES)优化设计中指标变量多、仿真依赖性强、易陷入局部最优的问题,提出一种基于正向解析式和多目标博弈理论(Multi-Objective Game Theory,MOGT)优化算法的CES优化设计方法。为提... 详细信息

针对复杂装备体系(Complex Equipment System-of-systems,CES)优化设计中指标变量多、仿真依赖性强、易陷入局部最优的问题,提出一种基于正向解析式和多目标博弈理论(Multi-Objective Game Theory,MOGT)优化算法的CES优化设计方法。为提升CES优化设计的可解释性,构建任务级—能力级—装备级的评估指标体系;在此基础上,基于装备机理和效用函数表征装备评估指标与作战能力之间的正向映射关系,并利用相邻优属度熵权法计算各指标权重;通过正向解析式与约束条件建立多目标优化模型,并采用MOGT优化算法获得最佳优化结果。以某作战推演平台中防空攻防想定为例,开展算例评估与验证分析。研究结果表明,该方法能够实现CES中最优设计方案的求解,可显著提高设计效率和降低设计成本,为下一代装备发展论证、设计评估和作战试验提供了基础性工作。

关键词：复杂装备体系正向优化设计多目标博弈理论优化算法相邻优属度熵权作战推演仿真

超空泡航行体尾舵展开过程水动力载荷数值研究

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西北工业大学学报 2024年第1期42卷 28-34页

作者：王中王梦豪彭远鸣卢蕊周景军中国船舶重工集团公司第705研究所陕西西安710077

超空泡航行体全沾湿航行阶段尾舵展开过程的流体动力载荷对于航行体稳定性分析以及尾舵机性能设计具有重要影响。建立了基于重叠网格技术和网格域间相对运动思想的尾舵展开过程数值计算方法;结合超空泡航行体设计需求,研究了尾舵不同展... 详细信息

超空泡航行体全沾湿航行阶段尾舵展开过程的流体动力载荷对于航行体稳定性分析以及尾舵机性能设计具有重要影响。建立了基于重叠网格技术和网格域间相对运动思想的尾舵展开过程数值计算方法;结合超空泡航行体设计需求,研究了尾舵不同展开速率、不同攻角状态展开以及尾舵展开前后的水动力载荷变化规律;通过对尾舵附近速度矢量场、压力场以及尾舵表面压力系数分析,揭示了尾舵不同状态的流体动力载荷变化原因。研究成果对超空泡航行体尾舵展开过程流场特性研究具有重要参考价值,同时为尾舵机性能设计提供了重要设计依据。

关键词：超空泡航行体尾舵数值计算水动力

基于DenseNet和卷积注意力模块的高精度手势识别

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电子与信息学报 2024年第3期46卷 967-976页

作者：赵雅琴宋雨晴吴晗何胜阳刘璞秋吴龙文哈尔滨工业大学电子与信息工程学院哈尔滨150001 中国航天科工集团八五一一研究所南京211100

非接触的手势识别是一种新型人机交互方式,在增强现实(AR)/虚拟现实(VR)、智能家居、智能医疗等方面有着广阔的应用前景,近年来成为一个研究热点。由于需要利用毫米波雷达进行更精确的微动手势识别,该文提出一种新型的基于MIMO毫米波雷... 详细信息

非接触的手势识别是一种新型人机交互方式,在增强现实(AR)/虚拟现实(VR)、智能家居、智能医疗等方面有着广阔的应用前景,近年来成为一个研究热点。由于需要利用毫米波雷达进行更精确的微动手势识别,该文提出一种新型的基于MIMO毫米波雷达的微动手势识别方法。采用4片AWR1243雷达板级联而成的毫米波级联(MMWCAS)雷达采集手势回波,对手势回波进行时频分析,基于距离-多普勒(RD)图和3D点云检测出人手目标。通过数据预处理,提取手势目标的距离-时间谱图(RTM)、多普勒-时间谱图(DTM)、方位角-时间谱图(ATM)和俯仰角-时间谱图(ETM),更加全面地表征手势的运动特征,并形成混合特征谱图(FTM),对12种微动手势进行识别。设计了基于DenseNet和卷积注意力模块的手势识别网络,将混合特征谱图作为网络的输入,创新性地融合了卷积注意力模块(CBAM),实验表明,识别准确率达到99.03%,且该网络将注意力放在手势动作的前半段,实现了高精度的手势识别。

关键词：手势识别毫米波雷达卷积神经网络卷积注意力模块