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    1. 基于LSTM循环神经网络的故障时间序列预测
    王鑫, 吴际, 刘超, 杨海燕, 杜艳丽, 牛文生
    北京航空航天大学学报    2018, 44 (4): 772-784.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0285
    摘要529)   HTML    PDF (5715KB)(817)   
    有效地预测使用阶段的故障数据对于合理制定可靠性计划以及开展可靠性维护活动等具有重要的指导意义。从复杂系统的历史故障数据出发,提出了一种基于长短期记忆(LSTM)循环神经网络的故障时间序列预测方法,包括网络结构设计、网络训练和预测过程实现算法等,进一步以预测误差最小为目标,提出了一种基于多层网格搜索的LSTM预测模型参数优选算法,通过与多种典型时间序列预测模型的实验对比,验证了所提出的LSTM预测模型及其参数优选算法在故障时间序列分析中具有很强的适用性和更高的准确性。
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    2. 基于粒子群优化LSTM的股票预测模型
    宋刚, 张云峰, 包芳勋, 秦超
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (12): 2533-2542.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0388
    摘要425)   HTML    PDF (6923KB)(403)   
    为了提高股票时间序列预测精度,增强预测模型结构参数可解释性,提出一种基于自适应粒子群优化(PSO)的长短期记忆(LSTM)股票价格预测模型(PSO-LSTM),该模型在LSTM模型的基础上进行改进和优化,因此擅长处理具有长期依赖关系的、复杂的非线性问题。通过自适应学习策略的PSO算法对LSTM模型的关键参数进行寻优,使股票数据特征与网络拓扑结构相匹配,提高股票价格预测精度。实验分别以沪市、深市、港股股票数据构建了PSO-LSTM模型,并对该模型的预测结果与其他预测模型进行比较分析。结果表明,基于自适应PSO的LSTM股票价格预测模型不但提高了预测准确度,而且具有普遍适用性。
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    3. 无人机室内视觉/惯导组合导航方法
    王亭亭, 蔡志浩, 王英勋
    北京航空航天大学学报    2018, 44 (1): 176-186.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0965
    摘要338)   HTML    PDF (8686KB)(619)   
    针对室内无卫星定位下的无人机自主导航问题,提出了一种融合惯导、光流和视觉里程计的组合导航方法。在速度估计上,采用基于ORB特征的光流法,该方法可以实时地估计出无人机的三轴线速度信息。方法采用基于特征点的稀疏光流,对金字塔Lucas-Kanade光流法进行了改进,采用前后双向追踪和随机采样一致的方法提高特征点追踪精度。在位置估计上,采用视觉/惯导融合的视觉里程计,以人工图标法为主,融合视觉光流信息和惯导数据实现无人机定位。通过与运动捕捉系统的定位信息、Guidance和PX4Flow导航模块的测速信息进行对比,以及实际的飞行测试,验证本文方法的可行性。
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    4. 原子自旋陀螺气室加热电磁噪声抑制实验研究
    周斌权, 郝杰鹏, 梁晓阳, 全伟, 刘刚
    北京航空航天大学学报    2018, 44 (1): 36-42.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0964
    摘要314)   HTML    PDF (3769KB)(382)   
    原子自旋陀螺仪作为目前最新一类陀螺仪,具有超高的理论精度。碱金属气室是原子自旋陀螺仪承载原子自旋的敏感表头。通过电加热使碱金属达到饱和蒸气压,但是电加热过程中会引入电磁干扰等噪声,进而影响原子自旋陀螺仪的精度和灵敏度。为减小碱金属气室加热的电磁噪声对原子自旋陀螺仪的影响,从加热器结构与加热驱动信号2个方面进行了电磁噪声抑制实验研究。设计了具有磁场噪声抑制作用的异形加热膜,使高频正弦波作为加热驱动信号,构建了碱金属气室集成化无磁电加热单元。通过实验验证,系统的等效磁场噪声优于17 fT/Hz1/2,气室内部的温度稳定度优于±0.006 ℃,为原子自旋陀螺仪的性能提升提供了可靠保障。
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    5. 六相永磁同步电机驱动控制方式
    匡晓霖, 徐金全, 黄春蓉, 李嘉科, 郭宏
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (7): 1361-1369.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0695
    摘要312)   HTML    PDF (5318KB)(681)   
    多相永磁同步电机(PMSM)的驱动控制方式主要包括余度和容错两种形式,为明晰多相永磁同步电机采用两种不同驱动控制方式所带来的性能差异,基于一个六相永磁同步电机,分别建立了余度和容错两种永磁同步电机驱动控制系统。在此基础上,分析研究了余度和容错两种驱动控制方式对六相永磁同步电机系统调速范围和动态性能的影响机理及影响规律。仿真和实验结果表明:相比于余度驱动控制,六相永磁同步电机采用容错驱动控制方式时具有更宽的调速范围及更好的动态性能。
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    6. 未知环境下无人机集群协同区域搜索算法
    侯岳奇, 梁晓龙, 何吕龙, 刘流
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (2): 347-356.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0230
    摘要296)   HTML    PDF (36161KB)(268)   
    针对无人机集群在无先验信息的未知环境中协同搜索的问题,提出了一种以覆盖率为实时搜索奖励的无人机集群协同区域搜索算法。首先建立覆盖分布地图(CDM)来描述任务环境,并采用Hadamard积实现CDM的快速更新,继而基于CDM计算覆盖率来定量描述实时搜索效果。将无人机集群视为一个控制系统,基于分布式模型预测控制理论建立系统的预测模型,并将预测周期内最大覆盖率增量设为奖励函数,采用差分进化算法进行求解,得到最优解作为系统的最优输入。仿真结果表明,所提算法能够对区域进行覆盖搜索,在出现突发情况时,覆盖率远高于平行搜索方法。
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    7. 基于数字虚拟飞行的民机复飞爬升梯度评估
    涂章杰, 王立新, 陈俊平
    北京航空航天大学学报    2017, 43 (12): 2530-2538.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0879
    摘要286)   HTML    PDF (3926KB)(508)   
    飞机的爬升梯度反映了其越过地面障碍达到安全高度的能力,为保障民机复飞时的飞行安全,适航条款规定复飞爬升梯度应满足一定的数值要求。根据适航条款对民机复飞程序和复飞爬升梯度的规定,提出了一种基于数字虚拟飞行的复飞爬升梯度适航符合性评估方法。基于适航条款规定和驾驶员操纵特点,建立了复飞任务的数字化模型和驾驶员操纵模型,进而以中国某型涡喷支线客机为对象建立飞行动力学模型,构成了可进行复飞爬升任务仿真的数字虚拟飞行仿真系统。通过仿真计算完成了对着陆爬升和进场爬升的爬升梯度评估,并与真实试飞结果对比,评估相对误差在10%以内,验证了本文方法的适用性和准确性。本文方法可应用于民机的概念方案设计,为保证飞机复飞爬升性能的适航符合性和最大着陆重量的确定等提供支持。
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    8. 基于深度稀疏学习的鲁棒视觉跟踪
    王鑫, 侯志强, 余旺盛, 戴铂, 金泽芬芬
    北京航空航天大学学报    2017, 43 (12): 2554-2563.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0788
    摘要279)   HTML    PDF (6612KB)(489)   
    视觉跟踪中,高效鲁棒的特征表达是复杂环境下影响跟踪性能的重要因素。提出一种深度稀疏神经网络模型,在提取更加本质抽象特征的同时,避免了复杂费时的模型预训练过程。对单一正样本进行数据扩充,解决了在线跟踪时正负样本不平衡的问题,提高了模型稳定性。利用密集采样搜索算法,生成局部置信图,克服了采样粒子漂移现象。为进一步提高模型的鲁棒性,还分别提出了相应的模型参数更新和搜索区域更新策略。大量实验结果表明:与当前主流跟踪算法相比,该算法对于复杂环境下的跟踪问题具有良好的鲁棒性,有效地抑制了跟踪漂移,且具有较快的跟踪速率。
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    9. 无人机集群编队控制演示验证系统
    朱创创, 梁晓龙, 张佳强, 何吕龙, 刘流
    北京航空航天大学学报    2018, 44 (8): 1739-1747.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0600
    摘要257)   HTML    PDF (6144KB)(596)   
    为验证无人机集群编队控制算法在实际环境中的有效性,基于四旋翼无人机平台和双数据链、双地面站冗余设计,搭建了分布式控制的无人机集群编队控制演示验证系统。基于分层控制和封装的思想,将无人机控制系统分为执行层和决策层。执行层采用PIX自驾仪进行封装,只需修改自驾仪参数,不需针对不同无人机平台开发相应的控制策略,就能实现对异构集群的控制。需要验证不同的编队控制算法时,只需对决策层的控制算法进行修改即可,使系统具有较强的适应性和扩展性。演示验证系统采用双地面站和数据链,可实现在多种网络拓扑或通信失败情况下的无人机集群控制,具有较高的稳定性和安全性。应用领导-跟随协同编队控制算法,验证了本文演示验证系统的功能和性能。
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    10. 基于半监督迁移学习的轴承故障诊断方法
    张振良, 刘君强, 黄亮, 张曦
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (11): 2291-2300.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0082
    摘要248)   HTML    PDF (4983KB)(322)   
    针对航空发动机轴承故障诊断过程中预测精度不足以及过拟合的问题,提出基于迁移学习的半监督集成学习器(SSIT)用以发动机轴承故障预测。首先,训练改进的基于迁移学习的极限学习机(TELM)以及基于迁移学习的支持向量机(TSVM),分别迁移不同目标空间的高相似度样本加入到源样本空间进行训练。然后,与对应的基学习器集成同簇学习器来识别未标记样本,构成半监督学习器不断调整初始基学习器权重,并继续集成半监督基学习器的识别结果到SSIT中。通过此学习机识别提取特征后的,用以故障识别。实验结果清楚地表明:此种方法可以有效降低迁移学习中的负迁移效果,提升迁移精度10%左右,降低机器学习中的过拟合效果,提高半监督学习稳定性,与现有的预测方法相比可以提高精度9%以上。
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    11. GNSS海面反射信号的三维建模方法
    祁永强, 张波, 杨东凯, 张彦仲, 张健敏
    北京航空航天大学学报    2018, 44 (1): 125-131.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0023
    摘要239)   HTML    PDF (4963KB)(312)   
    全球导航卫星系统反射(GNSS-R)技术应用中需GNSS-R信号模拟器来测试反射信号接收机,以降低成本。为此,提出了一种基于双基雷达原理的全球导航卫星系统(GNSS)海面反射信号建模方法。首先,分析了GNSS-R双基雷达遥感原理,根据延迟和多普勒频率在海面的分布特点,选择海面的反射点,并计算相应反射单元的面积;然后,对散射系数进行了计算;最后,对多条反射信号的合路信号进行相关的仿真验证。验证结果表明:模拟的海面反射信号的相关功率曲线与ZV模型理论曲线的相关系数优于0.92,能够有效地用于GNSS海面反射信号的生成。
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    12. 基于空间混联机构的人体肩部骨骼运动模型
    聂超, 宋智斌, 戴建生
    北京航空航天大学学报    2018, 44 (1): 196-204.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0941
    摘要236)   HTML    PDF (3392KB)(372)   
    为了描述人体肩部骨骼系统的运动特征,将肩胛骨与胸廓的相对运动关系定义为类似于圆柱-平面副的运动约束,建立了肩部骨骼系统的空间混联机构模型。首先定义了肩部复合体各关节的类型,并完成了肩带部分和整个肩部机构的自由度分析。然后通过定义附着于各骨骼上的局部坐标系,以齐次坐标变换矩阵和矢量法建立机构的运动分析方程,求得其关节位置的闭合解。最后为了验证该模型,以获得自肩部运动实验的骨骼姿态数据反向驱动该机构模型,从而得到肩胛骨姿态的计算结果,并与测量结果进行对比。结果表明:该机构模型能够反映肩部骨骼的运动约束关系。同时,该模型可以通过缩放处理从而用于适应不同个体的骨骼几何特征。
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    13. 小型飞机自动着舰系统设计准则适用性分析
    赵荣, 王立新, 徐王强
    北京航空航天大学学报    2017, 43 (12): 2488-2496.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0857
    摘要234)   HTML    PDF (4497KB)(623)   
    在进行自动着舰系统(ACLS)设计时,美军标AR-40A是目前较为常用的参考设计准则,但该准则的要求主要针对F/A-18等Ⅳ类飞机提出,并未说明在应用于Ⅰ类飞机自动着舰系统设计时的适用性。为研究AR-40A在Ⅰ类飞机自动着舰系统设计时的适用性,针对某型飞机及其尺寸缩比率为4的缩比机进行了全自动着舰系统设计。通过飞机-航母-大气环境综合仿真,选取着舰效果较好的全自动着舰系统设计结果,通过对其频域特性曲线分析对比,验证了AR-40A在Ⅰ类飞机自动着舰系统设计中的适用性。通过原型机、缩比机、F/A-18三者的频域特性对比,提出了AR-40A在应用于小型飞机自动着舰系统设计时应进行的低频段、中高频段划分及幅值、相角带宽频率等关键边界要求的修改建议,拓展了该准则的适用范围。
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    14. 基于视频的三维人体姿态估计
    杨彬, 李和平, 曾慧
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (12): 2463-2469.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0384
    摘要234)   HTML    PDF (1738KB)(287)   
    已有的三维人体姿态估计方法侧重于通过单帧图像来估计人体的三维姿态,忽略了视频中前后帧之间的相关性,因此,通过挖掘视频在时间维度上的信息可以进一步提高三维人体姿态估计的准确率。基于此,设计了一种可以充分提取视频时序信息的卷积神经网络结构,在获得高精度的同时也具有消耗计算资源小的优点,仅仅使用二维关节点的坐标为输入即可恢复完整的三维人体姿态。然后提出了一种新的损失函数利用相邻帧间人体姿态的连续性,来改进视频序列中三维姿态估计的平滑性,同时也解决了因缺少帧间信息而导致准确率下降的问题。通过在公开数据集Human3.6M上进行测试,实验结果表明本文方法相比目前的基准三维姿态估计算法的平均测试误差降低了1.2 mm,对于视频序列的三维人体姿态估计有着较高的准确率。
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    15. 基于生成对抗网络的零样本图像分类
    魏宏喜, 张越
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (12): 2345-2350.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0363
    摘要233)   HTML    PDF (2222KB)(263)   
    在图像分类任务中,零样本图像分类问题已成为一个研究热点。为了解决零样本图像分类问题,采用一种基于生成对抗网络(GAN)的方法,通过生成未知类的图像特征使得零样本分类任务转换为传统的图像分类任务。同时对生成对抗网络中的判别网络做出改进,使其判别过程更加准确,从而进一步提高生成图像特征的质量。实验结果表明:所提方法在AWA、CUB和SUN数据集上的分类准确率分别提高了0.4%、0.4%和0.5%。因此,所提方法通过改进生成对抗网络,能够生成质量更好的图像特征,从而有效解决零样本图像分类问题。
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    16. 基于稀疏傅里叶变换的快速捕获方法
    张春熹, 李先慕, 高爽
    北京航空航天大学学报    2018, 44 (4): 670-676.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0280
    摘要231)   HTML    PDF (5679KB)(280)   
    卫星信号捕获是接收机内基带信号处理的关键步骤,捕获的速度严重影响接收机首次定位的时间(TTFF)。在基于快速傅里叶变换(FFT)的并行码相位捕获(PCPS)方法基础上,将具有亚线性运算量的稀疏傅里叶变换(SFT)引入捕获过程中,提出了基于SFT的快速捕获方法,通过优化捕获过程中相关运算的效率,提高捕获速度。仿真结果表明,与传统的基于FFT的捕获方法相比,基于SFT的快速捕获方法运算效率提高到原来的2倍,更好地满足了卫星信号对快速捕获的要求。
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    17. 一种多运动模式下自适应阈值零速修正算法
    张健敏, 修春娣, 杨威, 杨东凯
    北京航空航天大学学报    2018, 44 (3): 636-644.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0148
    摘要223)   HTML    PDF (3972KB)(303)   
    传统基于微机电惯性测量单元(MEMS-IMU)的惯性导航系统(INS)引入零速修正(ZUPT)算法校正器件的累积误差。但由于ZUPT算法零速判定阈值为固定值,只适合单一运动模式,当室内行人运动轨迹包含多种运动模式时,定位精度下降。对此,提出了一种多运动模式下自适应阈值ZUPT算法。分析了室内行人包括静止、走、跑、上楼和下楼5种运动模式零速判定阈值的选取,实现了利用随机森林(RF)算法对5种运动模式的分类识别,并根据识别结果对ZUPT算法零速判定阈值进行自适应调整。为了验证本文算法的可行性和有效性,利用MATLAB软件平台对实测数据进行处理,并与传统定位算法进行了比较。3组实验结果表明,当室内行人运动轨迹包括多种运动模式时,相比传统固定阈值的ZUPT算法,引入自适应调整阈值的ZUPT算法可使定位算法的定位精度提高73.83%。
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    18. 航空电子AFDX与AVB传输实时性抗干扰对比
    赵琳, 何锋, 熊华钢
    北京航空航天大学学报    2017, 43 (12): 2359-2369.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0908
    摘要222)   HTML    PDF (4293KB)(507)   
    为满足未来航电系统音视频信息传输的需求,考虑车载嵌入式系统的候选实时多媒体网络AVB在航电环境中的应用,并对AVB与AFDX的传输进行了对比研究。首先构建AVB与AFDX标准对比;其次提出基于网络演算的AVB和AFDX端到端延迟计算方法;然后通过定义不同的消息传输场景,采用理论方法分析消息传输实时性的干扰要素;最后利用仿真方法予以验证。在典型1 000条虚拟链路的组网规模下,结果显示:AFDX高优先级流量的端到端延迟优于AVB,对于低优先级流量端到端延迟,则AVB和AFDX各有优劣;但受突发的流量影响,在增加50条各0.22 Mbit/s带宽的低优先级流量干扰情况下,高优先级流量平均端到端延迟的变化率在AVB中为0.25%,在AFDX中为0.38%;在增加50条各0.22 Mbit/s带宽的高优先级流量干扰情况下,低优先级流量平均端到端延迟的变化率在AVB中为5.17%,在AFDX中为10.25%。结果表明:时间敏感消息在AVB网络中传输实时性的抗干扰能力优于AFDX。
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    19. 多星对合作目标的分布式协同导航滤波算法
    李兆铭, 杨文革, 丁丹, 廖育荣
    北京航空航天大学学报    2018, 44 (3): 462-469.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0150
    摘要219)   HTML    PDF (5500KB)(193)   
    针对多颗在轨卫星对空间合作目标的协同导航问题,提出了一种适用于协同导航的分布式球面单形-径向容积求积分卡尔曼滤波(DSSRCQKF)算法。为了计算非线性滤波中的高斯加权积分,分别使用球面单形准则和二阶高斯-拉盖尔求积分准则计算球面积分和径向积分,提出了一种新的球面单形-径向容积求积分准则。将该准则嵌入分布式卡尔曼滤波框架中,结合协同导航的非线性数学模型,给出适用于协同导航的DSSRCQKF算法,该算法要求每颗导航星仅与其邻居星进行通信,通过数据的分布式融合实现对目标星轨道状态的一致估计,从而避免了传统集中式处理中较高的通信和计算压力。仿真实验结果表明,与分布式卡尔曼滤波相比,本文算法将对合作目标的实时定位精度提高了11 m,定速精度提高了0.02 m/s,从而验证了本文算法的有效性。
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    20. 基于卷积神经网络的手势动作雷达识别方法
    王俊, 郑彤, 雷鹏, 张原, 樵明朗
    北京航空航天大学学报    2018, 44 (6): 1117-1123.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0397
    摘要219)   HTML    PDF (2981KB)(398)   
    随着手势动作识别技术在人机交互、生活娱乐及医疗服务等应用领域的逐步深入,其对非接触、微光条件下的稳健测量与识别能力提出更高要求。针对该问题,研究了一种基于线性调频连续波(LFMCW)雷达距离-多普勒(RD)信息和卷积神经网络(CNN)的典型手势动作识别方法。首先,对于LFMCW雷达回波,通过去斜、快时间域快速傅里叶变换和相干积累,获取手势目标的二维RD像数据;其次,以RD像幅度矩阵作为CNN输入样本,利用2层卷积与池化处理构建特征空间,从而通过全连接与softmax分类器实现对手势动作的有效识别;最后,在此基础上,采用24 GHz工业雷达传感器设计手势测量实验系统,形成关于4种典型手势动作的LFMCW雷达回波数据库。实验结果表明,将24 GHz LFMCW雷达回波RD处理与CNN结合能够实现对典型手势动作的有效识别。
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    21. 液氮贮箱常压停放实验与数值仿真
    李佳超, 梁国柱
    北京航空航天大学学报    2018, 44 (1): 99-107.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0016
    摘要210)   HTML    PDF (5386KB)(351)   
    为研究低温推进剂的常压停放过程,设计了可视化液氮贮箱实验系统。实验中研究充填率和环境温度对液氮汽化量的影响,并测量贮箱内流体和贮箱外壁面的温度随时间和位置的变化。实验得出贮箱常压停放过程,相变主要在壁面和气液界面产生,并且气枕区存在温度分层,距出口位置越近温度越高;而液体区温度基本一致,处于饱和状态。贮箱外壁面在轴向的温度分布显著不同,处于液体区壁面温度低。运用分子动力学推导出的Hertz-Knudsen公式作为气液相变的传热传质源项,并据实验测得温度边界条件,采用混合物模型对贮箱常压停放状态进行30 min的数值仿真。仿真得到结果显示体积汽化速率与实验数据的偏差在5%以内,液体区的温度仿真与实验的偏差在0.15 K左右。
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    22. 无人驾驶矿用运输车辆感知及控制方法
    李宏刚, 王云鹏, 廖亚萍, 周彬, 余贵珍
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (11): 2335-2344.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0521
    摘要207)   HTML    PDF (4619KB)(412)   
    针对当前矿区生产作业效率低下、安全事故频发等问题,提出了一种矿用运输车辆无人驾驶感知及控制方法。感知部分,设计出基于激光雷达和毫米波雷达融合的多目标识别架构,在数据关联的基础上,应用基于卡尔曼滤波的联合概率数据关联(JPDA)算法实现矿区环境下多目标识别;控制部分,采用路径预瞄-跟踪的方式,将横向控制与纵向控制进行解耦,并通过反馈机制实时进行偏差修正,实现无人驾驶矿用运输车辆精准的横向与纵向控制。此外,搭建了矿车无人驾驶系统平台,在矿区不同场景下对上述感知及控制方法进行了测试。实验结果表明,感知算法能够实现道路可行驶区域的精确检测,并可识别出多种障碍物类型,控制算法在上下坡等场景下可实现无人驾驶矿用运输车辆纵向速度和横向位置的精准控制,满足实际应用需求。
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    23. 2020年第46卷第5期电子期刊
    北京航空航天大学学报    2020, 46 (5): 0-0.  
    摘要204)      PDF (23958KB)(138)   
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    24. 基于深度强化学习的软件定义卫星姿态控制算法
    许轲, 吴凤鸽, 赵军锁
    北京航空航天大学学报    2018, 44 (12): 2651-2659.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0357
    摘要203)   HTML    PDF (2170KB)(402)   
    深度强化学习(DRL)作为一种新型的基于机器学习的控制算法,在机器人和无人机等智能控制领域展现出了优异的性能,而卫星姿态控制领域仍然在广泛使用传统的PID控制算法。随着卫星的小型化、智能化以至软件定义卫星的出现,传统控制算法越来越难以满足姿态控制系统对适应性、自主性、鲁棒性的需求。因此对基于深度强化学习的姿态控制算法进行了研究,该算法使用基于模型的算法,比非基于模型的算法拥有更快的收敛速度。与传统控制策略相比,该算法无需对卫星的物理参数和轨道参数等先验知识,具有较强的适应能力和自主控制能力,可以满足软件定义卫星适应不同硬件环境,进行快速研发和部署的需求。此外,该算法通过引入目标网络和并行化启发式搜索算法之后,在网络精度和计算速度方面进行了优化,并且通过仿真实验进行了验证。
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    25. 基于铱星机会信号的定位技术
    秦红磊, 谭滋中, 丛丽, 赵超
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (9): 1691-1699.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0717
    摘要201)   HTML    PDF (4308KB)(342)   
    全球导航卫星系统(GNSS)到达地球表面的信号弱,易受干扰,并且需要投入大量的基础设施,而机会信号可有效弥补这方面的不足。针对目前陆基机会信号(广播、数字电视和移动基站等)存在的覆盖性、可用性限制,提出了利用铱星系统实现天基机会信号定位。通过对铱星信号的通信体制进行深入研究,建立了瞬时多普勒定位数学模型,提出了利用铱星信号的单音信号获取多普勒频率信息,并结合轨道预测模型计算的卫星轨道信息实现铱星定位的方法。实测数据验证结果表明,利用实际铱星信号能够实现精度优于200 m的定位。研究成果对基于机会信号的定位技术的理论研究及应用具有参考意义。
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    26. 考虑物料配送的飞机移动生产线调度问题优化
    胡鑫铭, 陆志强
    北京航空航天大学学报    2017, 43 (12): 2573-2582.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0932
    摘要200)   HTML    PDF (2901KB)(331)   
    以飞机移动生产线为实际背景,将作业装配过程调度抽象为资源受限项目调度问题并进行了扩展,引入物料配送与线边存储决策,以及相关能力约束等实际因素,建立了以装配总工期最小化为目标的数学模型。针对模型,设计了一种以遗传算法为框架的启发式算法,其中结合了解生成算法和局部优化搜索算法。在遗传算法较优的全局搜索能力下,通过SCRDS算法综合作业顺序、资源约束、配送能力、线边空间等因素,联合决策作业开始时间、物料配送时间和物料在线边空间的存储位置,提出了两作业间物料摆放位置调整的局部优化搜索算法,对作业开始时间和物料配送时间进行再优化,进一步缩短了装配总工期。利用标准算例库进行了数值实验,实验结果证明了模型与算法的有效性。
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    27. 基于置信度的TOF与双目系统深度数据融合
    孙哲, 张勇, 常衢通
    北京航空航天大学学报    2018, 44 (8): 1764-1771.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0653
    摘要198)   HTML    PDF (2917KB)(437)   
    为了解决铁路火车等结构单一环境的三维重建问题,提出了置信度的概念,将TOF系统与双目系统的互补性特点有效结合。通过联合标定,建立起TOF系统与双目系统的坐标关系,将TOF中的点映射到左相机视角下,得出双目系统左相机视角下的TOF测量视差图,再利用图像分割以及曲面拟合对其上采样处理至双目图像的分辨率大小。根据各系统特点定义置信度,确定数据融合的不同系统权重。利用Middlebury的数据集处理结果,融合后的匹配精度较双目系统精度提高一倍以上,且视差图的分辨率提升至与双目系统相同大小。
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    28. 一种带移动副平面六连杆机构分支识别方法
    龚雅静, 王君, 汪泉, 毕树生, 任军, 孙金风
    北京航空航天大学学报    2018, 44 (3): 645-652.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0151
    摘要197)   HTML    PDF (2760KB)(365)   
    带移动副平面六连杆机构的分支、运动缺陷、运动范围等的判别是机构运动特性研究的重要指标。首先,将带2个移动副或3个移动副的平面六连杆机构分为四环链及五环链,引入欧拉公式、三角换元等方法,得到带移动副机构在极限位置(包括死点、分支点)的具体构型、具体关节输入输出关系以及关节旋转空间。其次,将2个链路结合,提出带2个移动副及3个移动副平面六连杆机构的分支识别方法。最后,通过实例验证,得到机构的分支点、死点及关节在所有极限位置的具体角度,为带移动副机构分支的自动识别提供了一种简便有效的方法。
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    29. 气液两相流中气泡速度的电磁互相关测量
    赵倩, 尹武良, 陈广
    北京航空航天大学学报    2017, 43 (11): 2181-2186.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0081
    摘要195)   HTML    PDF (3475KB)(305)   
    气液两相流作为一种工业领域中普遍存在的流态,在测量时需考虑气相和液相间的速度差。相较于流动规律平稳的气相而言,研究不稳定的气泡流动状态具有更高的技术难度。本文针对空气-水为工质的两相流中一项重要参数——气泡速度进行测量,引入基于互相关运算的电磁检测方法,通过提高系统激励频率得到较大的检测信号。实验设计了高频(>1 MHz)电磁检测系统,选用垂直上升管道,并在管道的2个平行截面分别安装电磁传感器,每组传感器均包含一个激励线圈及一个接收线圈,对2组接收线圈上的相位信号进行互相关运算,从而求得气泡的速度。实验中,对3种不同速度气泡采集到的信号进行了对比分析,相对误差控制在10%以内,提供了一种完全非接触非侵入的测量气泡速度的方法。此方法可以进行后续补充完善,用于其他工业场合,如金属液中气泡参数的测量等。
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    30. 自适应非奇异快速终端滑模固定时间收敛制导律
    赵国荣, 李晓宝, 刘帅, 韩旭
    北京航空航天大学学报    2019, 45 (6): 1059-1070.   DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0621
    摘要195)   HTML    PDF (2124KB)(350)   
    针对机动目标的末制导拦截问题,设计了一种带攻击角度约束的非奇异快速终端滑模固定时间收敛制导律。与有限时间收敛终端滑模制导律相比,所提制导律能够确保弹目视线(LOS)角和弹目视线角速率在固定时间内是收敛的,并且收敛时间是独立于制导系统初始条件的,可以根据制导律参数预先给定。构造了一种新型的非奇异快速终端滑模面,有效解决了奇异性问题,同时通过合理地改变滑模面与弹目视线角跟踪误差的趋近律指数,使得制导系统比现有的固定时间收敛控制具有更快的收敛速率。此外,设计了一种自适应律,针对目标机动引起的未知扰动进行估计,使得制导律的设计无需预先知道任何关于目标机动的信息。通过仿真实验验证了所提制导律能够使导弹成功拦截机动目标,并且与现有制导律相比,具有更快的系统收敛速率、更高的拦截精度及更短的拦截时间。
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