伤员后送无人机的研究现状与发展趋势

目的 :探索无人机技术在灾害救援中伤员后送方面的应用。方法 :阐述无人机在灾害医学救援中伤员后送方面的研究现状,重点介绍多款国内外设计和研制的伤员后送无人机。根据动力结构不同,将其分为常规旋翼式、多旋翼式、涵道风扇式和复合式等类型,并对其负载能力和飞行速度等性能进行了分析。结果:归纳和总结了伤员后送无人机的优势及其发展过程中存在的问题和技术难点,并对其发展前景进行了展望。结论:立足于需求,专注于实用,打造高安全性、高可靠性和高实用性的伤员后送无人机是今后的发展方向。

一种基于飞秒光频梳频域干涉的绝对测距方法

飞秒光频梳(光梳)在激光测距领域有着重要应用。本文研究基于飞秒光频梳的频域干涉绝对测距技术,提出了一种新的基于傅里叶变换的频域峰值间隔测距方法,分析了测距原理并进行了多组绝对测距实验。实验结果表明通过频域峰值间隔测距可以实现绝对测距,被测距离1.2 mm时测距精度最高,最大误差-12 nm。在光谱的分析处理上,提出一种基于复小波变换的相位斜率测距的方法。结果表明相位斜率测距法可以实现距离信息的提取,在被测距离1.2 mm时测距精度最高,最大误差-16 nm。最后与经典傅里叶分析法进行了比较,比较结果表明频域峰值间隔测距法得到的实验结果精度好于相位斜率测距法和傅里叶分析法。

移动机器人SLAM与路径规划在ROS框架下的实现

目的:实现移动机器人的即时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)和路径规划,解决移动过程中的数据关联实时性问题和更新状态协方差矩阵的计算复杂度问题。方法:建立SLAM问题的数学模型,通过分析对比,选用基于粒子滤波器的Fast Slam算法并结合A*和动态窗口法(dynamic window approach,DWA)在ROS(robot operating system)框架下编写gmapping功能包。结果:实现了移动机器人在ROS框架下的运动实验仿真、路径规划和动态避障。结论:利用ROS平台,移动机器人在完成自身定位和地图构建的同时能够实时、高效地完成路径轨迹规划。

伤员搜寻任务中人体的视觉检测方法研究

目的 :针对救援任务中的无人化搜寻问题,设计一种基于视觉的多方向人体检测方法。方法 :立足机器视觉领域,采用行人检测中应用最广泛的方向梯度直方图(histogram of oriented gradient,HOG)特征,通过多方向检测实现对具有不同旋转角度人体的响应。模拟救援任务中无人机和无人车视角,构建相应的搜寻现场人体数据集,用于方法的评价与验证。结果:该方法在无人机和无人车视角数据集中均取得一定的检测效果,验证了该方法在无人机和无人车上应用的可行性。结论:该方法对于人体目标在图像中的平面旋转和离面旋转都具有一定的鲁棒性,对于促进国内无人化搜救具有十分重要的意义。

基于视觉采用词袋模型的移动机器人地形分类算法设计

目的 :针对野外场景存在多种地形的情况,设计视觉地形分类算法,正确感知所处地形,辅助移动机器人制定合适的运动策略。方法:使用词袋模型和支持向量机构建地形分类算法。词袋模型包括特征提取、码本生成和码本编码。词袋模型输出地形图像的中层特征,特征输入到支持向量机中得到地形分类结果。结果:使用四足机器人平台分别在瓷砖、沥青、沙地和草地环境中进行视觉地形分类实验,实验结果良好,分类平均准确率保持在90%以上;对草地识别性能最好,达到97.54%。结论:该方法能有效准确区分各类地形,准确率高、稳定性好,是一种简单有效的地形分类算法。

基于激光二维扫描的船模航行轨迹测量系统

为了实现对船模航行轨迹及其漂角信息的自动测量,设计了一套基于激光二维扫描仪的船模航行轨迹实时测量系统,主要包括激光二维扫描仪、三维电子罗盘、无线通信模块、数据采集及处理软件4个部分。扫描仪固定在河道岸边对船模靶标进行实时测量获得船模的位置信息,电子罗盘固定在船模上实时监测船模的俯仰、翻滚、航向角信息,两部分数据分别通过以太网通信与无线模块传输回计算机。基于MFC架构数据处理软件系统,设计靶标数据处理算法,综合两部分数据对船模靶标中心进行实时拟合与补偿,并在交互界面上实时绘制出船模航行轨迹,计算其漂角数据。实验结果表明,测量系统可以在较大测量范围内满足现场测量±8 mm的精度要求,准确绘制出船模的航行轨迹,为船模通航试验的检测与控制等研究提供了很好地试验方法。

一种大鼠尺骨在体运动疲劳损伤模型的构建

目的提出一种大鼠尺骨运动疲劳损伤模型的在体建立方法,为后续骨组织运动疲劳损伤特点及修复重建的实验研究提供平台和依据。方法选择3个月龄雌性Wistar大鼠36只,体质量约250 g。利用前期文献查阅、有限元计算分析和大鼠离体尺骨疲劳力学性能测定结果,对大鼠尺骨组织施加在体疲劳加载,建立在体运动疲劳损伤模型。从微观-宏观多个层面检测疲劳加载后骨组织细胞的响应、显微损伤情况及骨组织力学性能的变化,验证模型的有效性。结果按照确定的运动疲劳加载条件(1.5 Hz,3 000με,8 000次/2天),经过1周在体疲劳加载,大鼠尺骨割线模量和循环能量耗散值下降显著,尺骨中段截面制片中观察到显微裂纹,空白骨细胞陷窝的比例(40.96%±4.88%)显著升高,破骨细胞活性显著增强(约为对照组的1.45倍),成骨细胞活性相对减弱(约为对照组的87%)。从多个层面证明骨组织疲劳和显微损伤的出现,进而验证了大鼠尺骨在体运动疲劳损伤模型的成功建立。结论成功建立并验证了一种大鼠尺骨在体运动疲劳损伤模型,可以为军队士兵或中长跑运动员运动疲劳损伤预防与治疗的相关研究提供动物模型和理论支持。

基于经验学习和触觉反馈的抓取力矩控制方法研究

目的 :为了使机械手可以完成灵巧操作,提出一种基于经验学习和触觉反馈的抓取力矩自动控制方法。方法:建立经验库,在抓取任务时通过触觉反馈识别目标物,查询目标物是否在经验库中,若在,输出力矩;若不在,通过迭代学习策略计算出来。结果:对于以往经验任务的抓取,机械手可以很快得到经验力矩输出;对于新的目标物抓取,通过迭代学习,机械手可以计算出最优力矩输出,并完成稳定抓取。结论:通过增量式经验学习,机械手经验越来越多,在遇到抓取任务时可以快速计算出力矩输出。

野战帐篷医院系统影像诊断模块设计

目的:设计一种可快速手动拆装的箱仪一体化影像诊断模块,以解决现役野战帐篷医院系统影像装备存在的体积大、质量重、携行性差、配套设施缺乏、防护性能差等问题。方法:根据野战帐篷医院系统影像诊断勤务需求,采用箱仪一体化、模块化、配套集成、缓冲隔振等技术,利用系统建模、结构仿真和计算机辅助设计(computer aided design,CAD)等方法,完成X线模块的整机结构、立位及卧位摄片装置以及防护装置的设计。结果:影像诊断模块具备对伤病员实施数字摄影、数字诊断、出具诊断报告等功能,设计的立位胸片架和卧位床满足不同体位摄片要求,设计的防护单元解决了战时放射诊断的防护难题。结论:影像诊断模块连续摄片能力强、拆装方便、配套设施全、防护性能突出,可完全满足野战帐篷医院系统伤病员影像诊断需求,对于提高批量伤员影像诊断通过率及检查效率具有重要作用。

生物特征识别技术及其在军事领域中的应用

对生物特征识别技术的定义进行了概括叙述,介绍了手部、面部及其他生理特征与行为特征识别几种重要的生物特征识别技术,阐述了衡量生物特征识别技术的性能指标,分析了生物特征识别技术在国内外军事领域的应用。指出了实现活体检测,与无线视频识别技术等融合,实现高通量、高精准、快识别、多机制的复合识别技术,提高安全性是未来生物特征识别技术的发展方向。