自转旋翼无人机的起飞控制研究

以某型自转旋翼无人机作为研究对象,针对自转旋翼无人机起飞过程中的难点,开展自转旋翼无人机的自主起飞控制策略研究,将起飞过程划分为预旋、三轮滑跑、两轮滑跑、离地爬升等多个阶段,并设计各过程的纵向与横侧向控制回路。通过综合仿真实验,验证了所设计控制策略的可靠性与可行性。

具有紧支撑的非张量积形式二维小波有限元

分析论述了构造非张量积形式二维Daubechies小波的几条定理,在此基础上着重构造了具有紧支撑的非张量积形式二维小波,随后用具有紧支撑的非张量积二维小波有限元去解弹性薄板挠度问题,给出了误差阶,最后列举了一个数值例子·

头眼运动研究方法及进展

眼睛是外界信息进入人脑的主要通道,眼睛的运动通常受头部运动的影响,头部运动会带动眼部运动.文中介绍了国际上流行的头眼运动设备,并简要概述了一种基于头眼一体化的测量系统;总结了国内外对眼部运动、头部运动研究的发展和方向,对头眼协调运动进行了阐述.详细分析并对比了头部运动的两种研究方法基于统计的头部姿态检测方法和基于注册跟踪的头部姿态检测方法;着重分析了近年来眼部运动在各个领域的应用及方法,证明了基于点Hough变换的瞳孔中心快速定位方法的可行性;并阐述了头眼协调运动的概念和方法.最后对头眼运动研究进行总结与展望.

最小支集样条小波插值函数当N=10的误差分析

讨论了当N=10时4阶(3次)B样条N4(x)对应的最小支集样条小波插值函数SΨ4(x)的影响,得到了当端点t0与t10处分别存在误差ε′0与ε′10点一阶导数和各分点存在误差时对SΨ4(t)=SΨ4(t+3.5)=SΨ4(x),详见文中式(15)～(17))的系数的改变量最大不超时,WΨ4(t)(其中WΨ4(t)的函数值、一阶导数值及二阶导数值过4.5h(|ε′0|+|ε′10|),在各分点ti/2,(i=0,1,…,20)处WΨ4的改变量最大分别不超过3.15h(|ε′0|+|ε′10|)、0.36(|ε′0|+|ε′10|)、144.23(|ε′0|+|ε′10|)/h;而当(t)的系数的改变量最大不超过各分点ti/2,(i=0,1,…,20)存在误差εi/2,(i=0,1,…,20)时WΨ4{|εi/2|}),在各分点ti/2,(0,1,…,20)处WΨ4(t)的函数值、一阶导数值及二阶导189.8ε(其中ε=max0≤i≤20数值的改变量最大分别不超过132.86ε、394.78ε/h、6077.40ε/h2.

基于学习因子自适应改变的粒子群算法研究

标准粒子群算法的学习因子是固定值,但是研究发现这种取法却并不合适,会影响到算法的性能.本文通过研究得到以下结论:为了保证粒子群算法搜索到更广阔的空间以及粒子的收敛性,不管是调整单个学习因子还是两个同时调整,学习因子c1对应的函数都应该先凹后凸,而c2对应的函数应该先凸后凹;绝大多数情况下两个因子一起调整会比只调整一个要好;两种调整策略同样都是c1对应的函数先凹后凸、而c2对应的函数先凸后凹的情况时,非对称性调整优于对称性调整.

伪微分算子作用下小波变换中的误差分析

通过对文献[1,2]的研究,在常系数伪微分算子作用下的小波变换中,得到一些新的结论。

一种视线方向的三维估计方法

为了得到高性能的视线方向,论文提出了一种基于双摄像机和双光源的三维视线估计方法,以克服自然头动较大情况下视线的估计准确性。论文提出了一种完全依靠空间几何计算实现用户视线落点运算的方法。首先对摄像机进行标定,然后利用已标定的摄像机再对显示器屏幕和光源的三维位置进行标定;由于角膜曲率中心和瞳孔中心在同光轴上,所以通过计算得到角膜曲率中心和虚瞳孔中心来确定光轴的空间方向;其次确定视轴,论文没有直接估计光轴和视轴偏差角Kappa,而是通过标定一个3*3的旋转矩阵M间接求得光轴和视轴的关系,以此确定视轴方向;最后通过计算得到视轴与屏幕的交点,即注视点。

粒子滤波和卡尔曼滤波组合的瞳孔跟踪方法

由于瞳孔目标运动的非线性非高斯性,但是粒子滤波(Kalman Filter)瞳孔跟踪算法能够很好地解决非线性非高斯问题,卡尔曼滤波(Particle Filter)算法是对瞳孔目标状态的最优估计。将粒子滤波算法和卡尔曼滤波算法组合可以获得更为精确的瞳孔跟踪结果。粒子滤波的结果作为卡尔曼滤波的观测值,并且根据粒子滤波的跟踪结果确定卡尔曼滤波的转换矩阵,最终达到理想的瞳孔目标跟踪性能。

一种基于粒子滤波的瞳孔跟踪方法

视线追踪技术越来越受到国内外的重视,成为许多学科的研究热点。而其中瞳孔跟踪这一环节相当重要。粒子滤波(Particle Filter)作为处理非线性非高斯系统滤波问题的主要手段,克服了卡尔曼滤波(Kalman Filter)的缺陷,它对系统的过程噪声和观测噪声没有分布限制。而SIR(Sequential Importance Resampling)的采样方法能很好地消除传统粒子滤波方法中的粒子退化现象。论文应用基于SIR的粒子滤波方法跟踪瞳孔,实验证明该方法能够较为准确地实时跟踪瞳孔,有较高的研究和应用价值。

基于光流场的动态目标分割

采用光流法结合基于小波变换的像素级图像融合算法,研究了一种动态目标分割方法。光流场可以看作是带有灰度的像素点在图像平面运动产生的瞬时速度场,算法先以光流法计算出的动态目标瞬时速度场的水平速度分量和垂直速度分量作为初始信息,再利用基于小波变换的融合算法获得动态目标的初始分割,最后对初始分割结果进行图像去噪和图像增强,并最终获得清楚的分割图。实验证明,该方法能够产生良好的目标分割效果。

基于词袋模型的医学图像分割

为了提高医学图像分割的准确性,从医学图像的特征出发,提出了一种利用词袋模型配合滑动窗口提取像素点特征的分割方法.通过引入词袋模型,建立分类的视觉词典,分别生成肝脏区域词典和背景区域词典,进而组合得到最终的联合视觉词典,利用滑动窗口等提取像素点的基于词典表达的特征,对词袋模型的图像分割方法进行了优化.通过对腹部CT图像的肝脏和肝癌病灶分割实验,结果表明算法分割结果接近于医生手工分割结果,分割精度较高且具有效性.DICE等系数进一步证实算法的有效性.

一种基于拟蒙特卡罗法的骨干粒子群改进算法

针对骨干粒子群算法因受粒子初始化位置分布不均影响易陷入局部最优的问题,提出一种基于拟蒙特卡罗法的初始化策略,用以确保粒子初始位置在搜索空间内保持随机分布,从而有效提升骨干粒子群算法的搜索能力.仿真实验表明:与经典骨干粒子群算法相比,采用拟蒙特卡罗法进行初始化的改进算法搜索能力有所增强,问题求解精度有明显提升.

飞翼无人机复合连续非奇异终端滑模姿态跟踪容错控制

本文针对受多源干扰和舵面故障影响的飞翼无人机系统姿态跟踪控制问题进行研究,提出了一种基于高阶滑模观测器的复合连续非奇异终端滑模主动抗干扰容错控制算法,在实现姿态跟踪误差有限时间收敛的同时,保证了控制量的连续.并且针对控制力矩的具体实现问题,文章结合飞翼无人机气动舵面冗余特性,给出了基于加权伪逆算法的舵面分配方案,该方案在满足舵面约束的情况下,保证了舵面偏转角度的最优.仿真结果表明,所提控制方案显著提升了飞翼无人机姿态跟踪精度和跟踪误差的收敛速度,并且保证了所有舵面满足偏角约束.

EEG、视觉注视融合的MHA LSTM神经网络飞行员注意力分析研究

为提高飞行员注意力检测准确性、及时性,文中提出一种融合EEG与视觉注视的注意力分析方法。文中以飞行训练实验数据为基础,建立了一种以飞行效果评估与反应时测试融合的注意力评估方法,以此为参考对视觉注视、EEG数据进行分割、筛选制作成数据样本,构建EEG、视觉注视数据集。建立MHA LSTM网络模型对融合EEG、视觉注视的多通道数据进行分类分析。实验表明,网络模型平均准确率达到93.56%,比LSTM模型准确率提升了4.6%,可见文中方法在检测性能上具有明显提高。

基于传感器网络的时延补偿分布式状态估计

提出一种基于传感器网络的分布式状态估计算法,用于具有随机传输时延的网络化系统。为了节省通信带宽,引入了自适应概率量化机制。考虑随机传输时延的存在,利用缓存器中的数据设计了改进的无迹卡尔曼滤波(UKF)算法进行时延补偿。在局部估计完成后,利用快速协方差交叉方法进行融合估计,以获取更加精确的状态估计。此外,还分析了融合估计误差的有界性。最后通过数值模拟算例验证了所提算法的有效性。

基于手部关键点和肤色的手势识别

基于传统的手部轮廓特征提取不能应对飞行模拟环境下的脸部肤色、遮挡、光照影响,以及传统的傅里叶描述子特征容易受到背景、手的姿态变化,且对手势描述能力有限等问题,对传统的手部分割和特征提取方法改进.本文首先对采集的数据集进行肤色处理,然后结合调用的手部关键点模型检测出手部22个特征点,采用八向种子填充算法进行图像分割.接着对手部轮廓和关键点连接骨架进行傅里叶描述子算法特征提取,最后通过支持向量机算法对提取的手势特征数据集进行训练、识别.实验结果表明,本文方法具有较好的手部分割,特征提取不易受到背景、手的姿态变化的影响,能够很好地应对在飞行模拟环境下的复杂背景下的干扰,识别准确率能够达到98%.本文研究在传统的手势识别算法中有一定的提高作用,在手部交互技术领域有很重要的应用价值.

新工科大学数学科教融合教学模式探索与实践

在新工科背景下,针对目前工科数学教学面临的理论与实践严重脱节的这一问题,以线性代数中特征向量的计算为例,结合最新科研成果,对大学数学教学模式创新进行了深入探索,提出了科教融合的大学数学教学新模式,为新工科大学数学教学模式改革提供一条新思路。通过教学实践证明,科研育人理念可以为课堂教学注入新的活力,激发学生学习的积极性,实现学以致用的教学目的。

Fourier谱方法求解二维波动方程及动态仿真多列波的干涉现象

本文主要介绍了Fourier谱求解二维波动方程及动态仿真多列波的干涉实验现象。该研究有助于探究海洋工程的海水涨潮实验、球面波全息干涉呈像、以及地震波相互干涉后的损坏强度探测等细节化仿真实验。Fourier谱方法主要是通过快速Fourier变换(FFT),使得待求解方程转换到频率域上,借用降阶的思想将PDE问题简化为ODE方程组,再使用变步长的龙格库塔算法(Runge-Kutta)求解该微分方程组,然后使用Fourier逆变换(IFFT)将之还原到原来的空间域。通过与传统的有限元、有限差分等数值方法进行比较,得到结论:Fourier谱在逼近二维波动方程方面具有求解时间短、收敛快、占用内存少、光滑性更好等特点;从原理上讲,该方法在求解周期性的PDE问题方面更具有优势,FFT在方域上的计算复杂度为O(N2 logN),这也是计算快的原因;此外,根据波的性质可知,波的传播快慢与初边值条件,还有传播介质密切相关。本文给出了FFT结合Runge-Kutta算法动态仿真二维弹性波的求解步骤,以及误差分析理论,也揭示了波的动态叠加与传播原理,为波的求解和应用提供了重要参考。

利用绿色荧光蛋白标记产肠毒素大肠杆菌F4ac

利用电击转化法将表达绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)的原核表达载体pTurboGFP-B转化到产肠毒素大肠杆菌(enterotoxigenic Escherichia coli,ETEC)F4ac中,获得表达绿色荧光的菌株ETEC F4ac-GFP。聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)结果显示,转化菌株表达绿色荧光蛋白编码基因,且可以在蓝光仪和荧光显微镜下清晰地观察到转化菌株发出绿色荧光;将ETEC F4ac-GFP与IPEC-J2细胞系进行体外粘附试验,在细胞水平验证了转化菌株荧光表达的稳定性与可靠性,且ETEC F4ac导入荧光质粒后不改变其对宿主细胞的胞粘附能力。CCK-8(Cell Counting Kit-8)和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果表明,ETEC F4ac导入荧光质粒后不改变其对宿主细胞的毒力。本研究为深入探究ETEC F4ac致病机理提供了工具菌株。

线上线下混合实训模式探索与实践——以理科创新思维实训为例

为了推进创新创业教育,提高学生的理科创新思维能力,在理科创新思维实训课程教学中,尝试实行了线上线下混合实训模式。通过线上思维训练和理科方法学习,线下对实际现象描述组成的开放性选题进行了综合能力训练,达到了理科创新思维实训课程的目标,激发了学生观察现象、探索问题的潜力,提高了学生的理科创新思维能力,引导了学生利用理科创新思维能力去分析解决实际问题。