电子类实训课程“项目驱动+混合”模式课程思政实施路径研究——以电子创新设计与实践课程为例

为落实所有课程作为学生思想政治培育的责任田,在电子类实训课中探索课程思政实施的路径。通过在教学目标中加入思政目标,对传统的电子实训课教学模式进行“项目驱动+ 混合”模式改革,深度挖掘电子类实训课程中的特色思政元素,同时对课程思政的实施路径进行多维度探索,将电子实训技能培养过程打造为塑造学生思想的土壤和载体。

驾驶人疲劳监测预警技术研究与应用综述

基于各种物理传感器的疲劳驾驶监测预警技术(DFMP),是交通安全领域的研究重点。这类技术主要包括基于驾驶人生理特征、车辆运行状态以及驾驶人行为特征的疲劳监测。分析论述各种疲劳监测技术的研究现状与进展、优缺点以及应用状况,介绍目前世界上常用的疲劳监测系统。通过分析比较得出:车道偏离监测、车辆运动参数监测、基于人眼、头部运动以及面部状态的疲劳监测等是目前的热点研究方向;系统软硬件的提升、基于机器视觉的多传感器多参数信息融合等是疲劳监测技术重要的发展趋势;更强的实时性、准确性和鲁棒性是疲劳监测技术的发展目标。

驾驶人注意力分散的图像检测与分级预警

针对当前驾驶人注意力分散(DAD)图像检测的研究中,眼睛、嘴唇等目标易受到光照与遮挡的干扰,头部姿态模型的鲁棒性与准确性不易保证的问题,提出基于鼻孔图像识别的注意力区域识别方法与DAD层级预警.首先建立基于BF-SSR光照均衡法的Adaboost-肤色模型来识别驾驶人脸区域,在此范围内根据色度、面积与圆度的聚类特征来检测鼻孔,依据成像面上的鼻孔坐标变化来建立头部俯仰与横摆姿态模型,并解决头部平动时的参数初始化问题;然后定义头部横摆角、俯仰角、鼻孔中心坐标偏移量作为特征向量集,建立注意力区域的SVM分类模型;最后根据注意力偏离的时长、分配比例以及偏离的必要性建立DAD分级预警.实验结果表明,该方法对光照、眼镜、头部运动等干扰的鲁棒性好,头部横摆与俯仰姿态的平均误差为5.5°和4.9°,SVM对驾驶人注意力区域的分类准确率为85.8%,DAD预警准确率为85.4%.

融合车尾边缘特征的前车识别与纵向车距检测

以提升车辆主动安全、减少纵向碰撞事故为目标,提出了一种基于车尾边缘特征信息的前车识别方法与基于单目视觉的纵向车距检测方法。有别于传统算法利用全局边缘特征或灰度纹理特征来识别前车,该算法首先依据路面灰度分布特性来分割车底阴影,再利用车尾水平与竖直边缘的分布特性建立前车ROI,进一步利用竖直边缘的对称强度验证车辆身份。根据摄像机的小孔成像原理建立纵向车距测量模型,避免了复杂的内外部参数标定。道路试验表明,算法对车辆的平均识别率达到88.5%,纵向车距检测的平均相对误差小于3%,能够实现的有效测距范围为(6.9~78.3)m,其精度与运行速度可以满足实际驾驶中的纵向车距检测。

面向复杂道路环境的车道线快速检测方法

车道线检测时容易受到路面环境的干扰、检测准确度与实时性不易保证。为此,提出了基于稀疏网格和动态特征窗口(DFW)的车道线检测方法。首先在道路区域建立了稀疏网格区域,然后提取了网格上的车道线灰度信息,大幅度排除了冗余像素。利用车道线的方向特性,提出了对称性六向梯度边缘检测方法,进而采用椭圆膨胀元素建立了车道线DFW。利用车道线方向和长度的显著特征,提取了车道线特征边缘并对其进行了Hough直线拟合。在多样性的道路环境中进行了算法测试,讨论了不同分辨率图像的车道线检测耗时。试验表明:提出的算法简单、快速,可以有效排除各类路面干扰像素,能够鲁棒、准识别多种路面环境中的车道线。

直齿轮啮合疲劳强度的有限元仿真与失效分析

齿轮啮合疲劳强度的理论计算和虚拟仿真均与实际啮合情况存在偏差,两者的精度值得讨论.首先在UG环境下建立标准渐开线直齿轮模型,再运用UG有限元工具对轮齿进行了齿根弯曲疲劳强度与齿面接触疲劳强度的力学仿真,最后对虚拟仿真与理论算法的结果进行了比较分析.结果表明:齿根弯曲应力和齿面接触应力分布图符合理论推断,但理论计算忽略了轮齿受到的径向压应力,有限元仿真的边界载荷条件更为真实,但结果应当引入载荷因数K.本文在同一软件环境中实现了齿轮的CAD与CAE,为齿轮的建模、仿真提供了设计参考与误差分析的思路,有助于提高齿轮设计的效率和质量.

换道辅助系统中基于可调向滤波器的车道线分类检测

车道线识别与分类是车辆换道辅助系统(LCAS)中的一项关键研究内容,其中如何对不同类型车道线准确分类是一类难点问题。提出一种基于可调向滤波器的车道线识别方法;并提出基于时空窗口灰度特性统计的虚、实车道线分类方法。首先对YCbCr色彩空间中的路面信息进行窗口采样,通过建立灰度高斯分布模型提取路面区域。在此区域内设计可调向滤波器进行车道线边缘滤波;并通过梯度方向直方图对滤波器方向角θ进行初始化。提出一种灰度累加策略以降低由光照变化引起的车道线区域灰度漂移,根据车道线Hough直线模型设置动态车道线ROI,最终建立基于时间窗口内ROI灰度均值统计的虚、实车道线分类。高速公路实验证明:虚、实车道线分类准确率分别达到88.5%和90.3%,算法在克服路面环境与白天光照的干扰方面具有鲁棒性。研究对优化换道预警策略、提升LCAS的安全性与智能化水平具有理论意义。

UG环境下内燃机配气机构的运动仿真

针对内燃机配气凸轮机构的工作要求,在UG NX4平台上绘制凸轮轮廓曲线,建立了机构虚拟样机模型.在Scenario For Motion模块中运用ADAMS实现了机构运动仿真,得到内燃机气门运动的位移、速度和加速度曲线,其最大开隙、柔性冲击等机构运动特性满足理论的运动学要求.仿真结果能够反馈至CAD模块修改和完善凸轮机构几何参数与装配关系等.该方法能够迅速实现复杂机构的优化设计,为虚拟样机的开发及其运动学和动力学的研究做出了有益的探索.

汽车驱动桥壳液压胀形试验的失效研究

对0.75t汽车桥壳进行了液压胀形试验,分析了管件胀形的两种失效形式:胀裂和起皱。通过管件胀裂实验数据绘制出胀形极限图,并得到胀形系数和轴向应变之间存在线性比例关系Kr=l+δ-1.72ε2,揭示了管件材料的固有属性与外界加载条件对成形共同起着决定性作用。管件胀形中的起皱行为分为有益皱纹和有害皱纹。前者作为一种预成形方法能够为进一步成形聚集材料,管件成形的界限可得到扩大。

非约束条件下驾驶人眼睛检测与跟踪方法研究

为了抑制驾驶人头部姿态与眼球运动等非约束条件对眼睛检测的干扰,文中提出了一种基于合成模板匹配、融合Cam Shift与Kalman滤波的人眼检测与跟踪算法。将驾驶人左、右眼睛样本人工合成模板对眼睛区域进行匹配检测,采用基于差值平方和算法的相似度度量方法验证眼睛身份。通过眼睛颜色直方图反投影生成灰度概率分布图像,基于Cam Shift算法计算眼睛跟踪窗口的位置和大小,采用Kalman滤波预测眼睛区域位置,有效解决了驾驶人头部转动、眨眼等动作的干扰问题。实车试验结果表明:该算法对驾驶人人眼的平均识别率达到94.3%,平均耗时为22.8 ms,能够较好的兼顾驾驶人人眼跟踪的准确性、鲁棒性与实时性。

对置凸轮-活塞式内燃机的机构运动仿真

介绍了对置凸轮-活塞式内燃机的工作原理并分析其工作特性,运用UG/Modeling/Assemblies建立了内燃机的运动虚拟样机,并运用UG/Animation/ADAMS进行了机构运动仿真,得到活塞运动的位移、速度和加速度曲线。模拟曲线能够体现机构的运动特性,基本满足理论要求。CAD与CAE相结合是一种高效、可靠的优化设计方法,对凸轮-活塞式内燃机的研究具有实际意义。

UG环境下齿轮弯曲强度的有限元仿真

通过理论计算能够得到齿轮齿根弯曲疲劳强度,但理论计算方法未考虑径向压应力对齿根弯曲强度的影响。在UG NX 2环境中建立标准渐开线圆柱直齿轮,在UG结构分析模块中对轮齿进行静态结构分析并得到应力分布图,仿真精度与解算器和网格划分关系密切。理论计算与虚拟仿真结果均满足许用应力要求。该方法在同一软件环境中实现了对象CAD与CAE的结合,能够辅助模型结构的优化设计,有助于提高设计效率和产品质量。

汽车桥壳液压胀形极限成形系数及胀裂判据

利用研制的集增压器、冲液器、滑动胀形模具于一体的超高压液压胀形装置,在普通液压机上进行汽车桥壳样件的液压胀形胀裂试验,绘制出液体胀形压力与管坯压缩量不同的匹配关系时(即不同加载路径)的胀形极限图,揭示出极限胀形系数与管坯轴向应变存在线性关系kr=1+δ5-1.72εz,并与材料断后伸长率δ5有关。给出管坯胀裂时的应变判据εn=δ5及应力判据σθ=2σb,即胀裂时管坯壁厚方向的应变等于材料的延伸率,环向应力等于材料拉伸强度的2倍。研究成果能为理论研究及工程应用提供依据。

基于三维不规则点云的地面分割算法

为解决智能车辆环境感知模块在地面分割过程中存在的分割不足和过度分割问题,提出了一种基于三维不规则点云的地面分割算法。首先,采用多标签的马尔科夫随机场理论构建极坐标系网格地图,根据网格单元的不同点云分布类型建立多种测量代价函数模型;然后,整合局部平滑性和斜坡假设,建立平滑性代价函数模型,保证网格间地面高度的不连续性;最后,利用环状置信传播算法进行多次消息传递,迭代估计每个网格单元内最大信任的地面高度值,实现地面点与非地面点的分割。通过对简单粗糙路面场景和复杂斜坡场景中采集的不规则点云数据集进行实验分析,验证了本文算法在不同环境下分割地面点与非地面点的准确性和鲁棒性。

驾驶人潜在危险预知能力评估系统研究

驾驶人潜在危险预知能力(APRP)对道路交通安全有重要影响,国内相关的理论研究及其训练系统相对滞后。首先,研究驾驶人APRP的内在机理与表现特征,建立评估驾驶人APRP的算法模型,其中评估指标为潜在危险的响应时间ti与识别准确度Yi这2个参量。最终,建立了一个基于真实交通场景视频数据库的APRP评估系统。APRP测试结果表明:新手驾驶人(ID)与熟练驾驶人(ED)在与交通事故的发生概率及其严重程度密切相关的ti与Yi这2个指标上存在显著差异。根据测试结果,讨论新手驾驶人与熟练驾驶人APRP存在差异的原因,同时验证APRP评估指标与算法模型的合理性与有效性。APRP评估体系可应用于驾驶人的主动安全意识教育与训练,用以提高驾驶人的安全意识与驾驶能力。

驾驶人视觉分心与认知分心研究综述

驾驶分心与交通事故有高度相关性。为探索驾驶分心对驾驶行为的影响及其影响方式,系统梳理国内外相关研究内容。首先介绍视觉分心和认知分心对驾驶行为影响方式的区别,归纳分心时视觉行为与操作行为的相关性;然后对比分析视觉分心、认知分心和结合分心对驾驶安全性的作用强度;最后论述驾驶分心研究目前存在的问题以及今后的研究方向。分析结果表明,驾驶分心严重威胁驾驶安全。视觉和操作行为特性是研究分心的主要对象,而不同类型驾驶分心的视觉和操作行为敏感度指标研究还处于初级阶段。3类驾驶分心的区别可为分心的检测和识别提供理论依据,目前对3类分心任务的评级尚未完善,大多数研究采取的强制分心任务与实际驾驶过程之间是否存在差异,能否得出理想的结论仍有待深入研究。

基于动态匹配模型的驾驶人嘴部行为识别与分级预警

鉴于嘴部行为能够反映出驾驶人不同的精神状态,本文中提出了一种基于机器视觉的嘴部行为识别与精神状态预警方法。首先采用改进的高斯混合模型进行光照自适应的唇色分割。然后在嘴唇区域内建立了基于灰度能量角点的嘴唇动态匹配模型,用于描述嘴部特征并提取动作参数。最终建立了嘴部行为的判别模式,实现了驾驶人精神状态的分级预警。实验结果表明,动态匹配模型具有较高的嘴部特征匹配精度和动作适应能力。算法能够有效检测"闭嘴"、"说话"和"打哈欠"行为,分心预警和疲劳预警的监测精度分别为85.8%和92.9%。

利用运动仿真实现内燃机配气凸轮机构的优化设计

根据内燃机配气凸轮机构的运动要求,在UG NX4平台上绘制凸轮的轮廓曲线并进行装配,运用Scenario For Motion模块结合ADAMS进行凸轮机构运动仿真并进行分析,得到凸轮顶杆的位移、速度和加速度曲线。模拟结果可以反馈到CAD模块中对凸轮形状进行修改,最终模拟曲线基本满足理论要求。该方法实现了配气机构CAD与CAE的有机结合,为产品的快速优化设计做出了有益的探索。

基于啮合要求的面齿轮拓扑修形齿面主动设计

提出了基于啮合性能要求的面齿轮拓扑齿面主动设计方法,研究了齿廓和齿向拓扑修形构建包含啮合性能信息拓扑齿面的过程.通过沿接触路径预置传动误差函数,改变虚拟加工的滚比,构造沿齿廓拓扑修形齿面;以面齿轮理论齿面为基准,建立沿接触线拓扑修形的数学模型,通过预置接触椭圆长轴,构造沿齿向的拓扑修形曲面;将齿向拓扑修形曲面沿法线叠加到齿廓拓扑修形齿面上,最终得到包含啮合性能参数的面齿轮双向修形拓扑齿面.应用两实例的仿真设计,验证了面齿轮拓扑齿面主动设计过程和拓扑齿面几何形状构造的正确性.

UG环境下内燃机配气机构动力学模型的建立与仿真

针对内燃机配气机构的工作要求,得到气门的运动规律并建立多体动力学的设计模型.在UG平台上建立凸轮轮廓曲线并建立机构虚拟样机.在NX/Motion Simulation模块中运用ADAMS实现了机构运动仿真,得到内燃机进气门的位移、速度和加速度运动曲线等动态机构运动特性.运动仿真的结果能够反馈至CAD模块并修改和完善配气机构几何尺寸与装配关系等.