双重响应异常约束的无人机目标跟踪

针对无人机跟踪目标易受视角变化、部分遮挡、背景杂波等因素影响而难以完成对目标的鲁棒跟踪问题,提出一种双重响应异常约束的无人机目标跟踪算法。首先,通过计算局部响应变化向量和全局响应峰值旁瓣比,在线动态更新空间正则化参数,降低边界效应的影响;其次,针对STRCF算法中的时间正则项的参数固定的问题,提出响应异常峰值判断机制,计算次峰响应系数,并将其融合到时间正则化参数上进行实时更新,避免目标模板变异造成跟踪漂移问题;目标函数通过交替方向乘子法迭代求解最优解。在UAV123、UAV20L和DTB70三个无人机数据集上与代表性的目标跟踪算法进行大量实验,结果表明,在UAV123数据集上的精确度达到71.7%,在DTB70数据集上的跟踪平均速度达到48.3帧/s。本文结果与现有相关滤波类无人机目标跟踪算法相比表现较好,具有较高的实时性和鲁棒性。

基于空-频域联合滤波的列车轴承轨旁声学诊断

现有的列车轴承轨旁声学诊断方法多集中在多普勒效应去除、空间滤波器优化等方面,忽视了轨旁环境中存在的大量冲击性噪声及循环平稳性噪声的影响。针对此问题,文中提出了一种波束形成和目标频带选择结合的列车轴箱轴承轨旁声学诊断方法。该方法采用传声器阵列采集列车轴承阵列声信号,通过时域插值重采样方法校正信号畸变,使用波束形成空间域滤波器提取目标轴承方向信号,利用ICS2gram选取最优解调频带并提取带通信号,对带通信号进行包络分析实现轴承诊断。实验结果表明,该方法能够在轨旁声场环境下有效避免冲击性噪声和循环平稳性噪声带来的影响,准确提取目标轴承信号并诊断出轴承故障,相较于现有方法表现出了更好的效果。

单侧制动式转向履带底盘自主行走局部路径规划方法

针对点动控制的单侧制动式转向履带底盘在自主行走中控制精度低、转向切换频繁的问题,提出了一种基于单侧制动转向履带底盘的三切线局部路径动态规划算法,根据履带底盘转向制动力矩不可控特性,设计了“转向-直行-转向”的局部路径规划方式。三切线局部路径动态规划算法由1条直线与2条圆弧相切组成,第1段圆弧与车辆行驶方向相切,车辆沿圆弧转向逐步偏向目标航线;第2段直线与两段圆弧相切,车辆沿直线行驶逐步靠近目标航线;第3段圆弧与目标航线相切,车辆沿圆弧转向逐步与目标航向一致。车辆通过历史移动的横向偏差和航向偏差采用加权递推平均滤波计算转弯半径,判断当前所处阶段进行调整。田间自动直线行驶试验结果表明:在横向偏差0.25m、航向偏差为0°的起始状态下,以行驶速度0.4m/s前进,在该算法下行驶的横向偏差绝对值均值和横向偏差标准差分别为0.085、0.104m,分别比bang-bang算法增加23.19%、19.54%,航向偏差绝对值均值和航向偏差标准差分别为3.31°、3.74°,分别比bang-bang算法减少25.95%、25.64%,总转向控制次数为9次,比bang-bang算法减少43.75%。三切线局部路径动态规划算法适用于单侧制动式转向履带底盘,具有更高的路径跟踪精度和较低的控制频率,满足田间作业需求。

基于区域生长的侧扫声纳海底线追踪算法

针对当前侧扫声纳海底线自动追踪存在有飞点、连续性较差、易受噪声影响等问题,通过分析侧扫声纳海底线形成机理及图像特征,提出了基于改进的区域生长法的侧扫声纳图像海底线追踪方法,首先利用控制生长方向方法优化区域生长法计算复杂度高、效率低的问题,在提高追踪效率的前提下抗干扰能力也得到了有效加强,然后利用大滤波核中值滤波方法在保留海底边界特征的同时提高海底线连续性,最后利用二次区域生长方法针对性消除航迹线对瀑布图海底线的影响。通过对该方法进行研究和实验,成功实现了海底线自动追踪提取。在秦皇岛附近海域开展现场测试,论证了与传统阈值法提取海底线相比,提出的新方法在抗噪能力、连续性、普适性等方面都具有更好的效果。

渤海油田槽口置换技术分析与应用

渤海油田是我国海上重要能源基地,调整井钻井作业是渤海油田增储上产的有效手段与关键支撑,而高效利用槽口资源是实现调整井钻井降本增效的重要途径。针对老油田低产低效井增加、槽口资源日益稀缺的问题,通过分析渤海油田成熟的侧钻工艺技术,开展槽口置换技术研究,形成了槽口置换的流程与方法。现场实施结果表明,该技术可有效降低钻井作业难度及费用,预留出的空槽口以备后续油田调整井需要,为渤海油田高效利用槽口资源提供了新的思路与指导方法。

YZ1斜井定向井小井眼侧钻技术

YZ1斜井是位于南黄海盆地南五凹陷北部斜坡带南中11号构造的第一口风险探井。YZ1斜井215.9 mm井眼段在钻至3588 m后无进尺,起钻至井口发现钻头落井,多次尝试打捞失败后,决定在裸眼井段注200 m水泥塞后侧钻开窗。侧钻点较深、地层强度高、地层岩性多变、井况复杂,侧钻作业难度大。通过减少扶正器数量,选择5刀翼、强攻击性的胜利天工S323 PDC型钻头搭配1.5°螺杆马达的钻具组合,进行控压控时钻进、划槽、造台阶,克服了该段侧钻位置深、井况复杂、地层强度高等困难,一次性成功侧钻。侧钻过程顺利、新井眼轨迹平滑、井斜降低。

LKJ2000侧线股道号自动识别方案研究

针对列车在接车/进站过程中因侧线股道号输入延误或错误易引发安全风险的问题,设计了一种列车安全辅助防护模块,基于LKJ2000实现侧线股道号的自动识别。通过预存车站综合站场图数据,为系统提供详尽的地理基础信息;利用RTK技术构建卫星差分基站,实现列车运行中的分米级高精度定位,极大提升了定位精度和实时性;引入先进加密技术,确保从车站计算机联锁系统或TDCS/CTC系统中接收的车站联锁数据的完整性和安全性;基于列车定位和联锁数据,结合LKJ车载基础数据文件,精准识别当前侧线股道号信息。该模块通过CAN总线将关键信息实时推送至LKJ2000,实现站场信息的同步可视化显示,为乘务员提供直观、全面的线路数据支持。经现场实车验证,该模块具有良好的兼容性和可靠性,也有效增强了LKJ2000系统的稳定性,进一步保障列车运行安全和运输效率。

WPT系统双边协同抗饱和控制策略研究

基于脉冲密度调制PDM(pulse density modulation)的双边协同控制使得无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统在耦合系数和负载阻抗变化的情况下能够保持最大效率传输,但是在系统启动及电池恒流恒压充电切换时会产生远高于额定值的电流/电压超调。为了解决超调问题,保证电池充电稳定性,提出了一种抗饱和控制策略。首先,基于WPT系统的等效电路模型分析最大效率点跟踪的工作原理;然后,结合WPT系统两侧控制量的协同工作过程,解析系统启动及电池恒流恒压充电切换时的超调现象,给出恒流恒压控制器设计方法,将反计算抗饱和算法与控制器设计相结合,提出抗饱和控制策略;最后,搭建了仿真模型,验证所提出的抗饱和策略能够有效抑制控制器饱和导致的超调,减少系统到达稳态的时间,降低电流/电压的超调带来的元器件应力。

侧滑和打滑下的轮式移动机器人轨迹跟踪控制

针对未知侧滑和打滑干扰下轮式移动机器人(WMR)轨迹控制中,存在模型不确定性、外部干扰等扰动导致传统滑模控制易出现收敛精度不足、控制输入抖振的问题,提出一种基于非线性扩展状态观测器的自适应二阶滑模跟踪控制方法(ASOSMC-NESO)。首先建立了侧滑与打滑条件下的轮式移动机器人运动学和动力学模型;其次,由反步法设计运动学控制器,为动力学提供虚拟速度;接着,针对外部干扰设计了非线性扩展状态观测器,以估计总扰动;然后,基于二阶积分滑模的思想将积分滑模和非奇异快速终端滑模面相结合,设计了动力学控制器,并给出了控制器稳定性分析。实验结果表明,对比一阶滑模控制方法,该控制方法误差最大值在线性和非线性轨迹下,分别下降约89.53%和16.28%,而且控制输入基本不受干扰影响。由此可见,ASOSMC-NESO能有效提高WMR在未知侧滑和打滑下的控制精度,并有效削减抖振和提升WMR轨迹跟踪鲁棒性。

地铁车站可滑移式侧墙模板自动化施工技术研究

为解决明挖地铁车站侧墙常规散拼施工繁琐及整片吊装安全风险大等问题,开发研究了可滑移式侧墙模板自动化施工技术。通过对技术原理进行可行性分析,从可滑移式墙模板方案设计、构造装置设计和模板安装要求三方面研究技术方案。重点介绍了可滑移式侧墙模板自动化施工技术过程控制重点,分析了各工序施工控制技术要求。通过对实施效果进行验证,证明技术科学合理,施工安装连接方便,施工效率和文明施工效果显著。该技术可广泛适用于明挖地铁、盖挖地铁、箱涵、隧道工程墙模板安装与拆除工程,值得大力推广。

高速铁路多配线车站正线列控应答器设置方案研究

某高速铁路多配线车站正线股道应答器组与出站信号机距离大于120 m,当办理了正线转线发车进路时,列车越过出站信号机后列控车载设备由完全监控模式转为部分监控模式,在上下行转线处触发常用制动。针对这一问题,首先梳理应答器设置、出站信号机设置及报文信息的相关规范,明确出站信号机、安全防护距离、站台位置、运输组织等对应答器组设置的要求;其次从车载控制逻辑和应答器报文信息等方面,研究多配线车站列控车载设备与地面设备适应性问题。结合铁路信号工程具体实施情况,提出车载设备逻辑取消120 m限制条件、[CTCS-1]报文信息中增加D_SIGNAL=0的相关区段描述、正线股道应答器组与出站信号机距离不大于120 m等建议,可为车载设备逻辑优化和信号工程设计提供参考。

Catalyst光学体表监测在左侧乳腺癌ABC-DIBH放射治疗中的应用

目的 探讨在应用主动呼吸控制(Active Breathing Control,ABC)技术的左侧乳腺癌深吸气屏气(Deep Inspiration Breath Hold,DIBH)放疗中,使用光学体表追踪技术监测屏气的有效性和体位的重复性效果,以保证患者在放疗中吸气方式一致和体位不变,提高放射治疗的精确性。方法 选取应用ABC技术放疗的23例左侧乳腺癌患者为研究对象,以Catalyst进行治疗中DIBH体位监测,以分次内锥形束计算机断层扫描(Cone Beam Computed Tomography,CBCT)为参考标准,分别记录二者误差数据,应用Pearson法和Bland-Altman法分别评估两组误差的相关性和两种系统的一致性。将光学体表监测值与CBCT配准误差值之间的差值定义为Catalyst体表监测精度。结果 Catalyst监测在左右(x轴)方向、头脚(y轴)方向和前后(z轴)方向误差分别为(0.08±1.04)、(1.44±2.15)、(0.45±1.69)mm,CBCT配准误差分别为(0.15±1.15)、(1.51±2.28)、(0.44±1.81)mm。x轴方向和z轴方向相关系数r值分别为0.60、0.77,呈强相关;y轴方向r值为0.82,呈极强相关。二者95%CI值在x、y与z轴方向分别为[-2.01,1.86]、[-2.69,2.57]、[-2.32,2.34] mm,Catalyst监测精度在x、y、z轴方向分别为(-0.08±0.99)、(-0.06±1.34)、(0.01±1.19)mm。结论 Catalyst可有效监测使用ABC进行治疗左侧乳腺癌患者的屏气状态,能准确且实时监测患者位置,提高治疗精确度,具有临床应用价值。

城市主干道侧分带开口型式应用分析

当城市主干道及辅道并行路段存在多处大型特殊车辆进出需求情况下,为确定道路侧分带开口型式选择,通过收集沿线居民出行需求,并结合道路等级、道路侧分带及辅道宽度条件、行车路侧干扰性、交通组织流畅度等方面,对道路路侧侧分带开口间距、冲突点数量、车辆行驶轨迹及交通组织等方面按不同方案进行充分论证分析。结果表明:1)参照城市快速路要求进行侧分带开口的交通组织最为理想,按照城市主干道要求开口次之,以居民需求开口最差;2)根据Auto TURN轨迹模拟分析,在通行大型特殊车辆的情况下,主干道与辅道及辅道与道路两侧建筑物出入口需进行展宽处理,以满足转弯需求;3)设计阶段应根据项目的实际情况动态调整,选择合理可行的实施方案,确保项目能顺利落地。

基于Seed-PCG法的列车-轨道-地基土三维随机振动GPU并行计算方法

为了解决列车-轨道-地基土三维有限元模型随机多样本计算效率低的问题,本文提出了一种基于Seed-PCG法的高效并行计算方法。基于有限元法和虚拟激励法建立轨道不平顺激励下的三维列车-轨道-地基土耦合随机振动分析模型;针对车致地基土随机振动分析产生的多右端项线性方程组求解问题,采用Seed-PCG方法进行求解。通过PCG方法求解种子系统得到的Krylov子空间进行投影,以改进其余线性方程组的初始解和对应的初始残量,有效提高了PCG法的收敛速度,最后,在MATLABCUDA混合平台上开发了并行计算程序。数值算例表明:相同计算平台下的该方法相比多点同步算法获得了104.2倍的加速;相比PCG法逐个求解方案减少了18%的迭代次数,获得了1.21倍的加速。

双线货运铁路天窗点外CPⅢ平面测量方法研究

为解决运营期双线货运铁路CPⅢ平面控制网无法在天窗点外测量的问题,提出一种双侧自由测站CPⅢ平面控制网测量方法。通过分别在既有铁路道床坡脚(限界)外两侧路肩架设全站仪,获取全站仪与同侧左右各1个CPⅢ点及对侧多个CPⅢ点之间的边角关系,从而形成包含大量CPⅢ点与自由测站间方向和距离观测值的边角交会网,按照边角网平差方法,求取CPⅢ点的坐标。试验表明,双侧自由测站CPⅢ平面测量自由网及约束网平差各项精度指标均能满足铁路工程测量规范的要求;与常规测量方法相比,其方向平差结果、距离平差结果、最弱点点位中误差及相邻点相对点位中误差等控制网平差精度指标均有所提升;两种测量方法获取的CPⅢ点坐标较差极值为-4.1 mm,相邻点坐标增量较差极值为2.8 mm,满足铁路工程测量规范对于CPⅢ控制网复测的要求。研究结果表明,双侧自由测站方法可克服天窗时间限制及接触网杆遮挡等因素的影响,适用于双线货运铁路天窗点外CPⅢ平面控制网测量工作。

辽河油区稠油油藏边底水控制技术研究

针对辽河油区边底水稠油油藏储量丰富,分布广泛的特点,通过对边底水稠油油藏水侵规律的分析研究,总结出针对不同油藏控制边底水的有效技术。开发过程中,在利用边底水能量的同时,延长了油井的见水时间,取得了较好的开发效果。

侧钻井工艺配套技术在现河采油厂老区稳产挖潜中的应用

针对现河采油厂在利用老井开窗侧钻技术过程中出现的许多问题 ,如套管漏失、电缆传输射孔遇阻、改层、合理生产参数确定及油井出砂等问题 ,从侧钻井井身结构及长期开发的老套管腐蚀、变形等多方面因素入手 ,深入分析了出现问题的原因 ,提出了从完井要求、施工管柱及相关工艺工具的配套方案。主要研究了超细水泥修复治理套管破损技术 ,小套管深穿透完井射孔技术 ,并通过计算射孔孔眼处流速变化及孔眼处摩阻压力损失 ,提出了小套管井生产的合理生产方式 ;同时 ,开展小井眼防砂技术研究 ;并从实际作业。

侧钻井钻后扩眼技术

开窗侧钻定向井已成为复活停产井和报废井,降低老油田开发成本的有效手段,但由于环空间隙小,造成下套管困难、固井质量差等难题,制约了套管开窗侧钻井进一步大面积应用。开发了侧钻井扩眼技术,通过采取水力驱动式钻后扩眼工具使侧钻井段井眼扩大,改善了井眼状况,提高了侧钻井完井质量,在胜利、中原等现场应用几十口井,效果明显,对提高侧钻井完井质量,解决侧钻井应用推广慢的问题具有一定的借鉴意义。

Φ139.7mm套管开窗侧钻技术现状及其展望

油层套管开窗侧钻是老油田盘活报废井、提高采收率的重要手段。为加快开窗施工速度、保证固井质量,国内研究侧重于开窗工具的改进及小间隙井固井工艺的完善。开窗工具以研究铰式复合铣锥、卡瓦液压锚定式斜向器为主,采用扩径增大环空间隙和优化水泥浆性能来提高封固质量。推广一体化开窗工具,实现一趟钻完成封堵、定向、开窗、修窗和近距离钻进;完善小井眼钻井配套技术提高井眼轨迹控制水平;开发适合于微间隙的新型水泥浆体系如纤维水泥浆、韧性水泥浆体系,以此来提高小间隙井封固质量。针对Φ139.7 mm套管开窗侧钻技术现状,提出了解决小井眼固井质量的途径,指出了套管开窗技术发展方向,并给出了建议。

套损井开窗侧钻水平井挖潜剩余油技术

套损井开窗侧钻水平井技术是大庆油田针对套损井综合治理和长垣老区油田剩余油挖潜的需要开展的一项试验研究。该技术立足套损井区目的层精细描述的研究成果,采取相应的修井措施对高含水或低产液的套损井进行修井,确保开窗点以上套管完好,下部及射孔井段水泥有效封固。选定套损井段上部的完好套管开窗侧钻水平井钻开目的层。工艺包括套损井的选井选层和修井要求、开窗位置的确定、钻具及施工参数、水平井井眼轨迹控制及完井方式等。该技术作为一种修井、开窗侧钻、水平井钻井等多学科交叉的综合工艺,现场试验取得了较好的挖潜效果。为这类套损井的修复利用和老区开发后期的剩余油挖潜探索了一种新方法。