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多基地多无人机协同侦察问题研究

航空学报 2007年第4期28卷 913-921页

作者：田菁沈林成国防科学技术大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

充分考虑侦察目标的侦察分辨率要求和侦察时间窗约束,以及位于不同基地的无人机(UAV)的侦察性能和可用数目,首次建立了更加贴近军事应用实际的多基地多UAV协同侦察问题(M-MUCRP)的数学模型,并提出了解决该模型的多基地多UAV协同侦察进... 详细信息

充分考虑侦察目标的侦察分辨率要求和侦察时间窗约束,以及位于不同基地的无人机(UAV)的侦察性能和可用数目,首次建立了更加贴近军事应用实际的多基地多UAV协同侦察问题(M-MUCRP)的数学模型,并提出了解决该模型的多基地多UAV协同侦察进化算法(M-MUCREA)。M-MUCREA的染色体数据结构有效地表达了问题的解,有利于交叉、变异等进化操作;充分利用与目标侦察分辨率要求以及目标位置和时间窗约束相关的启发信息,构造初始种群,避免进化过程收敛太慢;基于Pareto最优概念的选择算子确保解在多个目标上的有效优化;精英策略避免了丢失进化过程中产生的非劣解,加快算法收敛;变异和交叉算子在保证有效解的前提下,实现了解的多样性,避免了算法陷入局部最优。仿真实验验证了算法能够有效解决M-MUCRP。

关键词： UAV 协同侦察多目标优化多基地进化算法

基于采样控制理论的光电跟踪伺服系统内模控制

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光学精密工程 2008年第2期16卷 221-228页

作者：张文博范大鹏朱华征国防科学技术大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

针对外部扰动对光电跟踪伺服系统精度的影响,对稳定回路提出了一种两自由度内模控制,将控制器的设计转化为标准的H∞优化问题,使得系统对模型误差及参数摄动具有较强的鲁棒性。采用jump变换、提升操作等采样控制系统的理论与方法来优化... 详细信息

针对外部扰动对光电跟踪伺服系统精度的影响,对稳定回路提出了一种两自由度内模控制,将控制器的设计转化为标准的H∞优化问题,使得系统对模型误差及参数摄动具有较强的鲁棒性。采用jump变换、提升操作等采样控制系统的理论与方法来优化设计相应的鲁棒控制器,综合考虑了系统的多采样率行为及采样点间的动态特性。仿真结果表明,相比于传统的鲁棒控制器设计方法,所设计的多采样率控制器的鲁棒性能指标为1.4135,能够更真实地反映光电跟踪伺服系统的多采样率特性对系统鲁棒性能的影响,且具有较高的指令跟踪精度及较强的扰动抑制性能。本文的研究为高精度光电跟踪伺服控制系统的设计提供了新方法。

关键词：光电跟踪伺服系统内模控制鲁棒控制采样控制

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高精度光学表面磁流变修形

光学精密工程 2009年第8期17卷 1859-1864页

作者：石峰戴一帆彭小强宋辞国防科学技术大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

系统研究了确定性磁流变抛光高精度光学表面的关键技术及应用。介绍了自行研制的KDMRF-1000F磁流变抛光机床及其基本工作原理,给出了抛光过程中建立材料去除模型的两种方法和如何根据驻留时间完成路经规划的过程。采用KDMRF-1000F磁流... 详细信息

系统研究了确定性磁流变抛光高精度光学表面的关键技术及应用。介绍了自行研制的KDMRF-1000F磁流变抛光机床及其基本工作原理,给出了抛光过程中建立材料去除模型的两种方法和如何根据驻留时间完成路经规划的过程。采用KDMRF-1000F磁流变抛光机床和KDMRW-1水基磁流变抛光液对直径80mm的K4材料平面反射镜和直径145mm的K9材料球面反射镜进行修形实验。实验显示,样件一面形收敛到PV值55.3nm,RMS值5.5nm;样件二面形收敛到PV值40.5nm,RMS值5nm;样件的表面粗糙度均有显著改善。结果表明,磁流变修形技术具有高精度、高效率、高表面质量的特点。

关键词：磁流变抛光磁流变液高精度光学表面

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基于m序列采样性质的并行扰码方法

兵工学报 2009年第11期30卷 1540-1545页

作者：伍文君唐贵林郭晓俊黄芝平国防科学技术大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

为了解决目前SDH通信中并行拢码方法存在的不足,提出了一种新的并行扰码方法。将并行扰码处理过程归结为对m序列的采样过程。当采样间隔为2的幂次时,m序列的采样子序列与原序列具有相同的生成多项式,只是起始状态不同。利用这一性质,并... 详细信息

为了解决目前SDH通信中并行拢码方法存在的不足,提出了一种新的并行扰码方法。将并行扰码处理过程归结为对m序列的采样过程。当采样间隔为2的幂次时,m序列的采样子序列与原序列具有相同的生成多项式,只是起始状态不同。利用这一性质,并行扰码处理器可分解为数个并行位宽更小的并行扰码器,从而提高了运行速率。该处理器结构简单,不占用硬件寄存器资源,能更好地满足高速传输系统中的时序要求。用FPGA实现了该方法并在实际中得到了验证。

关键词：通信技术并行扰码 m序列 SDH传输网

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激光超声信号去噪的经验模态分解实现及改进

光学精密工程 2013年第2期21卷 479-487页

作者：罗玉昆罗诗途罗飞路潘孟春国防科学技术大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

考虑激光超声检测过程中噪声对缺陷和材料特征分析和检测的影响,本文以激光超声信号去噪为目的,研究了基于经验模态分解(EMD)的激光超声信号时间尺度滤波过程。针对分解过程中固有模态函数(IMF)上有用信号与噪声的混叠现象对重构信噪比... 详细信息

考虑激光超声检测过程中噪声对缺陷和材料特征分析和检测的影响,本文以激光超声信号去噪为目的,研究了基于经验模态分解(EMD)的激光超声信号时间尺度滤波过程。针对分解过程中固有模态函数(IMF)上有用信号与噪声的混叠现象对重构信噪比的影响,结合信号多模态和宽频带的特点,提出了基于峰度检验策略的时域加窗方法。该方法通过局部峰度检验判断重构起点附近IMF中有用信号的位置及信噪分界点,利用Turkey-Hanning窗保存有用信号,抑制噪声,实现信号与噪声的解混叠,改善重构信号质量。仿真和实验结果表明,该方法具有良好的自适应性,有效识别并分离了信号和噪声成分,信噪改善比达14dB以上,相对原始方法提升了3dB,相对性能增强了20%,并且改进效果随信号受污染程度的加重而愈发突出,有望在高噪声水平下发挥优势。

关键词：激光超声信号去噪经验模态分解峰度检验时域加窗

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飞行器任务规划技术综述

航空学报 2014年第3期35卷 593-606页

作者：沈林成陈璟王楠国防科学技术大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

任务规划是各类飞行器尤其是军用飞行器成功遂行任务的有效支撑和重要保证。首先,介绍了飞行器任务规划的基本概念;其次,系统地分析和梳理了任务规划技术的体系结构,从研究方法及对象的角度,将其归纳为面向多飞行器任务分配及协同的行... 详细信息

任务规划是各类飞行器尤其是军用飞行器成功遂行任务的有效支撑和重要保证。首先,介绍了飞行器任务规划的基本概念;其次,系统地分析和梳理了任务规划技术的体系结构,从研究方法及对象的角度,将其归纳为面向多飞行器任务分配及协同的行动规划、面向飞行器战术动作实施方法设计的战术动作规划和面向飞行路径生成的航线/轨迹规划3个层次;随后,阐述了国内外飞行器任务规划各层次的研究现状,在问题建模与求解上所形成的代表性方法及其特点,以及飞行器任务规划在军事领域的应用现状;最后,论述了飞行器任务规划的关键技术及发展趋势。

关键词：飞行器任务规划协同战术动作航线飞行轨迹

一种快速鲁棒的越野环境下自主移动机器人障碍检测算法

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机器人 2011年第3期33卷 287-291,298页

作者：胡庭波吴涛国防科学技术大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

为了既能正确地从视差图中检测出障碍,又能鲁棒地抵抗噪声的干扰,本文提出一种快速鲁棒的越野环境下自主移动机器人障碍检测算法.首先综合利用高度约束、连续性约束和坡度约束给出了障碍点的完整定义,然后借用区域增长的思想综合多种约... 详细信息

为了既能正确地从视差图中检测出障碍,又能鲁棒地抵抗噪声的干扰,本文提出一种快速鲁棒的越野环境下自主移动机器人障碍检测算法.首先综合利用高度约束、连续性约束和坡度约束给出了障碍点的完整定义,然后借用区域增长的思想综合多种约束进行障碍检测,最后使用冗余检测方法与多分辨率策略对算法进行优化,并对冗余检测方法的原理进行证明.实验结果证明本文算法在各种不同的环境下都有效且鲁棒,算法的平均运行时间为25 ms,能够满足实时运行的要求.

关键词：自主移动机器人立体视觉障碍检测区域增长

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一种小型化纳米级单光栅位移测量系统的研制

红外与激光工程 2013年第4期42卷 1020-1025页

作者：杨东兴颜树华杜列波王国超林存宝邹鹏飞国防科学技术大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

随着纳米技术的广泛应用以及人们对纳米位移测量认识的不断深化,光栅位移测量技术正在受到广泛的关注。在研究反射式光栅位移测量原理的基础上,设计并实现了一种小型化纳米级单光栅位移测量系统,对系统总体设计、光路布局以及软件算法... 详细信息

随着纳米技术的广泛应用以及人们对纳米位移测量认识的不断深化,光栅位移测量技术正在受到广泛的关注。在研究反射式光栅位移测量原理的基础上,设计并实现了一种小型化纳米级单光栅位移测量系统,对系统总体设计、光路布局以及软件算法进行了阐述,最后,利用电容位移传感器ASP-10-ILA等辅助仪器进行了对比实验。实验结果表明:在两路信号不完全正交的情况下系统也能实现准确测量,且理论上系统的位移测量分辨率达到1 nm;在电容位移传感器的量程范围内进行小位移对比试验,系统测量均值与参考值最大偏差118 nm,且与拟合直线偏差均小于100 nm;当光栅发生10 mm以上的较大位移时,测量结果与均值的偏差均小于5 ppm。

关键词：纳米测量单光栅光栅常数正交信号

基于飞秒光梳互相关的空间精密测距理论模型分析

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光学学报 2015年第4期35卷 167-175页

作者：王国超颜树华杨俊林存宝魏春华杜志广国防科学技术大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

飞秒光梳的出现为实现高精度绝对距离测量提供了诸多有效方法,并有望直接应用于激光雷达、卫星编队飞行和空间引力测量等空间探测任务。从未来空间精密测距的精度需求出发,提出在飞行时间法辅助测距的基础上利用光学脉冲互相关分析技术... 详细信息

飞秒光梳的出现为实现高精度绝对距离测量提供了诸多有效方法,并有望直接应用于激光雷达、卫星编队飞行和空间引力测量等空间探测任务。从未来空间精密测距的精度需求出发,提出在飞行时间法辅助测距的基础上利用光学脉冲互相关分析技术将目标距离测量直接溯源到光梳重复频率的测量方法,建立了飞秒光梳测距基本模型,进行了飞秒脉冲互相关理论分析,并开展了互相关及测距仿真实验。仿真结果表明,在目标距离为10 km以及重复频率扫描精度0.01 Hz条件下,进行非模糊量程内线性测距的测量精度优于450 nm,测距残余误差的峰谷(PV)值为780 nm,验证了该方法实现亚微米级甚至纳米量级大量程空间精密测距的可行性。

关键词：测量激光测距飞秒光梳互相关重复频率飞行时间法