改进A^(*)算法和人工势场法的路径规划

A^(*)算法存在折线路径多和搜索节点多的问题,人工势场(artificial potential field,APF)法存在局部最优和不可到达的问题,针对两种算法存在的问题进行了研究。利用欧氏距离与投影距离提出一种新的混合式启发函数,依据该函数对A^(*)算法的流程进行改进,减少A^(*)算法的搜索节点,提高搜索效率。利用新A^(*)算法生成的最优节点作为APF算法的局部目标点,辅助机器人摆脱局部最优点;通过加入机器人和目标点的位置关系改进势场函数,修改斥力的增益,优化斥力的生成方向。在改进的基础上将两种算法融合提出一种新的算法,利用APF法的势场函数引导A^(*)算法的搜索。从路径长度、避障效果、迭代次数对改进算法进行对比分析,仿真结果表明,提出的改进算法搜索效率高,实现避障的同时保证计算的路径最优。

计及灾后恢复全过程储能应急响应能力的配电网韧性规划

储能因响应快、灵活性高的特点,已成为可再生能源发展必不可少的支撑技术,不仅具有削峰填谷、改善电能质量的作用,在灾后恢复过程中的应急响应能力同样不可忽视。提出了一种计及灾后恢复全过程储能应急响应能力的配电网韧性规划方法,构建了同时考虑网架增强和储能配置策略的配电网韧性增强双层规划模型,系统地刻画了极端灾害发生后配电网网架重构、设备抢修及复电等灾后恢复全过程的源-网-荷-储互动模式场景。最后,通过IEEE33节点系统的算例分析表明,所提方法能更充分地挖掘储能的应急响应潜力,有效提高增强性规划决策的精准度,获得更佳的投资回报。

机耕道自动驾驶农机局部路径规划

针对机耕道场景下自动驾驶农机行驶的安全性、平稳性与规划实时性的实际需求,该研究提出了一种基于二次规划的局部路径规划方法。首先基于有限状态机构建农机机耕道行驶模式,其次采用横纵向解耦的方法,通过改进状态栅格法分别对农机速度行为和轨迹行为进行决策,随后利用二次规划方法生成满足多目标、多约束条件的农机轨迹和速度,得到最优路径,最后在多种行驶环境中进行仿真和实车试验,行驶参考速度为2 m/s。实车试验结果表明,在绕行静态障碍物场景中,规划轨迹的平均绝对曲率为0.021 m^(-1),最大绝对曲率为0.056 m^(-1),平均绝对横向误差为3.23 cm,最大绝对横向误差为8.69 cm,农机与障碍物外轮廓的距离大于0.76 m;在规避相向行驶、同向行驶和横穿机耕道的动态障碍物场景中,规划速度的平均绝对速度误差为0.08~0.12 m/s,绝对速度误差小于0.38 m/s,加速度变化范围为-0.38~0.44 m/s^(2)。在规划周期为200 ms的仿真试验中,该文算法平均耗时48 ms,最大耗时75 ms,相比采用静态状态栅格法平均耗时减少38 ms,算法效率提升44%。研究结果可为机耕道场景下的农机局部路径规划提供技术支持。

基于RRT^(*)-DR算法的机械臂避障路径规划

为使机械臂在障碍物环境下快速规划较优路径,提出了一种基于动态区域采样的改进RRT^(*)-DR路径规划算法,将整个规划过程分为快速探索路径和优化初始路径两个步骤。首先利用半目标导向扩展快速探索,找到连接起始点和目标点的路径。随后利用动态区域采样方法,始终在当前最优路径的周边范围内采样,优先密化当前最优路径附近的节点树,节省计算资源,使初始路径经过迭代快速向渐进最优路径收敛。同时,提出一种近障碍节点变步长机制,有选择性地缩短靠近障碍节点的扩展步长,可有效减少碰撞检测失败次数,提高算法效率。最后,在MATLAB和ROS系统下进行路径规划算法仿真,结果表明RRT^(*)-DR算法可在更短时间内实现路径规划,同时有效缩小路径代价。进一步通过实体机器人路径规划避障实验,验证了该算法的实用性和有效性。

空间规划基础理论大讨论:用途管制

辨析国土空间用途管制林坚(北京大学城市与环境学院城市与区域规划系主任、教授,中国城市规划学会常务理事):空间规划改革和建立国土空间规划体系,不是为“多规合一”而“合一”,其初衷是为统一用途管制职责而“合一”。2013年党的十八届三中全会决定就加快生态文明制度建设,明确要求:建立空间规划体系……落实用途管制。

协同治理视角下国土空间规划实践与思考——以江苏为例

国土空间规划是完善现代化治理手段、提升空间治理能力、推动区域协同发展的重要工具。在总结跨地区、全流程、多主体的协同治理框架下,基于江苏省市县国土空间总体规划多层次同步编制的实践,探讨国土空间总体规划推动区域协同治理的有效路径。跨区域协同治理通过城市定位协同、生态环境治理协同、交通协同、市政基础设施协同、文化协同等手段,实现不同空间协同治理目标的落实;全流程协同治理通过建立常态化沟通磋商机制,实现省市县的纵向传导反馈和多部门、多条线的横向寻求共识,化解跨界地区矛盾;多主体协同治理侧重制度建构,保障行政力、市场力和社会力的多元参与。

2011—2020年四川省实施结核病防治规划的卫生经济学评价

目的:评估2011—2020年四川省结核病防治经费投入产生的社会效益,为制定新时期中长期发展规划提供参考依据。方法:采用回顾性研究方法,从“结核病管理信息系统”和“传染病监测”系统中收集四川省2011—2020年(“十二五”和“十三五”期间)涂阳肺结核患者治疗转归情况和肺结核患者劳动人口比例,结合四川省统计年鉴和全国结核病防治规划终期评估规划自评调查表等获取经费资料和人均国内生产总值(GDP),采用卫生经济学中常用的成本-效果、成本-效用、成本-效益等3种分析方法估算10年间结核病防治经费投入的社会效果、社会效用和社会效益,并对比分析“十二五”和“十三五”期间的估算结果。结果:2011—2020年,四川省共投入结核病防治经费76032.60万元,成功治疗涂阳肺结核患者160167例,避免了696899名健康人受到传染,挽救了1155277个伤残调整寿命年(disability adjusted life year,DALY),为社会节约医疗费用6.05亿元,挽回社会经济损失约370.32亿元。每投入1091.01元即可避免1名健康人被传染,每投入658.13元即可挽回1个DALY,每投入1元即可产生49.50元的社会经济效益。“十三五”期间带来的总社会效益(209.22亿元)较“十二五”期间(167.14亿元)增长了25.18%[(209.22-167.14)/167.14],但政府每投入1元的结核病防治经费产生的社会效益(47.56元)较“十二五”期间(52.17元)减少了4.61元。结论:2011—2020年间各级政府和国际项目对四川省结核病防控工作投入的经费产生了较好的社会效果、效用和效益。建议在保持目前经费投入力度的基础上,各级政府进一步加大投入,尤其对病原学阳性肺结核患者的发现和治疗管理力度,以期产生更高的社会效益。

基于路径规划特点的语义目标导航方法

为了解决语义目标导航任务中存在的探索效率低、深度不精准等问题,本文构建了一个解决语义目标导航任务的框架,在语义地图构建模块中引入了深度图边缘处理以及地图纠错机制;在探索模块中引入了覆盖范围最大化算法;在路径规划模块中引入了替代点机制。本文在一个3D仿真环境下进行了实验。实验结果表明,本文提出的解决方案明显提升了语义目标导航任务的性能。此外,本文所提方法成功应用到了四足机器人上,从而验证了其在现实场景下的泛化性。

考虑火电有序退役的源-网-储协同多阶段规划方法

“双碳”目标下,我国电力系统亟需深度脱碳转型,传统以煤电为主的电力能源结构将发生根本性转变。研究火电机组的有序退出,实现安全、经济的低碳化转型是新型电力系统建设的重要课题。为此,该文提出一种考虑火电有序退役的源-网-储协同多阶段规划方法,在保证绿色、安全新型电力系统建设的基础上,提升电力系统低碳化转型经济效益。首先,建立可考虑火电机组退役的源-网-储协同多阶段规划模型。然后,设计模型线性化及求解加速方法提高模型运行效率。最后,以HRP-38测试系统为典型算例,提出在碳排放限额约束及新能源占比逐渐提高共同影响下的火电发展及退役路径,并从惯量需求等角度评估含火电机组有序退役的多阶段规划模型的有效性。

支撑新型配电网数字化规划的图形⁃模型⁃数据融合关键技术

配电网规划领域期盼实现智能规划,其愿景在于实现无人或少人干预的全自动规划。在数字化转型的背景下,新型配电网规划将面临图形多样化、场景碎片化、数据规模化三大挑战。文中从图形-模型-数据融合的角度提出三大关键技术:基于电气图纸识别和拓扑智能分析的图形-模型融合技术、基于知识驱动的负荷/新能源推演分析和智能决策的模型-数据融合技术、基于多模态数据融合和多时空数据联动的图形-数据融合技术,尝试打破理论研究与数字化工程的壁垒。最后,对未来新型配电网数字化规划的发展进行思考和展望,为实现“以机为主,人机协同”的大闭环模式提供借鉴。

基于改进人工势场法的AUV全局路径规划

目的为了解决AUV(autonomous underwater vehicle)在传统人工势场法路径规划过程中存在的碰撞、目标不可达和局部极小值等问题,方法提出一种基于改进人工势场法(improved artificial potential field,IAPF)的AUV全局路径规划算法。首先为解决引力过大导致的碰撞问题,引入作用阈限制目标点的吸引力;然后在斥力场添加距离修正因子修正斥力函数,防止目标点离障碍物过近时,由于斥力大于引力引起目标不可达现象,同时考虑到障碍物大小的不等性会影响斥力的作用范围,对障碍物的最小安全距离进行修改;最后在此基础上添加外力,利用外力和势场力的共同作用使AUV沿切线方向行驶,从而摆脱局部极小点或陷阱区域。结果仿真实验结果表明,本文算法能够规划出一条最优路径,与同类算法相比,本文算法运行时间短,成功率高。结论本文提出的基于改进人工势场法的AUV全局路径规划算法,通过引入作用阈、距离修正因子、最小安全距离修正以及外力作用,有效解决了传统人工势场法在AUV路径规划中存在的碰撞、目标不可达和局部极小值等问题。

基于优化快速搜索随机树算法的全局路径规划

为了改善传统快速搜索随机树(RRT)算法在全局路径规划中存在的平滑度差、具有潜在碰撞性等问题,提出了一种双重优化的RRT算法。在传统RRT算法基础上,引入自适应目标偏向策略以缩短采样时间,引入角度约束采样策略以适应车辆极限转角。得到初始路径后,建立二项优化函数(即降低路径曲率和远离障碍物),并将其作为基点进行梯度下降二次优化,生成可供车辆行驶、平滑性良好且碰撞概率低的路径,并进行仿真验证。结果表明:优化RRT算法相比于传统RRT算法、RRT-Connect算法和RRT算法,平均曲率分别降低了38.1%、36.4%和24.7%,曲率均方差分别降低了38.4%、38.4%和27.2%。

自然资源资产规划:理论内涵、作用机理与编制逻辑

研究目的:界定自然资源资产规划理论内涵,明确规划定位、层级和分类,剖析规划引领自然资源资产价值实现的作用机理,理顺规划编制逻辑。研究方法:理论分析法,实践案例分析法和归纳演绎法。研究结果:(1)自然资源资产规划即以国土空间规划和用途管制为前提,以资产配置高效化、综合利益最大化、所有者收益最优化为根本目标,由不同履职主体对权责范围内自然资源资产保护和使用的目标、方向以及空间时序进行统筹安排的过程。规划定位为国家发展规划体系的专项规划,包括国家、省、市、县四级以及资产规划、专题规划和配置单元规划三类。(2)资产整备、资产配置和资产经营是规划关键策略和抓手,通过规划实施,可推进自然资源资产化、资产资本化、资本交易化、产品服务资金化,实现自然资源资产“存在价值—使用价值—要素价值—交换价值”演化。(3)资产规划编制实践要以“整体管护、整体配置、权责利统一”为根本原则,按照“目标导向+分区调控+策略牵引+协同落实”的逻辑开展。研究结论:自然资源资产规划是引导实现自然资源资产“明晰权利—高质供给—市场配置—价值显化—经营管理—收益分配—系统监督”全链条管理的关键,从资产价值实现视角为国土空间规划做补充,是推进“两统一”协同的重要桥梁,需尽快完善规划体系,深化技术规范研究,统筹开展各层级规划试编工作。

从空间规划体系到国土空间体系——兼析国土空间体系构建下的国土空间治理趋向

研究目的:分析国家治理体系和治理能力现代化背景下,国土空间体系表述的形成脉络及内在逻辑,并从国土空间体系构建视角探讨国土空间治理的未来趋向。研究方法:综合分析法与对比分析法。研究结果:国土空间具有“区域”和“要素”双重特性,建立空间规划体系旨在解决传统国土空间治理的“区域”“要素”缺乏统筹问题。从空间规划体系、国土空间规划体系到国土空间体系的演变,实质上是不断推进迈向高质量发展、强化“区域—要素”统筹的国土空间治理。在构建国土空间体系的指引下,国土空间治理既要聚焦国土空间的高质量发展,绘就国土空间协调发展蓝图,又要完善主体功能区战略和制度,做好国土空间治理的“区域—要素”统筹。研究结论:面向国土空间体系构建,国土空间治理未来应做好国土空间高质量发展导向下的“区域—要素”统筹治理。

位姿约束下的双向扩展机械臂路径规划方法

针对机械臂路径规划方法存在的规划效率低、连杆通过性差、路径粗糙等问题,以渐进最优快速随机搜索树RRT*为基础,提出一种位姿约束下的双向扩展机械臂路径规划方法(PCO-BT-RRT*)。首先,设计目标偏置引导的双向扩展RRT*算法(BT-RRT*),改进了RRT*算法的初始化过程,将起始点和目标点分别作为两棵随机树的初始节点,并通过目标偏置策略引导其以一定概率相向生长,加快探索未知区域,在保证路径代价较低的同时提升路径生成速度。其次,提出一种位姿约束路径优化策略(PCO),采用机械臂运动学模型和碰撞检测规则共同约束新节点扩展过程,寻找机械臂可达空间内的避障路径;对生成路径剪枝剔冗,缩短可行路径长度,同时对消冗节点以迭代调整的方式进行平滑优化,提高路径生成质量。通过仿真实验分析,验证了所提方法在路径规划问题上的显著性成效;在自主研发的BIM信息融合下建筑砌筑系统进行真机避障测试,验证了该方法的实用性。

基于改进蚁群算法和共用航段的搜索救援通道规划

针对战斗搜救任务场景中,空中搜索救援等待区至跳伞区之间的往返路径规划问题,提出一种基于改进蚁群算法和共用航段的搜索救援通道规划方法。首先,针对基本蚁群算法易出现局部极值及收敛速度慢等缺点,对启发函数、状态转移策略、信息素更新策略进行了改进。然后,针对单起点多目标点的路径规划问题,提出了设置分航点以生成共用航段的搜索救援通道规划方法,并以总路径长度表征任务准备负荷量与分别规划航路进行对比。实验结果表明,在本文测试环境下,改进蚁群算法规划的路径长度分别缩减15.4%和14.2%,搜索救援通道的任务准备负荷量减少25.4%。所提出的搜索救援通道规划方法有一定的理论和应用价值。

AGV路径规划及避障算法研究综述

自动导向车(Automated Guided Vehicle,AGV)目前被广泛应用于物流、仓储、制造业和仓储等领域.AGV的路径规划和避障算法是实现AGV自主导航的关键技术,决定了AGV在复杂环境中能否高效、安全地完成任务,近年来成为AGV领域的重要研究热点之一.本文根据AGV路径规划及避障算法的原理与特点,将主流AGV路径规划及避障算法划分为局部避障路径规划算法、基于几何模型的路径规划算法、智能路径规划算法和混合算法4类,对算法的原理、工作流程、优缺点进行了深入分析,并介绍了相应的改进算法.最后,本文对AGV路径规划及避障的未来发展趋势进行展望,为AGV路径规划及避障算法的研究指出了方向.

电力系统混合整数线性规划问题的运筹决策关键技术综述与展望

机组组合、检修计划、拓扑运行优化、电力系统规划等电力系统混合整数线性规划(MILP)问题旨在实现电力资源的最佳配置,应用广泛,其精准性与高效性直接影响了电力系统的安全性与经济性。随着“双碳”目标的提出,新型电力系统MILP问题模型复杂度更高、计算效率要求更严格,对当前运筹决策技术提出了更严峻的挑战。然而,现有依赖于国外进口求解器的电力系统运筹决策技术面临“组合爆炸”,且求解器依赖进口面临“卡脖子”困境,亟须实现技术突破。为此,该文系统地梳理了电力系统MILP问题的运筹决策技术,以及近年来通用MILP问题的最新进展,并展望了电力系统MILP问题运筹决策关键技术未来的研究方向,旨在为我国相关研究工作提供参考和思路。

面向新型电力系统的储能规划方法研究进展及展望

储能是新型电力系统非常重要的灵活性调节资源,在源网荷各端均可发挥重要的作用,在中国,储能的发展已经进入规模化发展期,如何合理、经济地利用好储能的关键是规划配置方法。在对储能规划方法研究现状的基础上,分析了储能投资运营主体多元化、应用场景和运行模式复杂化、储能技术多样化等新变化对储能规划方法的影响;提出了新能源聚集区考虑时空互补和共享机制的储能规划方法、电网侧充分市场竞争下的储能与输配电系统协同规划方法,以及用户侧电、热、氢多元储能合作/竞争共存下的规划方法。面向新型电力系统的储能规划,未来应注重电力系统不同发展阶段的整体协调性、储能投资运营主体多元化内生博弈机制的影响,以及规划方案在多目标多场景下的迁移学习方法。

职业教育国家规划教材内容特征分析——以财经商贸大类为例

内容是教材的灵魂。采用内容分析法,从教材设计理念、教材结构、教材设计、纸数融合四个维度,对财经商贸大类“十四五”职业教育国家规划教材内容特征进行分析。研究发现:认可能力本位教材设计理念,与标准对接不足;“章—节”式目录结构仍占较大比重,教材内容主题分歧明显;标题式项目、理实叠加现象突出;数字资源以二维码融入微课视频为主,存在不一致、使用率不高问题。据此,提出提升高职专业教学标准适应性、内容描述详尽度和时效性,重视专业核心课程教材的技术理论知识开发,以实践性问题为纽带整合理论与实践知识,结合课程内容特性与学习者需求开发教材配套的数字化资源等优化对策。