控制与信息技术(原大功率变流技术) /oa 无人系统,智控未来 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2018060000 2018年12月05 00:00 2018年06期 0 2148017 包为民 &nbsp;基于深度学习的疲劳驾驶状态检测方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20180600001 &nbsp;目前疲劳驾驶检测算法大多基于单一的人工提取疲劳状态特征实现,且大部分算法结构复杂、鲁棒性低。为此,文章提出一种基于深度学习的疲劳检测方法,它采用卷积神经网络和Landmark 算法来实现人脸图像特征点的自动提取;并使用SVM 算法对疲劳特征进行分类;最后基于Perclos 算法实现视频流图像的疲劳状态检测。实验结果表明,该方法能较好地提取疲劳特征,实现实时疲劳检测,且检测精度达96.8%。 2018年12月05 00:00 2018年06期 1 1668198 &nbsp;熊群芳,林 军,岳 伟,刘 悦,袁 浩,游 俊,丁 驰 &nbsp;自动驾驶车辆运动规划方法综述 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20180600002 &nbsp;自动驾驶车辆是汇集了环境感知、规划决策、控制执行及信息交互的高新技术综合体,其规划决策模块负责生成车辆的行驶行为,是体现车辆智慧水平的关键。规划决策模块包括任务规划、路线规划、行为规划及运动规划等环节,其中运动规划环节负责生成车辆的局部运动轨迹,是决定车辆行驶质量的直接因素。文章总结了近年来国内自动驾驶运动规划相关研究成果,将现有算法归纳为曲线插值方法、采样方法、机器学习方法以及最优控制方法,分析了各类方法的优缺点。可以预见,未来各类算法将进一步进行融合,弥补各自的缺点。在运动规划算法的设计中,如何精准建模描述车辆运动过程,如何客观清晰地描述环境情况,如何完成算法的容错冗余设计,如何简化求解难度以及如何保障算法的泛化求解能力,将是今后值得着重关注的议题。 2018年12月05 00:00 2018年06期 1 1018782 &nbsp;李 柏<sup>1</sup>,张友民<sup>2</sup>,邵之江<sup>1</sup> &nbsp;基于RLESO 的高超声速巡航飞行器跟踪控制器设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20180600003 &nbsp;针对高超声速巡航飞行器的强非线性、强耦合、快时变以及不确定性等特性,设计了一种基于降阶线性扩张状态观测器的自抗扰跟踪控制器。其将高超声速巡航飞行器的纵向平面运动模型分为速度回路和高度回路,对各回路分别设计辅助状态变量以简化跟踪控制器的设计过程;在此基础上,对两个回路分别设计基于降阶线性扩张状态观测器的自抗扰跟踪控制器来获得满意的控制性能。仿真结果表明,相比于常规的线性自抗扰跟踪控制器,以降阶线性扩张状态观测器为基础的自抗扰跟踪控制器能够以更快的速度跟踪上系统的期望输入,且超调量更小。 2018年12月05 00:00 2018年06期 1 1903799 &nbsp;吴 瑕<sup>1</sup>,李晓栋<sup>2</sup>,王思远<sup>2</sup>,罗世彬<sup>2</sup> &nbsp;工作级ROV 的位姿跟踪S-MFAC 控制 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20180600004 &nbsp;针对工作级遥控潜水器(remotely operation vehicle,ROV ) 存在模型参数变化频繁、作业环境复杂、不确定因素众多及运动的强非线性等特性,文章提出一种S-MFAC(sigmoid-model free adaptive control)非线性串级工作级ROV 位姿跟踪控制算法。其外环应用S 函数的有界、平滑输出特性将ROV 位置和姿态控制指令转换为光滑的内环参考速度,满足执行器约束;内环控制器采用MFAC 消除ROV 系统内在扰动因素,实现各自由度速度量的稳定、准确跟踪闭环控制。文章通过搭建仿真模型对该算法在速度跟踪和三维轨迹跟踪方面的控制有效性进行了验证,结果表明:同样在不基于ROV 精确数学模型的条件下,S-MFAC 控制算法比常规PID 算法具有更好的动态控制效果;另外,S-MFAC 控制算法由于优化了操作输入,可以减少领航员的工作强度,提高ROV 作业效率。 2018年12月05 00:00 2018年06期 1 1421034 &nbsp;乔岳坤,朱迎谷,严 允,罗凌波,胡斌炜 自动驾驶车辆运动规划方法综述 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2018060001 自动驾驶车辆的规划决策模块负责生成车辆的行驶行为,是体现车辆智慧水平的关键。规划决策模块中的运动规划环节负责生成车辆的局部运动轨迹,是决定车辆行驶质量的直接因素。文章总结了近年来国内自动驾驶运动规划相关研究成果,将现有算法归纳为曲线插值方法、采样方法、机器学习方法以及最优控制方法,分析了各类方法的优缺点。可以预见,未来各类算法将进一步进行融合,取长补短。在运动规划算法的设计中,如何精准建模描述车辆运动过程,如何客观清晰地描述环境情况,如何完成算法的容错冗余设计,如何简化求解难度以及如何保障算法的泛化求解能力,将是今后关注的重点。 2018年12月05 00:00 2018年06期 1 6 7523641 李 柏<sup>1</sup>,张友民<sup>2</sup>,邵之江<sup>1</sup> 无人机系统智能自主控制技术发展现状与展望 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2018060002 无人机作战系统是未来智能武器的一个重要发展方向。将人工智能与智能控制技术引入到无人机系统的控制系统设计中,目的是提高现有无人机系统的自主性和智能化水平,解决传统控制难以胜任的复杂、多变和控制对象不确定的控制问题,有效适应未来复杂任务需求。文章就无人机系统的发展变迁进行了研究分析,介绍了无人机系统智能自主控制的国内外发展现状及其关键技术,探讨了无人系统智能自主控制技术发展趋势。 2018年12月05 00:00 2018年06期 7 13 7955852 任广山,常 晶,陈为胜 轨道交通全自动驾驶及运营节能策略 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2018060003 针对列车自动化发展进程与节能技术水平,分析了轨道交通全自动驾驶(fully automatic operation, FAO)的发展历程与分类标准,并对FAO的系统运营特色与结构进行了详尽分析;然后,通过对国内外列车节能方法进行研究,阐述了单列车、多列车操纵策略和储能设备及方法,探讨了轨道交通自动驾驶模式下的节能策略及该领域最新的研究工作;最后,基于FAO的停站缩时性和城市的规划特性,讨论了FAO更为高效的运营方式和轨道交通区域化、全网化节能的发展趋势,为未来轨道交通列车FAO节能方法、调度安排等相关领域的探索提供一些参考。 2018年12月05 00:00 2018年06期 14 20 7772238 杨严杰<sup>1</sup>,贺德强<sup>1</sup>,郭 锐<sup>2</sup> MEMS惯性导航技术及其应用与展望 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2018060004 基于微机电系统(micro-electro-mechanical system, MEMS)惯性传感器的MEMS惯性导航技术是近年来惯性导航领域的研究热点和未来主要发展方向之一,也是无人系统自主导航进而实现智能自主控制的一项关键技术。文章概述了MEMS惯性传感器的分类以及国内外发展概况,介绍了MEMS惯性导航的两项关键技术——MEMS惯性传感器的误差补偿技术和基于MEMS惯性导航的组合导航算法,阐述了MEMS惯性导航技术在无人机、无人车、无人船及机器人等代表性无人系统中的应用,最后展望了MEMS惯性导航技术的发展和应用前景。 2018年12月05 00:00 2018年06期 21 26 6866191 王思远,韩松来,任星宇,罗世林 基于人机混合智能的无人平台设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2018060005 为了应对复杂的地面环境、多变的任务,提高地面无人平台的实用性,需要将人的智能引入到整个无人系统中,以应对对任务的高层理解,辅助无人系统感知、决策和控制;同时作为一个执行单元,无人系统需要从整体的角度将平台的移动能力与系统中相关要素进行整合,构建一体化的无人平台,而运动控制赋予了平台机动能力,拓展了任务载荷的工作范围,可提升整个系统的能力。本文讨论了基于人机混合智能的一体化体系结构,分析和讨论了平台的多种控制方式,并对整个系统的操控终端形式进行了初探。 2018年12月05 00:00 2018年06期 27 31 5236902 刘大学 ,殷广川,黄元浩 地铁列车舒适度最优的自动驾驶过程建模及求解 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2018060006 乘坐舒适度最优是地铁列车自动驾驶研究中的典型问题。文章在考虑地铁列车的牵引/制动特性、运行准点和精确停车等要求的基础上,建立了列车在站间行驶的乘坐舒适度最优驾驶模型;并进一步提出控制变量和状态变量的同步离散化策略,将决策变量无限维的最优驾驶问题转化为一个决策变量为有限维的凸二次规划问题;采用带预测校正的原-对偶非可行路径跟踪法求解,最终获得乘坐舒适度最优的驾驶策略。最后,文章采用一个地铁列车在站间行驶的实际案例进行了仿真计算,结果表明本文所提出的方法可以有效求解乘坐舒适度最优驾驶问题。 2018年12月05 00:00 2018年06期 32 37 5415752 冯江华,黎向宇,胡云卿,王 斌 货运机车自动驾驶系统研究与设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2018060007 我国货运机车运行路况复杂、编组多、载重大、司机工作强度大,司机的操纵失误可能会导致货运列车纵向冲动大、非正常停车、超速甚至断钩等现象发生。通过自动驾驶技术能确保司机操作一致性,降低司机的劳动强度,提升列车安全性、准点性、平稳性、舒适性及节能性。为此,文章提出一种货运机车自动驾驶系统架构,并建立其运动模型;通过规划列车目标曲线,采用智能模型预测的方式对机车的输出动力进行校准,实现了智能化的列车速度跟随控制。现场应用表明,该系统可以实现全行程的列车自动驾驶。 2018年12月05 00:00 2018年06期 38 43 6276079 肖家博,尚 敬 工作级遥控潜水器的位姿跟踪S-MFAC控制 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2018060008 针对工作级遥控潜水器(ROV )存在模型参数变化频繁、作业环境复杂、不确定因素众多及运动的强非线性等特性,文章提出一种S-MFAC(sigmoid-model free adaptive control)非线性串级工作级ROV位姿跟踪控制算法。其外环应用S函数的有界、平滑输出特性,将ROV位置和姿态控制指令转换为光滑的内环参考速度,满足执行器约束;内环控制器采用MFAC消除ROV系统内在扰动因素,实现各自由度速度量的稳定、准确跟踪闭环控制。文章通过搭建仿真模型,对该算法在速度跟踪和三维轨迹跟踪方面的控制有效性进行了验证。结果表明:同样在不基于ROV精确数学模型的条件下,S-MFAC控制算法比常规PID算法具有更好的动态控制效果;另外,S-MFAC控制算法由于优化了操作输入,可以减少领航员的工作强度,提高ROV作业效率。 2018年12月05 00:00 2018年06期 44 49 6158111 乔岳坤,朱迎谷,严 允,罗凌波,胡斌炜 单目视觉惯性融合方法在无人机位姿估计中的应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2018060009 为了提高四旋翼飞行器位姿估计精度,文章提出了一种多传感器融合算法。其设计了一个模块化的卡尔曼滤波框架,将视觉部分的初步位姿估计和基于惯性测量单元(IMU)的动力学模型相融合;提出了一种新的视觉惯性里程计方案,利用ARTag标签进行多标签融合的位姿估计,并将其结果作为算法的观测量;建立了基于IMU的动力学模型,将视觉结果加入状态向量不断进行迭代。由于IMU的频率高于视觉结果的频率,每当利用视觉结果进行更新时,选取最近的状态向量,这样在视觉结果异常时,该算法依然可以很好地工作。该算法的性能在实验中有很好的体现。 2018年12月05 00:00 2018年06期 50 58 7642123 茹祥宇<sup>1</sup>,金 潮<sup>2</sup>,潘成峰<sup>2</sup>,许 超<sup>1</sup> 基于T-S模糊模型的无人机混合H2/H∞控制 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2018060010 为了实现无人机稳定跟踪期望的轨迹,文章提出一种混合H2/H∞的控制策略,其将四旋翼无人机分为高度、位置和姿态3个子系统,并通过选择合适的前件变量对3个子系统分别建立T-S模糊误差模型,然后采用区间矩阵的方法描述升力系数、阻力系数和转动惯量等不确定项。为了保证无人机在微风等外部扰动的影响下能够稳定飞行,基于线性矩阵不等式方法和极点配置理论,文章设计了D稳定约束的混合H2/H∞控制器。四旋翼无人机的仿真结果验证了该控制策略的有效性。 2018年12月05 00:00 2018年06期 59 67 6247916 孙妙平,丁 楠,年晓红 基于视觉的四旋翼无人机目标跟踪研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2018060011 四旋翼无人机因其较高的机动性,常用于目标搜索和跟踪任务。文章研究了四旋翼无人机地面动态目标搜索和跟踪问题,并设计了四旋翼无人机动态目标搜索跟踪系统框架;针对传统地面站视觉处理系统的数据传输延时、飞行距离限制等问题,采用嵌入式系统结构设计,将四旋翼无人机视觉处理系统搭载到机身上与控制系统相结合,实现无人机目标搜索与跟踪的高效性。通过实际的户外飞行实验,验证了该系统的有效性和可靠性。 2018年12月05 00:00 2018年06期 68 72 6039266 李国仁,年晓红,周志豪 飞行器协同控制决策技术研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2018060012 结合信息化条件下对抗环境对飞行器协同控制决策的发展要求,文章分析了飞行器协同控制决策总体策略组成,详细讨论了协同规划与管理和协同保持与变换技术,在协同规划与管理技术中分析了协同总体原则、目标分配、离线飞行规划、在线飞行规划和协同遭遇拦截时的对策,在协同保持与变换技术中分析了队形的形成与解散判断和协同保持与变换策略,并开展了仿真软件设计和实现,给出了典型的仿真结果。 2018年12月05 00:00 2018年06期 73 77 5386106 马继峰<sup>1,2</sup>,姚 征<sup>3</sup> 高超声速滑翔飞行器再入段闭环最优反馈制导方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2018060013 针对高超声速滑翔飞行器多约束条件下的再入段制导问题,文章提出了一种基于在线轨迹优化和最优反馈控制的闭环最优反馈制导方法。建立了再入段制导问题的复杂多约束数学模型;设计了一种能有效处理内点约束和分解复杂终端约束并考虑在线自主避障和适应目标变更需求的制导策略;进而结合基于Radau伪谱法和序列二次规划算法的在线轨迹优化方法和基于采样保持反馈控制的最优反馈控制的思想,提出了再入段闭环最优反馈制导方法。数值仿真结果表明,该制导方法具有良好的自主制导能力,并且能满足在线解算最优制导指令的实时性要求。 2018年12月05 00:00 2018年06期 78 84 7178129 廖宇新,李 军,李晓栋 基于RLESO的高超声速巡航飞行器跟踪控制器设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2018060014 针对高超声速巡航飞行器的强非线性、强耦合、快时变以及不确定性等特性,文章设计了一种基于降阶线性扩张状态观测器的自抗扰跟踪控制器。其将高超声速巡航飞行器的纵向平面运动模型分为速度回路和高度回路,对各回路分别设计辅助状态变量以简化跟踪控制器的设计过程;在此基础上,对两个回路分别设计基于降阶线性扩张状态观测器的自抗扰跟踪控制器来获得满意的控制性能。仿真结果表明,相比于常规的线性自抗扰跟踪控制器,以降阶线性扩张状态观测器为基础的自抗扰跟踪控制器能够以更快的速度跟踪上系统的期望输入,且超调量更小。 2018年12月05 00:00 2018年06期 85 90 5242231 吴 瑕<sup>1</sup>,李晓栋<sup>2</sup>,王思远<sup>2</sup>,罗世彬<sup>2</sup> 基于深度学习的疲劳驾驶状态检测方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2018060015 目前疲劳驾驶检测算法大多基于单一的人工提取疲劳状态特征实现,且大部分算法结构复杂、鲁棒性低。为此,文章提出一种基于深度学习的疲劳检测方法,它采用卷积神经网络和Landmark算法来实现人脸图像特征点的自动提取,并使用SVM算法对疲劳特征进行分类,最后基于Perclos算法实现视频流图像的疲劳状态检测。实验结果表明,该方法能较好地提取疲劳特征,实现实时疲劳检测,且检测精度达96.8%。 2018年12月05 00:00 2018年06期 91 95 6089663 熊群芳,林 军,岳 伟 基于深度学习的手势识别方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2018060016 为了提高视频手势识别的准确率与鲁棒性,更好地利用不同深度神经网络的优势,文章提出一种集成多种卷积神经网络的手势识别方法。其利用基于SSD架构的深度卷积神经网络进行多尺度的人手目标检测,通过将多个预选框与画面中存在的各个不同大小的人手标定选框进行匹配筛选,以获取图像中所有人手的精确位置并返回位置坐标向量;采用基于Multiview Bootstrapping方法的卷积神经网络,通过多视角引导对二维输入图像实现复杂环境下的手势关键点检测;将几种常用的手势进行定义并建立手势分类模型,基于前一步获得的手势关键点特征进行手势分类。实验结果表明,该方法对于复杂环境下不同类型的手势识别都具有较好的准确率和鲁棒性。 2018年12月05 00:00 2018年06期 96 99 4622673 丁 驰,林 军,游 俊,袁 浩 基于云平台的体系化仿真技术研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2018060017 体系化作战系统规模庞大,涉及要素多,组织实施实装演练存在难度大、费用高等问题。将作战体系中所涉及的武器系统、作战环境、指挥控制系统等接入仿真虚拟环境构成体系对抗仿真系统,可以实现对武器装备进行考核和验证。计算机技术、信息技术、网络技术的发展推动了仿真技术的发展,仿真系统从单平台到多平台,从面向对象方法到面向服务方法。文章研究了体系化仿真技术,建立了攻防体系仿真模型,采用面向服务的思想提出了一种基于云平台的多层仿真体系架构,其利用仿真系统对体系对抗策略进行仿真验证,可以为作战方案制定与优化提供支持。 2018年12月05 00:00 2018年06期 100 103 4248959 王会霞<sup>1, 2</sup>,陈宜成<sup>1</sup>,谭 浪<sup>1,2</sup>,柳嘉润<sup>1, 2</sup> 多编组铰接车辆周界图像动态拼接方法研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=2018060018 针对多编组车辆行驶时周界存在较多盲区的问题,文章提出一种多编组车辆周界图像实时动态拼接方法:其先通过鱼眼相机获取图像进行畸变校正、透视变换和图像拼接,生成单节车厢的拼接图;再将各节车厢拼接图像以纹理贴图的方式加载至图形处理器(graphics processing unit,GPU)中实现加速;最后通过建立多节车厢图像拼接模型并结合车厢铰接处角度信号,实现多编组车辆周界图像的实时动态拼接。将该算法移植到嵌入式平台并在实车上进行测试,结果表明:基于该方法实现的全景动态拼接图像能清晰地显示车辆周界物体。 2018年12月05 00:00 2018年06期 104 108 4778710 龙腾蛟,袁希文,李晓光,张新锐