新冠肺炎疫情政策干预下群体虚拟轨迹时空模式差异性研究

轨迹时空模式的研究,对于突发公共安全事件监测及政策制定评估具有重要意义。目前大量的研究仅分析了物理轨迹时空模式变化,尚缺乏从群体虚拟轨迹的视角,分析其与物理轨迹的关联性和差异性。因此,本研究选取美国10个大型样本城市作为研究对象,以OSM网络地图作为虚拟空间,利用地图瓦片访问频率构建群体虚拟轨迹,与物理轨迹对比分析居家令干预政策实施前后时空分布、时空衰减和空间要素偏好的变化。结果表明:(1)城市中群体虚拟轨迹访问频率具有一致的中心边缘空间结构,但新冠肺炎疫情导致城市中心吸引力明显减弱;干预政策实施后,群体虚拟轨迹不同空间要素访问频率相比疫情前平均下降67.84%,且不同空间要素同步下降,仅在部分区域中对医疗设施的访问频率增加,谷歌移动指数代表的物理轨迹平均下降48.05%,仅居住场所增长22.15%。(2)物理轨迹访问频率变化与干预政策时间一致,然而虚拟空间中群体提前一周左右已经进入居家管制的活动模式。研究成果表明群体虚拟轨迹相比物理轨迹对于干预政策响应时间更早、时空衰减更大,为突发公共安全事件监测及政策制定评估提供了新途径。

一种面向连续查询的虚拟轨迹隐私保护方法

随着全球移动定位设备的普及和网络通信技术的发展,催生出基于位置服务的应用(LBS)。享受LBS带来的便利服务的同时,用户的位置轨迹隐私保护受到严峻考验。现有的位置隐私保护方法大多针对用户单次查询设计,不能适用于连续查询;且匿名效果不佳。提出了一种采用中心服务器结构的假轨迹匿名方案,通过持续选择匿名区域内长时间所在的移动用户生成假位置点,构成虚拟轨迹的方式来混淆攻击者的判断,从而达到保护用户轨迹隐私的目的。仿真实验结果表明方法有效可行。

用虚拟轨迹投影法实现喷涂机器人喷枪轨迹

通过对喷涂机器人离线编程技术、喷枪轨迹实现的关键因素和目前各种CAD软件中通用的STL格式数据文件的研究,将STL数据文件中每个小三角形的法向矢量进行拓展,从而能够动态确定喷枪作业时的喷涂方向,主要介绍了一种基于STL数据文件来实现喷涂机器人喷枪轨迹的方法——虚拟轨迹投影法,并利用Visual C++6.0和OpenGL技术对喷枪轨迹的实现进行仿真,最后以车门为实例进行了验证.

位置隐私保护的虚拟轨迹填充算法

针对位置隐私保护中路网环境和欧氏空间环境对移动对象不同的约束限制,提出一种适用于这两类不同空间约束特点的虚拟轨迹填充算法。该算法接管了用户与位置服务提供者之间的交互,并构建了虚拟用户轨迹对真实轨迹进行混淆填充,从而实现了真实轨迹的隐藏和保护。首先,对目标区域进行分区和汇聚点提取;随后,以汇聚点为基础进行轨迹分段和虚拟轨迹的生成;最后,通过构建时序预置算法和轨迹混淆填充算法实现了虚拟轨迹的合理分布,增加了将轨迹信息关联到特定目标对象的难度。实验结果表明,所提算法能够在每用户15次以内的填充后将位置隐私披露风险概率从60%下降并稳定在10%左右,轨迹隐私披露概率从50%下降并稳定在6%左右,能达到较好的位置隐私保护的效果。

位置隐私保护中基于虚拟轨迹的用户协作伪装

提出位置隐私保护中基于虚拟轨迹的用户协作伪装算法(VTPP)。该算法不依赖可信第三方代理,通过用户节点的自组织通信,生成节点虚拟轨迹,进行用户的协作,形成凸多边形伪装区域来保护用户的位置隐私,从而提高了位置伪装的质量和查询结果的准确性。仿真结果表明,该算法能够在不可信的环境下较好地保护位置隐私,匿名成功率较高,系统平均响应时间较短。

基于新型虚拟轨迹密码体系结构设计与研究

近年来,随着互联网技术的快速发展,网络信息安全问题越来越受到人们的重视。在信息传输过程中,大量敏感信息容易被窃取或篡改,因此信息传输之前需对信息进行加密。基于此,设计了一种新型虚拟轨迹密码系统,结合Android系统技术特点,完成码盘结构设计和解决码盘中码基的随机生成问题,利用混沌加密算法中随机生成的序列进行加密和解密,生成一个不断变化的随机参考图形码盘作为辅助记忆手段。该系统突破了传统记忆字符的方法,使密码记忆变得更加轻松容易。

面向海流扰动和通信时延的欠驱动AUV编队跟踪控制

由欠驱动自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)编队组成的水下探测阵列具有响应快、机动性好、智能化程度高的特点。针对无速度信息传输的多AUV在海流和时延复合扰动下的编队控制问题,提出一种虚拟轨迹、轨迹预测、自适应反演滑模控制技术相结合的编队控制方法。使用领航者的位置信息和期望队形得到跟随者的参考轨迹,并引入虚拟轨迹使其与跟随者参考轨迹有限时间重合,从而得到跟随者的期望位置和速度。在此基础上,使用最小二乘法拟合轨迹曲线进行时延补偿,并通过自适应反演滑模控制技术完成海流干扰下的编队轨迹跟踪。理论分析和仿真结果表明,新方法具有可行性和有效性。

基于虚拟行车轨迹的高速公路安全评价

主要研究在驾驶模拟器上建成相关道路的虚拟场景,通过驾驶员在驾驶模拟器上驾驶试验,获取道路沿线的行车轨迹,然后以行驶轨迹的每百米均方差作为基础,结合工程实例,对道路的安全性进行分析。

合作机器人轨迹规划及实验研究

为实现合作机器人(Cobot)的虚拟轨迹控制,提出了基于操作力的轨迹规划方法;根据操作力、期望轨迹和Cobot末端当前位置,对Cobot进行了轨迹规划,建立了Cobot的轨迹规划模型,并对Cobot跟踪直线和圆弧轨迹进行了实验研究。结果表明,基于操作力的轨迹规划方法能在人机合作的条件下使Cobot跟踪期望轨迹,且操作力的大小不影响Cobot的运动轨迹,Cobot的运动速度随着操作力的增加而增大,符合人机合作要求。基于操作力的轨迹规划模型可应用于外科手术、物料搬运和零件装配的人机合作机器人中。

机器人虚拟TCP的设置及其在加工中的应用

针对机器人末端抓持工件时,无法利用生成在工件上的轮廓点进行去毛边加工的问题,对机器人末端抓持工件在工具固定的情况下去毛边加工的方法进行研究,提出在确定工件加工轮廓与机器人末端TCP的固定位姿关系之后,将固定在机器人工作空间中的工具上一点设置为虚拟TCP,以该虚拟TCP为基准,将附着于机器人末端工件上的加工轮廓点映射成机器人工作空间中的虚拟轨迹点的方法。在给出工件上轨迹点与虚拟轨迹点的映射关系,完成虚拟TCP以及机器人末端TCP设置的基础上,在Fanuc机器人仿真软件Robo Guide中对该方法进行了运动仿真验证后进行了加工,测量了其刀具进给量。实验结果表明:利用该方法对机器人夹持的工件进行去毛边加工,完全满足生产加工的精度要求。

中国中车成功研发全球首列虚拟轨道列车

一提到城市轨道交通,很多人就会联想到长长的轨道,有没有一种既保持像轨道列车大载客量优势,又不需要建造专有钢轨,还能像公交车灵活穿行的城市交通工具呢?答案是肯定的。2017年6月2日,由中车株洲电力机车研究所有限公司(以下简称中车株洲所)研制的一种名为'智能轨道快运系统(Autonomous rail Rapid Transit—ART)'(以下简称'智轨')的全新交通产品在株洲首次亮相。

基于虚拟艇引导的无人艇轨迹跟踪模型预测控制

针对无人艇在跟踪任务前期因位置偏差过大及约束存在而导致模型预测控制器(MPC)震荡问题,提出一种由虚拟无人艇引导的MPC控制策略,引用虚拟过渡轨迹代替实际无人艇的目标轨迹,并设计转换条件决定无人艇在执行过程中何时退出该虚拟引导策略。为解决MPC稳定性问题,基于准无限模型预测控制理论,在MPC设计中添加终端惩罚函数,通过构造Lyapunov函数,证明了本文方法在有限时域内的稳定性。引入非线性干扰观测器对复杂海洋环境中的干扰进行观测,利用控制器对其进行补偿。圆形、正弦和直线三种工况的仿真实验验证了本文方法的有效性及准确性,可实现水面无人艇在复杂海洋环境下的轨迹跟踪控制。

人机工程在多编组铰接电车驾驶室设计中的应用

介绍多编组铰接电车的虚拟轨迹跟随控制功能,分析人机工程在驾驶室设计中的相关应用,为后续同类产品的设计提供参考。

基于单幅图像的轨检车位置校正方法研究

列车通常利用里程计实现连续定位,但其累积误差必须加以修正。由于轨检车无法利用传统方法校正里程计累积误差,本文提出一种利用地面标志图像进行轨检车位置定点校正方法。它利用安装在轨检车顶部的相机获取相机前方的图像,通过地面标志在图像中的像素坐标计算它到相机的距离,然后由该距离和事先存储的地面标志实际位置计算轨检车位置。本文首先分析利用单幅图像进行物体定位的三维模型,并将三维模型进行一维简化,推导沿轨道延伸方向的一维定位模型和误差方程。提出基于虚拟轨迹的轨旁标志图像快速定位方法,使得整幅图像的遍历搜索变为沿虚拟轨迹的线性搜索,提高了算法的实时性。动静态实验均表明,该方法定位精度能够达到0.25m以内,可以满足轨检车定点位置校正的精度要求。

欠驱动力合作机器人的驱动控制

根据合作机器人(Cobot)的特点和超越离合器的特性,提出基于双单向超越离合器的助力型关节机构,利用拉格朗日功能平衡法建立单向超越离合器的数学模型,推导关节机构的动力学模型,对欠驱动力关节机构的动力学特性进行仿真分析,提出基于操作力的轨迹控制策略,并利用微分几何原理建立Cobot虚拟轨迹控制模型。基于dSPACE半物理仿真平台对欠驱动力Cobot的轨迹控制进行试验。研究结果表明,欠驱动力Cobot样机可以跟踪期望轨迹,其助力型关节机构可以克服摩擦阻力,使操作轻便省力,满足欠驱动力Cobot的设计要求。

基于速度约束的五杆式人机合作机器人控制策略研究

提出了基于速度约束的机器人控制策略,该控制策略根据操作者的操作力、机器人轨迹偏差和当前速度,计算出控制量,实现对机器人末端轨迹的虚拟约束控制。对机器人利用该控制策略跟踪直线和圆弧两种轨迹的效果进行了仿真,结果表明该控制策略可以实现人机合作机器人对轨迹虚拟约束控制的要求。

五杆式人机合作机器人控制策略仿真研究

轨迹控制策略是人机合作机器人实现人机合作的重要条件。介绍了五杆Cobot的机构及其控制系统,提出了基于速度约束和位置约束的人机合作机器人轨迹控制策略,建立了相应的控制模型。两种控制策略均具有被动和约束的特征,主要区别是产生控制量的方法不同。利用MATLAB对两种控制策略跟踪直线和圆弧轨迹进行了仿真,结果表明,两种控制策略均可实现人机合作的要求,但位置约束控制策略轨迹约束精度更高一些。

合作机器人的关键技术及实验研究

为了使合作机器人(Cobot)在同一作业空间内与人直接进行物理合作,对Cobot的不完全约束关节机构和虚拟轨迹控制2项关键技术进行了建模及实验研究.建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构的模型及约束控制模型,并以五杆式Cobot为实验样机对关节机构的被动约束特性进行了实验验证.提出了基于操作力的轨迹规划方法,建立了轨迹规划模型,并对Cobot跟踪给定直线和圆弧轨迹进行了实验研究.研究结果表明,不完全约束关节机构具有被动特性,可以约束Cobot关节的运动状态;轨迹规划方法可以实现Cobot的轨迹控制.文中的研究成果经过进一步完善,可以应用到合作机器人系统,对完善人机合作技术、扩大机器人产业和提高机器人的作业水平等具有重要的实际意义.

合作机器人的关键技术及仿真研究

根据合作机器人(Cobot)与人合作的特点,对其不完全约束关节机构和虚拟轨迹控制两项关键技术进行了建模及仿真研究.建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构的模型,对该机构的被动约束特性进行了仿真分析.根据Cobot虚拟轨迹控制的原理,提出了基于操作力的虚拟轨迹控制方法,给出了Cobot跟踪给定轨迹的仿真结果.研究结果表明,不完全约束关节机构具有被动的特性,能够约束Cobot的运动;基于操作力的虚拟轨迹控制方法能使Cobot跟踪期望轨迹,满足人机合作的要求.研究Cobot的关键技术对我国开发机器人产品、改进人机合作技术等均具有重要的实际意义.

基于扰动观测器的AUVs固定时间编队控制

考虑含有模型参数不确定及未知海洋扰动的多AUVs协同编队问题,本文提出一种新的控制方法,该方法可保证编队在固定时间内实现.首先,将模型参数不确定及海洋扰动看作复合扰动,设计扰动观测器,实现固定时间内对扰动的精确估计.基于扰动观测器,指令滤波技术、固定时间理论及虚拟轨迹概念,设计编队控制律,实现编队目标,并保证闭环系统中的所有信号是全局固定时间稳定的.最后通过两艘AUV的编队仿真验证了所提算法的有效性.