基于多模态数据和粒子滤波器的移动机器人目标跟踪方法

在复杂环境中,目标可能受到遮挡、光照变化、背景干扰等因素的影响,导致移动机器人目标跟踪精度和效率低;为保证移动机器人目标跟踪效果,提出了基于多模态数据和粒子滤波器的移动机器人目标跟踪方法;采集移动机器人目标多模态数据,通过畸变校正、去噪、增强等步骤,完成移动机器人目标多模态数据的预处理;从边缘、颜色、纹理等多个方面,提取移动机器人目标多模态数据特征;以提取特征为研究对象,通过粒子滤波器的训练,得出移动机器人跟踪目标的检测结果,最终通过实时目标位置的更新,实现移动机器人目标跟踪;仿真结果表明,在单目标和多目标两种仿真场景下,设计方法的跟踪误差和跟踪时延较低,能够有效提高移动机器人目标跟踪精度和效率,具有较好的移动机器人目标跟踪效果。

基于EMD及闭环测试的飞机直接升力控制系统设计

飞机直接升力水平不均会造成飞机飞行偏航问题,为实现对飞机飞行能力的有效控制,设计基于EMD及闭环测试的飞机直接升力控制系统;在FSEU架构中,设置ARINC429总线闭环机制,联合伺服控制模块与实时机载终端,实现飞机直接升力控制系统应用模式的搭建;根据隐藏EMD信息定义条件,求解质心动力学方程,再按照气动特性原则,计算航向偏离度的具体数值,完成基于EMD的飞机升力控制;以内存网交联环境为基础,配置模型机组织,实现对闭环测试功能的完善;实验结果表明,应用所设计系统可以改善直接升力水平不均的问题,将飞机飞行偏航角控制在0°~20°的数值范围之内,能够实现对飞机飞行能力的有效控制。

基于PCIE总线的大数据通信传输时延控制系统设计

在大数据传输中,当网络流量过大或网络拓扑复杂时,可能会出现网络拥塞的情况,导致通信传输时延的增加,为了优化通信网络的数据传输效率,设计基于PCIE总线的大数据通信传输时延控制系统;在PCIE总线核结构下设计大数据收发器、通信转换模块与通信中断控制器,搭建时延控制终端,联合大数据通信寄存器与时延状态估计器,实现传输时延控制硬件系统的设计;在通信数据相空间内,计算传输时延量的具体数值水平,完成对大数据通信传输时延的预测;根据大数据通信序列定义条件,得到与通信传输时延状态相关的反馈信息,并以此为基础,确定具体的控制方案,完成基于PCIE总线的大数据通信传输时延控制系统设计;实验结果表明,PCIE总线控制系统的应用可将大数据通信时延控制在0~0.20 ms范围之内,不会因时延过大造成数据信息瞬时响应速率下降的问题,且数据传输丢包率低于10%,符合实际应用需求。

高精度多通道激光器恒定驱动电源研究与设计

为了对多个激光器进行可靠性测试,实现分时工作,同时降低驱动电路体积,选用多路选择开关和多路模拟开关以实现多通道下光电二极管PD和雪崩光电二极管APD的切换,通过设置DAC数模转换芯片不同工作点电压,实现一种可以驱动多通道不同型号激光器的恒定驱动电源电路;电路设计中利用深度负反馈原理来提高系统的稳定度,设计了双OPA和MOS管进一步减小漏电流引起的偏差,优化了电压-电流线性度;软件设计中引入强化学习Actor-Critic框架对RBF-PID算法参数自适应调整,缩短系统动态平衡时间的同时具有智能性;实验表明该驱动电源具有输出精度高(<0.1%),稳定性强(0.05%),纹波系数低(<1μA),动态响应时间快,抗干扰能力强等优点。

基于MBSE的鱼雷全电子安全系统安全性与任务可靠性分析

随着武器装备研究的深入推进,传统方法难以满足复杂系统安全性与可靠性分析的需求;为提升系统研发与评估效率,以形式化的系统建模语言分析鱼雷全电子安全系统的安全性、可靠性成为必然趋势;文章在传统安全性与可靠性分析的基础上,基于系统工程开展安全系统建模过程,以功能需求、系统架构、活动视图以及时序逻辑控制作为安全性与作用可靠性分析的构成元素,对系统功能模型进行故障传播建模;最后以安全建模语言构建事故树模型得出安全性与可靠性的影响因素,为引信系统的安全性与可靠性分析工作提供一定参考价值。

涡轴航空发动机转速的自适应模糊控制研究

常规的涡轴航空发动机转速的自适应模糊控制技术,对发动机转速扭矩参数的调整不太精准,导致转速控制效果较差;因此,提出涡轴航空发动机转速的自适应模糊控制研究;文章首先对逻辑进行模糊化处理,得到相应的隶属度函数,对其进行模糊推理,并采用重心法进行去模糊化;将模糊子集的参数作为控制器的主要参数,形成涡轴航空发动机转速模糊控制器;再基于此,构建转速模糊控制器系统结构,以便后续对实施自适应模糊控制;最后对变化率的调整规则进行设计,将转速波动控制在较小的范围内,并建立参数调整规则表,按照模糊自整定数值关系,对发动机转速扭矩参数进行精确调整,从而对发动机转速进行自适应模糊控制;仿真结果表明,使用文章设计的方法,对涡轴航空发动机转速进行自适应模糊进行控制后,能够较好地将发动机转速控制在3000 rpm附近小波动振荡,说明该方法的控制效果较好;当阶跃干扰为10 N·m时,转速波动在11.38~17.77 rpm之间,当阶跃干扰为15 N·m时,转速波动的平均值在11.69~17.81 rpm之间,相对于对比方法均较小,说明该方法具有较好的应用价值。

基于RRT*算法和DWA算法的分层结构路径规划策略

为优化复杂动态环境下路径规划问题,提高路径搜索效率,缩短路径规划时间,提出一种基于改进RRT*算法和DWA算法的分层结构路径规划策略;该路径规划分层结构由全局路径规划层和局部路径规划层组成,全局路径规划层根据已知静态障碍物信息利用改进RRT*算法进行全局路径规划;当路径中出现未知动态障碍物时,根据规划策略将启用局部路径规划层,基于获取的动态障碍物信息,利用DWA算法进行局部路径规划;最终通过全局与局部路径规划策略相结合得到最终的可行路径;仿真实验结果表明:文章提出的分层结构路径规划策略在复杂动态环境中可以高效地完成路径规划任务。

基于LSTM的北斗卫星信号识别方法研究

为有效降低和抵御干扰对信号接收与定位的影响,提高导航系统的稳定性和可靠性,设计基于LSTM的北斗卫星信号识别方法,以无失真地利用BDS信号;对北斗卫星真实信源实施信号调制,获取卫星信号调制样式识别算法的输入信号;设计基于LSTM的卫星信号调制样式识别算法,模型为一个传统LSTM网络与CNN网络级联的新型LSTM网络,通过CNN网络能够实施I、Q数据间特征的提取,利用LSTM网络提取数据中时序特征,并对其特征进行融合,实现北斗卫星信号的识别;并设计结合空域抗干扰技术与时域抗干扰技术的空时自适应滤波约束算法,实现北斗卫星信号窄带与宽带干扰的共同抑制,以有效提高识别的效果;实验测试结果表明,设计方法的识别准确率整体较高,最高达到接近90%,抗干扰后输出信干比最高达到78.52 dB。

基于深度学习的巡检机器人避障轨迹自动控制系统设计

为了提高巡检机器人在复杂环境下的避障能力,使机器人能够安全地完成巡检任务,设计基于深度学习的巡检机器人避障轨迹自动控制系统;设计由CCD传感器、信号处理芯片等设备组成的工业智能视觉CCD相机,基于FPGA和USB2.0的视频采集卡传输采集数据,完成硬件部分的设计;在软件设计中,对采集的图像实施目标分割、双目目标匹配等预处理,通过对摄像头实施双目视觉标定获取障碍物空间位置三维信息,基于深度学习中的CRNN设计机器人自主避障规划网络模型,并设计模糊轨迹控制器,实现避障中的轨迹自动控制;系统测试结果表明,设计系统最终成功避开了3个动态障碍物,最大轨迹控制误差的最大值为1.45°,最小轨迹控制误差的最大值为0.62°,动态避障巡检速度始终在3.5 m/s左右,表现出了精准而稳定的轨迹控制效果。

基于改进YOLOv5s的焦炉烟火识别算法

针对炼焦厂烟火排放全天候环保监测的要求,提出了基于改进YOLOv5s的焦炉烟火识别算法;该算法以YOLOv5s为基础网络,在主干网络Backbone中添加CBAM注意力机制模块,使网络更加关注重要的特征,提升目标检测的准确率;新增FReLU激活函数代替SiLU激活函数,提高激活空间的灵敏度,改善烟火图像视觉任务;在自建数据集中烟、火样本标签基础上,增加灯光标签来解决强灯光对火焰识别的干扰,并通过分流训练、检测的方式来解决昼夜场景的烟火检测问题;在自建数据集上做对比实验,更换激活函数后,联合CBAM模块的YOLOv5s模型效果最佳;实验结果显示,与原始YOLOv5s模型相比,在白天场景下的烟火识别mAP值提升了6.7%,在夜间场景下的烟火识别mAP值高达97.4%。

基于区块链的实景三维地理信息数据加密控制系统设计

为解决由公钥文本、私钥文本不匹配造成的信息数据错误加密问题,实现对实景三维地理信息数据的按需加密处理,设计了基于区块链的实景三维地理信息数据加密控制系统;设置CPU主机端调度模块、地理信息数据处理模块和混合加密模块作为主要元件,联合数字签名结构,完善矢量化计算单元的连接形式,完成对数据加密控制系统硬件的设计;按照区块链编码原则,确定关键区块角色的组成情况与公钥密码体制定义条件,并以此为基础,计算数据多项式结果;再根据Curl加密节点部署形式,求解隐藏加密向量的具体数值,实现对实景三维地理信息数据的加密处理;结合相关硬件应用结构,完成基于区块链的实景三维地理信息数据加密控制系统的设计;实验结果表明,设计系统的公钥文本、私钥文本之间的长度差不超过0.25 kB,能够较好解决由密钥文本不匹配造成的信息数据错误加密问题,符合按需加密处理实景三维地理信息数据的实际应用需求。

基于并联卷积神经网络的无人机遥感影像建筑区域测量

无人机遥感影像覆盖范围广,难以区分建筑区域与背景区域,导致无人机遥感影像建筑区域测量结果可靠性下降;以解决这一问题作为研究目标,提出了一种基于并联卷积神经网络的无人机遥感影像建筑区域测量方法;获取无人机遥感影像,通过静态输出、图像融合、去雾等环节完成遥感影像预处理;构建并联卷积神经网络,通过网络训练传播提取预处理后无人机遥感影像建筑区域边缘特征,经过特征匹配实现无人机遥感影像中建筑区域识别,结合面积计算结果得到建筑区域的测量结果;经过精度性能测试实验得出结论,在有雾和无雾环境下所提方法与传统区域测量方法相比的建筑区域测量误差分别降低了0.505 km^(2)和0.305 km^(2),说明该方法的测量结果可靠性更高,可以广泛应用在无人机遥感影像建筑区域测量领域。

基于PWPF调制技术的飞机飞行姿态控制系统软件设计

为实现飞机行进轨迹多波段同时调节,使其飞行姿态能够受到软件程序的有效控制,设计基于PWPF调制技术的飞机飞行姿态控制系统软件程序;根据时钟配置情况,设置CAN通信接口,并以此为基础,完成对导航仪与舵机状态的检测,再联合偏航距离校正结果,规范核心控制程序的编写形式,实现系统各软件模块功能的设计;建立自抗扰闭环,按照PWPF调制技术的静态作用需求,求解二次规划函数,完成基于PWPF调制技术的控制机制定义;在反步控制器运行过程中,推导非线性建模表达式,实现对飞机飞行姿态控制行为的建模,完成基于PWPF调制技术的飞机飞行姿态控制系统软件设计;实验结果表明,基于PWPF调制技术所设计的软件程序,在X波、C波、S波、L波的波频范围内,均能有效控制飞机的飞行姿态,与多波段调节飞机行进轨迹的实际应用诉求相符合。

基于微分观测器的飞行模拟转台伺服系统非线性控制

飞行模拟器转台伺服系统是导弹飞行的重要模拟设备,用于获取实验数据;针对飞行模拟转台伺服系统在跟踪控制过程中存在参数不确定性、非线性摩擦等不确定性问题,提出了一种基于微分观测器的飞行模拟转台伺服系统非线性控制方法;考虑系统在跟踪控制过程中存在不确定性问题,设计了微分观测器来估计复合不确定扰动;设计非线性控制器来控制飞行模拟转台伺服系统,使得系统可以收敛到期望位置转角信号;通过李雅普洛夫稳定性证明控制器作用在系统条件下的鲁棒性;通过MATLAB/Simulink仿真试验平台验证了文中提出的控制策略能够使系统有效跟踪期望位置转角,具有一定工程应用价值。

多工件拼接焊缝面结构光滑度的视觉检测技术研究

由于多工件拼接焊缝面结构光滑度检测过程中,受其拼接面复杂且图像存在噪声,导致细节特征不明显,从而使检测精度、效率降低,为此,提出多工件拼接焊缝面结构光滑度的视觉检测技术;采用字典学习方法,对焊缝面图像去噪处理,将焊缝图像去噪问题转化为最小化问题,消除焊缝面图像中存在的噪声,将其输入MRFENet网络,结合深度学习和残差学习技术,提取图像特征,采用逐级特征融合方法,融合提取的深层特征和浅层特征,实现焊缝面图像的增强处理;采用增量二维主成分分析提取焊缝面结构的光滑度特征,结合焊缝面图像的协方差矩阵更新焊缝图像特征矩阵,结合残差函数,计算焊缝面结构高阶光滑度特征向量,实现光滑度检测;实验结果表明,所提方法图像处理效果好、检测精度高,且一直处于94%以上,检测效率高。

六相直线感应电机模糊间接矢量控制

针对直线电机运行于复杂环境条件下,系统建模准确度不高,参数难以整定的问题,提出了一种适用于六相直线感应电机的模糊间接矢量控制方法;在同步旋转坐标系下对六相直线电机建模,并阐述了间接矢量控制的原理;将模糊控制算法应用于间接矢量控制中的速度环,根据位移和速度的偏差直接模糊调节给定电磁力,使得参数的整定不再依赖准确的系统模型,且参数调节更为简单;通过对隶属函数分区和采用中心法清晰化,减小了模糊控制算法的计算量,从而能够满足实时计算的要求;将所提算法在数字信号处理器(DSP)中实现,并在半实物仿真平台上验证,结果表明所提算法投入后,位移和速度误差减小都超过了65%,能够实现电机速度和位移的准确控制,且通用性好。

基于STM32的干式生化电解质分析仪的研究与设计

国产电解质分析仪大多基于湿式法,结构相对复杂,操作过程繁琐,且由于样本外露存在一定的生物安全隐患;针对临床医学上对人体体液中关键电解质成分的检测需要,设计了一种基于干式生化法测试钾离子、钠离子、氯离子的人体电解质分析仪;分析仪基于Cortex-M3嵌入式系统开发,设计了新型干式生化电解质测试片,采用离子选择电极法进行离子测量,结合Nernst方程,提出了一种新的干式电解质测量方法,完成了系统软硬件设计;整机符合医疗仪器行业标准,性能稳定,检测精度高,通过了医疗仪器注册检验;该设计在一定程度上提高了国产电解质分析仪的设计水平,突破了人体电解质干式检测的技术瓶颈,对中小型医院普及人体电解质分析仪具有一定的促进作用。

基于超声相控阵的聚乙烯管道缺陷信号重构方法研究

在对聚乙烯管道缺陷进行超声检测的过程中,由于在该种材料中传播的声速较小,同时散射噪声较强且信噪比极低,并且检测的仪器设备本身会受到如电信号干扰等影响,从而影响缺陷成像的结果;因此针对A扫信号进行数据处理是改善检测成像质量的关键一步;另一方面,采用阵元数较多的超声相控阵探头进行不同类型的聚乙烯管道缺陷的数据采集时,将会得到大量的缺陷数据,对存储、传输和处理带来各种困难;而针对传统方法进行压缩感知时,如果信号的信噪比较低而重构均方误差较大,则需要处理的信号中关键信息很难留存,在低码率下更容易产生细节丢失的问题;所以文章提出一种基于K-SVD超完备字典学习的稀疏表示缺陷信号压缩重构方法,借助该学习算法训练过完备字典,并选择高斯随机矩阵为观测矩阵和正交匹配追踪算法(OMP)为重构算法对聚乙烯管道缺陷回波信号进行压缩感知,同时分析字典元素个数与迭代次数等参数变化对重构信号与成像效果的影响。

基于高光谱图像的小麦种子纯度/含水量检测系统

为了满足小麦种子纯度和含水量检测的现场应用需求,实现集图像采集,数据分析,模型更新,结果输出于一体的自动化系统检测,借助高光谱图像技术,开发了小麦种子纯度/含水量自动检测系统;所开发系统硬件层面以STM32芯片为控制核心,配合SHT20温湿度检测模块、光源控制模块和步进电机驱动模块,实现操作环境信息获取、平台运动控制、光源功率和高光谱相机焦距调整;利用上位机实现高光谱图像的实时采集和STM32控制模块的信息交互;利用Python语言编写软件操作平台的后台逻辑和人机交互界面;系统采用偏最小二乘回归模型实现对小麦种子含水量的检测(决定系数为0.943、均方根误差为0.81%)、采用偏最小二乘鉴别模型实现对小麦种子纯度的检测(准确率为96.5%,精确率为93.0%,召回率为93.0%);所设计的小麦种子纯度/含水量检测系统具有功能完善、操作简便、可扩展性强等优点,为促进高光谱图像技术在小麦种子质量检测领域的现场应用提供了可能。

三相电压型PWM整流器的自抗扰控制研究

三相电压型PWM整流器是一个多输入多输出的强非线性结构,并对三相电压型PWM整流器的数学模型和自抗扰控制器进行了原理分析;为了改善整流系统抗扰性及参数摄动等问题,采用一种改进型的非线性自抗扰控制方案,同时给出了离散形式的表达式;然后,重新构造了常规自抗扰控制器中非线性状态误差反馈控制律(NLSEF)和扩张状态观测器(ESO)的非线性函数,以此来克服非线性函数的不平滑性能,从而减小整流系统输出的高频颤振现象;在MATLAB/Simulink环境下进行仿真和搭建了实验样机来验证,改进型自抗扰控制器与常规自抗扰控制器进行对比分析。结果表明了改进型自抗扰控制策略改善了交流侧电压和负载突变敏感的缺点,并降低了交流侧电流总谐波含量,且直流侧电压具有更好的动静态性和鲁棒性。