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光流结合特征提取的室内机器人避障技术研究
1
作者 曹梦龙 石梦鸽 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第3期31-35,共5页
为解决室内机器人正向准确避障问题,提出一种光流结合特征提取的视觉避障方法。将LK光流与多尺度思想结合,加入仿射变换,提高算法追踪角点的噪声鲁棒性,进而准确检测视场中的障碍物;通过评估障碍物风险程度,制定出碰撞时间(TTC)结合光... 为解决室内机器人正向准确避障问题,提出一种光流结合特征提取的视觉避障方法。将LK光流与多尺度思想结合,加入仿射变换,提高算法追踪角点的噪声鲁棒性,进而准确检测视场中的障碍物;通过评估障碍物风险程度,制定出碰撞时间(TTC)结合光流平衡策略的碰撞机制,引导机器人在无碰路径上移动。改进光流与特征提取结合能提高相机快速运动下的追踪成功率,制定的碰撞策略能够有效规避机器人前方的障碍物。实验表明,相机快速运动时,算法能提高追踪的准确性,有效检测出视场中的障碍物,引导机器人无碰撞行驶,具备较强的独立性和实时性。 展开更多
关键词 角点 光流 碰撞时间 平衡策略 避障
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Segmented trajectory planning strategy for active collision avoidance system 被引量:3
2
作者 Han Zhang Chang Liu Wanzhong Zhao 《Green Energy and Intelligent Transportation》 2022年第1期37-51,共15页
This paper presents a segmented trajectory planning strategy for active collision avoidance system.Considering the longitudinal and lateral movement of the obstacle vehicle,as well as the ego vehicle and obstacle oute... This paper presents a segmented trajectory planning strategy for active collision avoidance system.Considering the longitudinal and lateral movement of the obstacle vehicle,as well as the ego vehicle and obstacle outer contour limitations,the collision avoidance trajectory is divided into three segments:lane changing,overtaking and back to original lane.The starting point and end point of lane-change are decided based on longitudinal and lateral safety distance model according to the relative speed and distance as well as the outer contour of the two vehicles.Based on system objective function and lane-change trajectory cluster,vehicle states,dynamic constraints and vehicle body kinematics constraints,the optimal trajectory can be selected,which can monitor the relative location of the obstacle vehicle constantly and then ensure the vehicle can accomplish the collision avoidance safely and smoothly.Simulation and experiment results demonstrate the effectiveness and feasibility of proposed trajectory planning strategy for the active collision avoidance. 展开更多
关键词 collision avoidance Trajectory planning Vehicle kinematics Segmented planning strategy Genetic algorithm
原文传递
基于调相机制的航天器碰撞规避策略设计
3
作者 罗宇飞 孟云鹤 《中山大学学报(自然科学版)(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期97-106,共10页
针对携带电推进等小推力推进系统工作的航天器,提出一种利用连续推力调相机制的在轨碰撞规避机动策略。首先,采用混沌多项式展开方法对初始状态不确定性的航天器碰撞概率进行分析,并以此作为碰撞规避策略的评价指标;进而推导了一种适用... 针对携带电推进等小推力推进系统工作的航天器,提出一种利用连续推力调相机制的在轨碰撞规避机动策略。首先,采用混沌多项式展开方法对初始状态不确定性的航天器碰撞概率进行分析,并以此作为碰撞规避策略的评价指标;进而推导了一种适用于小推力的轨道机动的解析解。利用这一解析结果可以提出一种新的避碰方法,即通过航天器轨道相位的微调减小航天器碰撞概率,并且在机动后能够迅速恢复原轨道相位。数值仿真表明:基于所提出的避碰机动策略,可以在较短时间内减小碰撞概率。数值仿真还揭示了避碰时间、燃耗和推力加速度之间的关系。 展开更多
关键词 碰撞规避策略 碰撞概率 小推力推进系统 解析控制律
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Target-enclosing affine formation control of two-layer networked spacecraft with collision avoidance 被引量:13
4
作者 Yang XU Delin LUO +2 位作者 Dongyu LI Yancheng YOU Haibin DUAN 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第12期2679-2693,共15页
This paper addresses a target-enclosing problem for multiple spacecraft systems by proposing a two-layer affine formation control strategy. Compared with the existing methods,the adopted two-layer network structure in... This paper addresses a target-enclosing problem for multiple spacecraft systems by proposing a two-layer affine formation control strategy. Compared with the existing methods,the adopted two-layer network structure in this paper is generally directed, which is suitable for practical space missions. Firstly, distributed finite-time sliding-mode estimators and formation controllers in both layers are designed separately to improve the flexibility of the formation control system. By introducing the properties of affine transformation into formation control protocol design,the controllers can be used to track different time-varying target formation patterns. Besides, multilayer time-varying encirclements can be achieved with particular shapes to surround the moving target. In the sequel, by integrating adaptive neural networks and specialized artificial potential functions into backstepping controllers, the problems of uncertain Euler-Lagrange models, collision avoidance as well as formation reconfiguration are solved simultaneously. The stability of the proposed controllers is verified by the Lyapunov direct method. Finally, two simulation examples of triangle formation and more complex hexagon formation are presented to illustrate the feasibility of the theoretical results. 展开更多
关键词 Affine formation control collision avoidance Lyapunov stability Target enclosing Two-layer strategy
原文传递
Periodic event-triggered formation control for multi-UAV systems with collision avoidance 被引量:6
5
作者 Tong WU Jie WANG Bailing TIAN 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第8期193-203,共11页
In this paper,periodic event-triggered formation control problems with collision avoidance are studied for leader–follower multiple Unmanned Aerial Vehicles(UAVs).Firstly,based on the Artificial Potential Field(APF)m... In this paper,periodic event-triggered formation control problems with collision avoidance are studied for leader–follower multiple Unmanned Aerial Vehicles(UAVs).Firstly,based on the Artificial Potential Field(APF)method,a novel sliding manifold is proposed for controller design,which can solve the problem of collision avoidance.Then,the event-triggered strategy is applied to the distributed formation control of multi-UAV systems,where the evaluation of the event condition is continuous.In addition,the exclusion of Zeno behavior can be guaranteed by the inter-event time between two successive trigger events have a positive lower bound.Next,a periodic event-triggered mechanism is developed for formation control based on the continuous eventtriggered mechanism.The periodic trigger mechanism does not need additional hardware circuits and sophisticated sensors,which can reduce the control cost.The stability of the control system is proved by the Lyapunov function method.Finally,some numerical simulations are presented to illustrate the effectiveness of the proposed control protocol. 展开更多
关键词 collision avoidance Distributed formation control Event-triggered strategy Leader-follower method Multiple Unmanned Aerial Vehicles(UAVs)
原文传递
航天器碰撞规避单脉冲切向控制最优策略
6
作者 蔡立锋 吴凌九 +3 位作者 张国云 李智 李冰冰 孙振江 《航天控制》 CSCD 北大核心 2023年第2期10-16,共7页
针对在轨航天器采用切向单脉冲喷气规避空间碰撞风险的最优控制策略问题,推导了小偏心率轨道卫星切向控制后的轨道相对原轨道的相对运动方程,分析了空间接近几何关系,给出了满足空间接近距离和交垂线方向距离约束情况下不同控制时刻对... 针对在轨航天器采用切向单脉冲喷气规避空间碰撞风险的最优控制策略问题,推导了小偏心率轨道卫星切向控制后的轨道相对原轨道的相对运动方程,分析了空间接近几何关系,给出了满足空间接近距离和交垂线方向距离约束情况下不同控制时刻对应的最小控制量的计算方法和函数曲线,证明了控制量与控制效果的单调关系并讨论了控制时刻对控制效果的敏感性。只要综合测站跟踪情况、卫星工作情况、燃料节省等多种约束确定了控制时刻,即可通过上述控制时刻和控制量函数曲线确定最小的切向控制方向和控制量大小。 展开更多
关键词 碰撞规避 单脉冲切向控制 Box区域方法 最优策略
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基于可达集的无人机低空飞行冲突解脱算法 被引量:1
7
作者 杨建航 张福彪 王江 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1813-1827,共15页
针对无人空中交通管理(UTM)中的冲突解脱问题,提出了以可达集分析为基础的实时避撞算法。该算法可用于城市低空环境中的密集交通流空域,保证无人机(UAV)飞行过程的安全性。基于相对运动的概念,通过分析平面空域中的飞行博弈问题对避撞... 针对无人空中交通管理(UTM)中的冲突解脱问题,提出了以可达集分析为基础的实时避撞算法。该算法可用于城市低空环境中的密集交通流空域,保证无人机(UAV)飞行过程的安全性。基于相对运动的概念,通过分析平面空域中的飞行博弈问题对避撞系统进行建模,同时利用水平集方法和最优控制理论对无人机的可达集进行分析和计算,使用机载传感器获取无人机与周围物体的信息,为每架无人机提供新的避撞策略。通过3种不同空域环境的飞行案例进行仿真实验,验证了该策略不仅可以得到平滑的飞行路径,实时安全地解决冲突解脱问题,而且针对合作/非合作目标均有效。 展开更多
关键词 无人空中交通管理 冲突解脱 城市低空环境 可达集分析 避撞策略 平面空域
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考虑不同路面状态的车辆主动避撞声光预警策略 被引量:1
8
作者 李昕光 于文昌 +2 位作者 孙崇效 胡含 金政宇 《国外电子测量技术》 北大核心 2023年第11期80-88,共9页
为解决汽车行驶过程中路面状态变化对汽车主动避撞性能产生的影响,提出一种考虑不同路面状态的分级声光预警避撞策略。采用路面峰值附着系数算法对路面附着系数进行估计并分别建立了汽车制动避撞、换道避撞和协同避撞安全距离模型。对... 为解决汽车行驶过程中路面状态变化对汽车主动避撞性能产生的影响,提出一种考虑不同路面状态的分级声光预警避撞策略。采用路面峰值附着系数算法对路面附着系数进行估计并分别建立了汽车制动避撞、换道避撞和协同避撞安全距离模型。对干沥青、湿沥青和雪路路面进行了不同行驶工况下的避撞轨迹规划和极限安全距离计算,将极限安全距离作为决策阈值与声光预警结合提出了主动避撞策略。通过Carsim/Simulink搭建单一路面与对接路面联合仿真平台对策略进行验证,结果表明,3种路面附着系数估算精度均小于8%,对接路面小于3%。提出的预警策略将预警时间提前1.75 s,安全车距提升49 m,有效提高了汽车行驶安全性。 展开更多
关键词 主动避撞 路面附着系数估计 避撞方式 安全距离模型 预警策略
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一种改进的多船转向避碰决策算法
9
作者 胡文兴 朱金善 +1 位作者 孙慧勇 秦兴奋 《广州航海学院学报》 2023年第2期7-13,共7页
针对开阔水域多船会遇场景下的船舶避碰决策问题,提出一种改进后的多目标麻雀搜索算法(ImprovedMulti-objectiveSparrowSearchAlgorithm,IMOSSA).为增强种群多样性,引入模拟退火算法中的退火策略更新麻雀种群位置;基于精英选择策略,对... 针对开阔水域多船会遇场景下的船舶避碰决策问题,提出一种改进后的多目标麻雀搜索算法(ImprovedMulti-objectiveSparrowSearchAlgorithm,IMOSSA).为增强种群多样性,引入模拟退火算法中的退火策略更新麻雀种群位置;基于精英选择策略,对所有非支配解的拥挤度距离进行降序排列,剔除最小的解并重复直到保留前沿解个数,以提高算法的全局收敛性能,更快去除劣解.仿真结果表明,改进后的IMOSSA在ZDT1上的反世代距离和空间评价指标较MOSSA分别下降了94.5%和89.7%,在多船会遇局面中能够得到符合条件的最优避碰转向角,有助于提高船舶智能避碰决策水平。 展开更多
关键词 多船避碰 麻雀搜索算法 多目标优化 PARETO前沿 精英选择策略
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基于自动紧急制动的行人避撞策略及仿真验证
10
作者 姚禹城 《农业装备与车辆工程》 2023年第5期114-118,共5页
为提高行人AEB的避撞效能,提出一种考虑行人出现位置的制动避撞策略并验证。首先对驾驶员遇到横穿行人的制动行为进行分析,并结合AEB系统特点确定制动临界避撞距离;然后,基于真实事故视频,选取分级制动减速度;最后,考虑行人横穿出现位置... 为提高行人AEB的避撞效能,提出一种考虑行人出现位置的制动避撞策略并验证。首先对驾驶员遇到横穿行人的制动行为进行分析,并结合AEB系统特点确定制动临界避撞距离;然后,基于真实事故视频,选取分级制动减速度;最后,考虑行人横穿出现位置,根据制动避撞距离设置制动响应时机。MATLAB/Simulink和CarSim联合仿真结果表明,行人出现在近端/远端位置均能有效避免碰撞。 展开更多
关键词 自动紧急制动 行人避撞策略 临界距离 仿真验证
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基于驾驶行为的追尾避撞控制策略研究 被引量:15
11
作者 刘志强 张春雷 +2 位作者 张爱红 倪捷 朱伟达 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第9期1068-1073,1080,共7页
本文中提出了一种通过制动或换道来实现的追尾避撞控制策略。首先通过模拟驾驶仪采集驾驶员避免追尾碰撞的换道时机、制动强度、最大加速度变化率和反应时间,构建了驾驶员制动避撞行为和换道避撞行为模型;然后建立基于制动安全距离、碰... 本文中提出了一种通过制动或换道来实现的追尾避撞控制策略。首先通过模拟驾驶仪采集驾驶员避免追尾碰撞的换道时机、制动强度、最大加速度变化率和反应时间,构建了驾驶员制动避撞行为和换道避撞行为模型;然后建立基于制动安全距离、碰撞时间和换道安全距离的危险估计模型,实时计算行车发生追尾碰撞的危险等级并据此选取相应的主动避撞介入时机和方式;最后依据碰撞时间和结合前馈控制的线性状态反馈控制方法,分别建立制动避撞策略和换道避撞策略。Matlab仿真和实车试验验证结果表明,该避撞控制策略能通过自主换道或制动避免中低速跟车行驶时的追尾碰撞。 展开更多
关键词 追尾避撞 模拟驾驶仪 驾驶员避撞行为 避撞控制策略 自主换道或制动
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自主紧急制动系统避撞策略的研究 被引量:50
12
作者 李霖 朱西产 +1 位作者 董小飞 马志雄 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期168-174,共7页
本文中提出了一种新的自主紧急制动系统避撞策略。首先基于真实交通工况中驾驶员的紧急制动行为构建了危险估计模型;然后开发了两级预警两级制动的避撞策略,它根据危险估计模型计算出的危险等级选取相应的介入方式。Pre Scan仿真结果表... 本文中提出了一种新的自主紧急制动系统避撞策略。首先基于真实交通工况中驾驶员的紧急制动行为构建了危险估计模型;然后开发了两级预警两级制动的避撞策略,它根据危险估计模型计算出的危险等级选取相应的介入方式。Pre Scan仿真结果表明,该策略可有效避免碰撞或减轻碰撞的程度。 展开更多
关键词 主动安全 自主紧急制动系统 避撞策略 危险工况 危险估计 PRE SCAN
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交会对接任务碰撞规避策略制定研究 被引量:4
13
作者 李翠兰 唐歌实 +2 位作者 胡松杰 李勰 张宇 《载人航天》 CSCD 2014年第1期9-15,共7页
针对交会对接任务目标飞行器与追踪器轨道运行特性,综合考虑规避策略计算方法与工程实际相结合的问题,提出高度规避、时间规避以及与正常轨控相结合的碰撞规避策略计算方法等三种空间目标碰撞规避策略计算方法。高度规避计算方法采用了L... 针对交会对接任务目标飞行器与追踪器轨道运行特性,综合考虑规避策略计算方法与工程实际相结合的问题,提出高度规避、时间规避以及与正常轨控相结合的碰撞规避策略计算方法等三种空间目标碰撞规避策略计算方法。高度规避计算方法采用了Lambert飞行原理,用简化二体开普勒模型取代高精度轨道预报方法,迭代求解规避机动速度增量,实现了通过约束过交点与目标径向距离差得到速度增量的最优解;时间规避计算方法通过轨道周期与速度增量的关系,实现了通过约束过交点与目标的时间差得到速度增量的最优解;与正常轨控相结合的碰撞规避策略计算方法,在正常控制考虑冗余控制量的基础上,对控制策略的控制开始时间或沿迹方向的速度增量进行较小的修正,使两者通过碰撞点的时刻或径向距离错开,达到碰撞规避的目的,该方法不仅可以节省燃料、而且对任务的影响较小。通过对三种空间目标碰撞规避策略计算方法仿真分析结果表明,完全适用于交会对接任务,可为我国载人航天任务飞行安全提供技术保障。 展开更多
关键词 交会对接 碰撞规避 规避策略 时间规避 高度规避
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船舶拟人智能避碰决策理论的集成机器学习策略 被引量:13
14
作者 李丽娜 王俊玲 陈国权 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2011年第3期359-368,共10页
简述了研究船舶拟人智能避碰决策(PIDVCA)的意义、目标及其实现方法,提出了基于机器学习构建动态避碰知识库的关键技术及PIDVCA埋论的机器学习机制,并结合避碰仿真实例,着重讨论了PIDVCA理论的集成机器学习策略以及获取动态避碰知识的机理.
关键词 PIDVCA 集成机器学习策略 动态避碰知识库
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动态威胁下的合作型无人机自主防撞控制 被引量:4
15
作者 朴海音 王鹤 +1 位作者 魏瑞轩 蔡为民 《电光与控制》 北大核心 2017年第3期28-31,共4页
无人机在飞行空域中遭遇动态碰撞威胁时,需要进行有效的规避。为改善现有方法对合作型无人机动态威胁规避的协作性考虑不足,首次提出将合作系数引入回避策略,采用最优化理论求解了合作型无人机规避动态威胁的最优规避策略,从而有效实现... 无人机在飞行空域中遭遇动态碰撞威胁时,需要进行有效的规避。为改善现有方法对合作型无人机动态威胁规避的协作性考虑不足,首次提出将合作系数引入回避策略,采用最优化理论求解了合作型无人机规避动态威胁的最优规避策略,从而有效实现对多种动态威胁的有效规避。仿真验证表明,所提方法能有效实现对合作型无人机动态威胁的碰撞规避。 展开更多
关键词 无人机 防碰撞 最优规避策略 动态威胁
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基于三维CAD和CMM的计算机辅助检测规划系统的研究与实现 被引量:4
16
作者 刘达新 董玉德 +1 位作者 赵韩 王万龙 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第18期2207-2213,共7页
对基于三维CAD和三坐标测量机的计算机辅助检测规划(CAIP)系统的各项关键技术进行研究,给出了相关的实现算法、原理及解决思路,着重解决采样及路径规划中的相关问题。对于采样规划,指出了决定采样点数量及分布的相关因素,并提出了一种... 对基于三维CAD和三坐标测量机的计算机辅助检测规划(CAIP)系统的各项关键技术进行研究,给出了相关的实现算法、原理及解决思路,着重解决采样及路径规划中的相关问题。对于采样规划,指出了决定采样点数量及分布的相关因素,并提出了一种以规则采样为基础的步长自适应再分采样方法;对于路径规划,先对测量点采用按参数加权和大小排序的方法进行检测顺序规划以形成初始路径,再以碰撞检查及规避对其进行改进,生成无碰撞的检测路径。采用Microsoft Visual C++开发环境开发了CAIP系统,计算机试验验证了相关算法的可行性,结果表明该系统能高效率、智能化地完成常见零件的自动检测工作。 展开更多
关键词 三坐标测量机(CMM) CAD/CMM集成 采样策略 路径规划 碰撞规避
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危险模式免疫控制算法优化船舶避碰策略 被引量:5
17
作者 白一鸣 韩新洁 孟宪尧 《中国航海》 CSCD 北大核心 2012年第2期29-32,共4页
危险模式免疫算法是仿照生物免疫系统和基因学的一种优化搜索方法,适用于复杂问题的求解。介绍危险模式免疫算法的原理,并将该算法应用于优化船舶避碰策略。结合船舶碰撞危险度及船舶运动数学模型等相关领域知识,实现了船舶避碰策略的... 危险模式免疫算法是仿照生物免疫系统和基因学的一种优化搜索方法,适用于复杂问题的求解。介绍危险模式免疫算法的原理,并将该算法应用于优化船舶避碰策略。结合船舶碰撞危险度及船舶运动数学模型等相关领域知识,实现了船舶避碰策略的优化。通过仿真验证了算法的有效性,从而为船舶避碰决策提供了新的方法和思路。 展开更多
关键词 水路运输 免疫算法 危险模式 船舶安全 避碰策略
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编队卫星防碰撞规避路径规划方法与控制研究 被引量:7
18
作者 王辉 顾学迈 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期67-74,共8页
针对编队卫星在构型重构和构型失效重组时发生碰撞可能性最大的两种机动工况,采用数学规划的方法对其进行防碰撞规避准则、规避策略和控制方面的研究;并通过系统可控性证明出无径向推力相对于全向推力,也可以达到目标相位点只是燃料消... 针对编队卫星在构型重构和构型失效重组时发生碰撞可能性最大的两种机动工况,采用数学规划的方法对其进行防碰撞规避准则、规避策略和控制方面的研究;并通过系统可控性证明出无径向推力相对于全向推力,也可以达到目标相位点只是燃料消耗得多。对编队构型失效重组工况中备份星机动前停泊位置,进入编队位置选择和启动时刻选择以及故障星离开编队后,目标轨道确定等问题通过数学仿真的形式予以解答。仿真结果表明,该研究方法真实可信、简便有效。 展开更多
关键词 控制策略 防碰撞 路径规划 卫星编队飞行
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汽车自适应巡航控制的间距策略 被引量:10
19
作者 吴志红 黄思源 朱元 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第15期295-299,311,共6页
汽车自适应巡航控制中,为确定不同车距下的控制策略,通过建立汽车行驶模型和制动模型,推导得到车速判据、第一车距判据、第二车距判据。将前后两车之间距离按此三条判据,由前至后划分为避撞区域、制动区域、降速区域、加速区域。自适应... 汽车自适应巡航控制中,为确定不同车距下的控制策略,通过建立汽车行驶模型和制动模型,推导得到车速判据、第一车距判据、第二车距判据。将前后两车之间距离按此三条判据,由前至后划分为避撞区域、制动区域、降速区域、加速区域。自适应巡航系统能够判断和识别汽车当前所处区域,能够决定当前所应采取的驱动控制和制动控制策略。 展开更多
关键词 自适应巡航控制 间距策略 车速判据 车距判据 主动避撞
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交叉路口转弯车辆对横穿行人的避撞策略 被引量:5
20
作者 葛如海 肖轩 +1 位作者 洪亮 崔义忠 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2021年第2期7-11,共5页
针对交叉路口转弯车辆与横穿行人碰撞的危险场景,提出了一种综合碰撞时间和制动距离的避撞策略。首先,建立转弯车辆与行人的位置关系模型,确定行人目标跟踪方法,然后,通过比较行人进入转弯区域时间、避撞剩余时间、行人离开转弯区域时... 针对交叉路口转弯车辆与横穿行人碰撞的危险场景,提出了一种综合碰撞时间和制动距离的避撞策略。首先,建立转弯车辆与行人的位置关系模型,确定行人目标跟踪方法,然后,通过比较行人进入转弯区域时间、避撞剩余时间、行人离开转弯区域时间的关系确定行人是否为危险目标,最后,建立此种场景下的制动安全距离模型并确定了避撞策略。通过PreScan和MATLAB软件对避撞策略进行了仿真验证,结果表明,该策略能有效避免该类危险场景中的碰撞事故。 展开更多
关键词 交叉路口 横穿行人 避撞策略
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