水面无人艇单目视觉伺服自主控制研究综述

单目视觉伺服采用相机模仿人眼视觉功能,感知周围环境和测量运动状态,是提高无人艇航行感知与控制自主性的重要手段。首先,从基本原理出发,简述视觉伺服技术分类、相机透视投影原理和无人艇运动数学模型,为文献综述分析提供框架基础。然后,根据任务复杂度,依次综述单目视觉伺服在无人艇航向控制、镇定控制、轨迹跟踪控制和集群控制等典型应用场景下的研究进展和挑战。最后,系统性地总结无人艇单目视觉伺服自主控制的潜在研究方向和发展趋势。

欠驱动无人船全局轨迹规划方法研究

针对大范围水域内传统全局轨迹规划算法收敛速度慢的问题,提出了基于高效收敛随机树与样条插值的欠驱动无人船全局轨迹规划方法。首先,引入目标区域偏置采样、动态步长扩展以及双向搜索策略,显著缩短渐近最优航路点的规划时间。其次,采用B样条插值技术拟合以上航路点,生成一条参数化路径,再利用期望速度与参数导数得到平滑轨迹,便于无人船跟踪。最后,开展综合的仿真研究,结果表明该方法在收敛速度上明显优于传统轨迹规划方法,且在规划轨迹的引导下,无人船能够安全、稳定地航行。

欠驱动无人船单目视觉伺服镇定控制

[目的]针对全球定位系统拒止环境下的欠驱动无人船(USV)精准位姿镇定问题,提出一种基于单应性的欠驱动无人船单目视觉伺服镇定控制方法。[方法]借助单应性分解技术,直接从当前图像和期望图像中重构出具有未知尺度因子的位姿误差,可完全摆脱相机外部参数标定和目标物先验信息;针对欠驱动约束,在连续时变输出反馈控制器中引入基于持续激励艏摇角的周期函数,使得欠驱动无人船能够在图像深度、运动速度、模型参数均未知的情况下实现镇定控制。[结果]在李雅普诺夫理论框架下,采用芭芭拉引理严格证明了欠驱动无人船视觉伺服闭环控制系统的渐近稳定性。[结论]仅采用船载单目相机,所提出的视觉伺服策略能够确保欠驱动无人船实现精准位姿镇定,为海上接驳对接、靠离泊、动力定位等实际需求提供重要技术支撑。

硫酸盐-氯盐侵蚀对充填体稳定性的影响试验研究

为了研究充填体在矿井水影响下的稳定性,制备了硫酸盐-氯盐复合盐溶液来模拟矿井水的侵蚀效应;同时,考虑到不同胶结料中石灰石含量的不同,还研究了富含不同石灰石含量的充填体试件在不同侵蚀溶液中的稳定性;将养护好的试件分别浸泡在硫酸盐、硫酸盐-氯盐溶液中进行为期24个月的外观观察、质量测量和抗压强度测试。试验结果表明:浸泡在不同盐溶液中的试样出现劣化迹象的时间均发生在5个月以后;试样中石灰石含量越高越容易受到硫酸盐的侵蚀;同时还发现硫酸盐和氯盐同时存在时,氯盐可以阻止硫酸盐对充填体试样的侵蚀,进而极大程度地减缓充填体的劣化程度。

Graphene nanosheets decorated with Pd,Pt,Au,and Ag nanoparticles:Synthesis,characterization,and catalysis applications

We report that noble metal nanopartcles (Pd, Pt, Au, and Ag) decorated-graphene nanosheets can be synthesized with the template of graphene oxide by a one-pot solution-based method. The resulting hybrid materials are characterized by transmission electronic microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, scanning electronic microscopy, atomic force microscopy, X-ray diffraction, and Raman spectroscopy, which demonstrate that the metal nanoparticles have been uniformly deposited on the surfaces of graphene nanosheets. Our results in turn verify that the carboxylic groups of graphene oxide are statistically distributed on its whole sheet surface rather than just at its edges. The graphene-metal nanohybrids can be used as catalysts in the reduction of potassium hexacyanoferrate(Ⅲ) with NaBH4 in aqueous solution. Our results suggest that graphene is a superior substrate to support metals for applications in the heterogeneous catalysis.