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无人车集群协同围捕发展现状分析

电子与信息学报 2024年第2期46卷 456-471页

作者：徐友春郭宏达娄静涛叶鹏苏致远陆军军事交通学院天津300161

无人车集群具有成本低、安全性好、自主程度高等优点,已成为无人驾驶领域的研究热点。基于无人车集群,研究人员提出多种不同协同策略以完成各类任务,其中协同围捕作为重要的应用方向,无论是在军用还是民用领域都受到了广泛关注。针对此... 详细信息

无人车集群具有成本低、安全性好、自主程度高等优点,已成为无人驾驶领域的研究热点。基于无人车集群,研究人员提出多种不同协同策略以完成各类任务,其中协同围捕作为重要的应用方向,无论是在军用还是民用领域都受到了广泛关注。针对此问题,该文首先基于无人车集群的相关应用和架构,对协同围捕的策略机理进行了系统分析,并将协同围捕策略划分为搜索、追踪和围堵3个子模式。然后,从博弈论、概率分析和机器学习等角度梳理了协同围捕的关键方法,并对这些算法的优缺点进行了比较。最后,对未来研究提出了意见建议,为进一步提高无人车集群协同围捕的效率和性能提供参考和思路。

关键词：无人车集群协同围捕策略机理搜索追踪围堵

基于拍卖多智能体深度确定性策略梯度的多无人车分散策略研究

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电子与信息学报 2024年第1期46卷 287-298页

作者：郭宏达娄静涛杨珍珍徐友春陆军军事交通学院天津300161

多无人车(multi-UGV)分散在军事作战任务中应用非常广泛,现有方法较为复杂,规划时间较长,且适用性不强。针对此问题,该文提出一种基于拍卖多智能体深度确定性策略梯度(AU-MADDPG)算法的多无人车分散策略。在单无人车模型的基础上,建立... 详细信息

多无人车(multi-UGV)分散在军事作战任务中应用非常广泛,现有方法较为复杂,规划时间较长,且适用性不强。针对此问题,该文提出一种基于拍卖多智能体深度确定性策略梯度(AU-MADDPG)算法的多无人车分散策略。在单无人车模型的基础上,建立基于深度强化学习的多无人车分散模型。对MADDPG结构进行优化,采用拍卖算法计算总路径最短时各无人车所对应的分散点,降低分散点分配的随机性,结合MADDPG算法规划路径,提高训练效率及运行效率;优化奖励函数,考虑训练过程中及结束两个阶段,全面考虑约束,将多约束问题转化为奖励函数设计问题,实现奖励函数最大化。仿真结果表明:与传统MADDPG算法相比,所提算法在训练时间上缩短了3.96%,路径总长度减少14.50%,解决分散问题时更为有效,可作为此类问题的通用解决方案。

关键词：路径规划深度强化学习多无人车分散策略拍卖算法

联合空间位置信息的陆基高光谱图像目标检测算法

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 2056-2065页

作者：赵佳乐王广龙周冰应家驹刘杰林超陈琪赵润泽陆军工程大学石家庄校区河北石家庄050000 海军航空大学山东烟台264000 陆军装备部驻北京地区军事代表局驻石家庄地区第三军事代表室河北石家庄050000

受空间分辨率与探测器水平的限制,传统的高光谱图像目标检测算法更侧重于基于光谱分析的定量化处理。近年来,随着地面与近地面成像平台以及光谱成像技术的发展,陆基高光谱图像实现了高空间分辨率与高光谱分辨率的统一。相比于高光谱遥... 详细信息

受空间分辨率与探测器水平的限制,传统的高光谱图像目标检测算法更侧重于基于光谱分析的定量化处理。近年来,随着地面与近地面成像平台以及光谱成像技术的发展,陆基高光谱图像实现了高空间分辨率与高光谱分辨率的统一。相比于高光谱遥感图像,陆基高光谱图像的空间分辨率更高,其目标具有细节丰富、尺度较大的特点,在目标检测任务中能够同时利用目标的几何形状信息与精细光谱信息。约束能量最小化(CEM)是一种经典的高光谱图像目标检测算法,这种算法很适合特定的成分占图像总方差比例很小的情况,能突出某种待测目标信息,压制背景信息,从而达到从图像中分离出待测目标的效果。然而,CEM对目标的尺度比较敏感,随着目标像元数目的增加,该算法的探测效果显著下降。导致这一问题产生的原因在于CEM是基于统计背景时不包括目标光谱信息这一假设的,但实际情况中难以预先剔除目标光谱信息,而是直接统计全域图像的每个像元的光谱来近似代替背景光谱。为了解决CEM在较大目标的检测任务中效果不佳的问题,改进该算法在陆基高光谱图像中的目标检测能力,提出了一种基于空间检测指导的CEM方法(SIG-CEM)。该方法首先将获取到的待测高光谱图像进行主成分分析,将第一主成分图像送入空间目标检测模型,利用检测结果得到的坐标信息对目标进行框定。而后在求取CEM中的自相关矩阵时去除框定区域内包含目标的像元,从而有效减少了对目标的抑制。分别利用公开的遥感高光谱图像与实测的陆基高光谱图像进行实验,实验结果表明:SIG-CEM算法能够避免传统CEM算法中目标信号作为背景信号参与运算而对探测结果的影响。在公开数据集的实验中,相比于其他传统的目标检测算法,SIG-CEM算法的AUC值达到了0.9737,有效提升了目标检测的精度;在实测陆基高光谱图像数据的实验中,SIG-CEM比CEM的AUC值平均提升了0.055。同时,实验在一定程度上验证了SIG-CEM算法针对不同类型的高光谱图像具有较强的鲁棒性与适用性。该研究提出了一种专门针对陆基高光谱图像的目标检测方法,推进了今后陆基高光谱图像在目标定位与识别方面的发展与应用。

关键词：高光谱成像目标检测 CEM 空谱联合

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高速冲击下金属橡胶动态力学特性研究

兵器装备工程学报 2024年第3期45卷 265-273页

作者：李昕龙原霞王玉帅樊文欣陈燕尹飞中北大学太原030051 陆军装备部驻北京地区军事代表局某军事代表室太原030009 陆军装备部驻南京地区军事代表局某军事代表室山东烟台264000

为探讨金属橡胶在高速冲击环境下的动态力学性能,制备了圆柱实心金属橡胶试件,使用分离式霍普金森压杆(SHPB)开展了金属橡胶的动态压缩试验。分析了金属橡胶动态应力-应变规律,探讨应变速率和弹簧卷外径对金属橡胶的动态弹性模量、动态... 详细信息

为探讨金属橡胶在高速冲击环境下的动态力学性能,制备了圆柱实心金属橡胶试件,使用分离式霍普金森压杆(SHPB)开展了金属橡胶的动态压缩试验。分析了金属橡胶动态应力-应变规律,探讨应变速率和弹簧卷外径对金属橡胶的动态弹性模量、动态峰值应力、能量吸收和理想能量吸收效率的影响规律。结果表明,动态应力-应变曲线分为弹性形变阶段、局部塑性变形阶段和破坏阶段,动态弹性模量和动态峰值应力均表现出典型的应变速率效应,且均随弹簧卷外径的增大而减小。此外,随着应变增大,能量吸收性能随应变速率增大而逐渐变好,随弹簧卷外径的减小而逐渐变好。理想吸能效率受应变速率影响很小,但随应变增大而逐渐增高并趋于饱和,其饱和值均大于0.75,弹簧卷外径为3 mm时,金属橡胶的理想吸能效率最优,其饱和值达到0.88,表明金属橡胶材料在高速冲击下有良好的吸能抗冲击作用。

关键词：金属橡胶结构参数动态力学性能能量吸收特性分离式霍普金森杆

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起伏道路条件下无人车纵向速度控制方法研究

交通运输系统工程与信息 2024年第3期24卷 43-52页

作者：李建市徐友春齐尧谢德胜李华陆军军事交通学院军事交通运输研究所天津300161

为提升无人车在起伏道路条件下速度控制的准确性,本文提出一种对目标轨迹上的道路坡度进行预瞄检测的方法。首先,通过实验测定车辆速度控制系统响应延迟参数,确定预瞄时间;然后,以直径为车辆宽度的圆存储激光雷达点云,根据预瞄时间、车... 详细信息

为提升无人车在起伏道路条件下速度控制的准确性,本文提出一种对目标轨迹上的道路坡度进行预瞄检测的方法。首先,通过实验测定车辆速度控制系统响应延迟参数,确定预瞄时间;然后,以直径为车辆宽度的圆存储激光雷达点云,根据预瞄时间、车辆速度、激光雷达的检测盲区和目标轨迹的长度确定存储点云圆的数量和圆心坐标;随后,根据圆心与车辆前轴中心的欧式距离和预瞄时间以及车速对存储点云的圆进行动态更新和提取,采用三角函数法计算预瞄区域内的路面相对于车身姿态的坡度;最后,与惯性导航系统提供的车身俯仰角叠加得到预瞄区域内路面的绝对坡度。实验结果表明,本文提出的道路坡度预瞄检测方法能够提升无人车在起伏道路条件下速度控制的准确性。就无人车在上坡过程中最低速度分析,与忽略道路坡度的控制方法和采用惯导提供的俯仰角作为道路坡度的方法相比,在通过4°坡道时,速度控制的准确率分别提升了5.9%和2.5%,在通过16°坡道时,速度控制的准确率分别提升了85%和17.5%。

关键词：智能交通速度控制准确性坡度预瞄检测无人车起伏道路

含浮动花键的直升机超临界轴系自激振动实验研究

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推进技术 2024年第2期45卷 151-160页

作者：王迪高洁胡柏安李坚倪德曹鹏吴学深中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002 陆军装备部航空军事代表局驻株洲地区航空军事代表室湖南株洲412002

为避免含浮动花键超临界轴系的研制及工程应用中出现的自激失稳问题,以某型直升机超临界尾水平轴系为研究对象,定性分析了短轴自激振动的产生机理,开展了浮动花键不同状态下的振动稳定性试验。研究表明:内摩擦阻尼力是短轴自激振动的根... 详细信息

为避免含浮动花键超临界轴系的研制及工程应用中出现的自激失稳问题,以某型直升机超临界尾水平轴系为研究对象,定性分析了短轴自激振动的产生机理,开展了浮动花键不同状态下的振动稳定性试验。研究表明:内摩擦阻尼力是短轴自激振动的根本原因,其特征频率为短轴一阶固有频率。正常安装状态下,轴系运转平稳,自激振动幅值均在0.1 mm以下。润滑状态越差齿面损伤越严重,无润滑状态自激振动最大幅值为0.9 mm。定位面配合间隙超限会导致自激振动和齿面损伤,花键侧隙一定程度超限仅有齿面损伤,二者均超限时自激振动最大幅值为4.77 mm,极易发生失稳,且自激振动多出现在小载荷状态。实际应用中应加强振动监控,细化花键检查步骤,控制尾轴同轴度,确保工作安全。

关键词：自激振动浮动花键超临界轴系内摩擦润滑状态配合间隙

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大变倍比制冷型长波红外变焦光学系统设计

中国光学（中英文） 2024年第1期17卷 69-78页

作者：唐晗夏丽昆刘炼刘云刘炫刘愚张润琦周春芬杨开宇昆明物理研究所云南昆明650223 陆军装备部驻重庆地区军事代表局重庆400000 空军装备部驻成都地区军事代表局四川成都610000 海军装备部驻广州地区军事代表局广东广州510320

长波红外变焦光学系统相对于中波红外变焦光学系统存在可用材料少、系统高低温环境无热化难度大等难题。本文采用机械补偿变焦技术实现光学多视场变焦,利用主动补偿的消热差技术使系统在−40°C~+65°C温度范围内能够清晰成像,实现四片... 详细信息

长波红外变焦光学系统相对于中波红外变焦光学系统存在可用材料少、系统高低温环境无热化难度大等难题。本文采用机械补偿变焦技术实现光学多视场变焦,利用主动补偿的消热差技术使系统在−40°C~+65°C温度范围内能够清晰成像,实现四片透镜架构的制冷型长波红外四视场光学系统设计。该光学系统四视场焦距分别为25 mm、109 mm、275 mm、400 mm,变倍比为15,光学系统包络尺寸为268 mm(长)×200 mm(宽),光学零件总质量为618 g。该光学系统具有质量轻、性能高、成本低等SWaP-C特征,在辅助导航、搜索、跟踪等安防领域中具有较大应用潜力。

关键词：制冷型长波红外变焦光学系统机械补偿无热化

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高强钢丝编织菱形网的静压试验和理论分析

工程力学 2024年

作者：黄祺临汪敏蒋伟周帅陆军勤务学院军事设施系

为了解高强钢丝编织的菱形网在垂直面内荷载作用下的力学性能，充分发挥其在锚杆支护金属网系统中的作用，设计了四周约束条件下菱形网垂直面内静压试验的加载方案，开展了不同厚度和内切圆直径的菱形网静压试验，结果表明：菱形网在静... 详细信息

为了解高强钢丝编织的菱形网在垂直面内荷载作用下的力学性能，充分发挥其在锚杆支护金属网系统中的作用，设计了四周约束条件下菱形网垂直面内静压试验的加载方案，开展了不同厚度和内切圆直径的菱形网静压试验，结果表明：菱形网在静压荷载作用下面内两个方向的变形均较为均匀；菱形网厚度对其竖向承载力、刚度等有影响，厚度越小，竖向极限荷载越大，近似线性段刚度越大；菱形网内切圆直径减小，菱形网的竖向极限荷载和近似线性段刚度均增大。结合试验现象和菱形网侧限面内拉伸力学性能的均质化简化方法，推导了菱形网静压荷载的理论计算公式，依据理论计算公式和计算流程图可以较好的预测菱形网在不同区域静压荷载作用下竖向荷载—位移之间的关系，给锚杆支护金属网系统中高强钢丝编织菱形网的工程应用提供参考依据。

关键词：高强钢丝锚杆支护菱形网静压试验理论分析

模糊PID变结构自适应算法在无人车转向电机矢量控制中的应用

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电机与控制学报 2024年第7期28卷 152-159页

作者：李建市潘世举娄静涛李永乐徐友春陆军军事交通学院军事交通运输研究所天津300161

针对无人车线控转向系统电机矢量控制问题,提出一种模糊PID变结构自适应控制算法。依据电机模型推导出滑模变结构控制的趋近律和控制律,为避免控制器设计过程中对系统参数的依赖,采用PID控制器替换滑模变结构控制中的等效控制量。使用... 详细信息

针对无人车线控转向系统电机矢量控制问题,提出一种模糊PID变结构自适应控制算法。依据电机模型推导出滑模变结构控制的趋近律和控制律,为避免控制器设计过程中对系统参数的依赖,采用PID控制器替换滑模变结构控制中的等效控制量。使用模糊方法分别对PID控制器的参数和趋近律参数进行动态调整,使其具备自适应能力以及降低或消除系统状态接近滑模面时的“抖振”现象。利用李雅普诺夫理论证明了本文方法的全局稳定性。仿真实验结果表明,无论系统在阶跃响应还是正弦响应工况下,模糊PID变结构自适应控制方法在系统响应速度和对负载波动的抑制方面都明显优于模糊PID方法和传统的滑模变结构方法。

关键词：无人车线控转向永磁同步电机模糊推理滑模控制矢量控制