多模态文本视觉大模型机器人地形感知算法研究

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作者 孙浩 谢滔 +5 位作者 何龙 郭文忠 虞永方 吴其军 王建伟 东辉 《图学学报》 北大核心 2025年第3期558-567,共10页

为提升机器人在动态复杂环境下对地形的智能感知能力,提出了一种基于多模态文本视觉大模型信息融合地形分割算法,集成了SLIC图像数据预处理、CLIP和SAM掩码生成模块、Dice系数后处理。首先,对原始输入图像进行SLIC预处理,得到图像分割子... 为提升机器人在动态复杂环境下对地形的智能感知能力,提出了一种基于多模态文本视觉大模型信息融合地形分割算法,集成了SLIC图像数据预处理、CLIP和SAM掩码生成模块、Dice系数后处理。首先,对原始输入图像进行SLIC预处理,得到图像分割子块,通过增加提示点提高后续掩码质量,可显著提高地形分类准确度。然后,通过文本-图像预训练大模型CLIP,将输入视觉图像和预设地形文本信息进行匹配,并借助其可解释性和零次学习,生成各地形提示点集合。由SAM大模型接受上述集合生成带有语义标签的掩码数据,并通过Dice系数后处理筛选可用掩码。以Cityscapes数据集为地形分割样本,验证了该算法相较于监督和无监督学习框架下主流分割算法的优越性,在无需标记数据的情况下,实现了76.58%的有效掩码生成率,IoU达到90.14%。针对四足机器人地形感知任务,添加U-net编/解码器网络量化验证模块。以生成掩码作为数据集,构建轻量化地形分割模型,部署在四足机器人的边缘计算设备,并在真实环境中开展地形分割实验。实验结果表明,2种掩码优化方法分别使模型MIo U提升了2.36%和2.56%,最终轻量化模型MIoU达到96.34%,地形分割精度可靠,该算法有效指导了机器人快速地从起点安全行进到目标地,并有效避开草地等非几何障碍物。 展开更多

关键词 深度学习 文本视觉大模型 足式机器人 地形感知 计算机视觉

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智能装备认知疲劳问题研究综述

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作者 王铎 刘琪 +2 位作者 张斌 章程 樊长存 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期209-218,共10页

随着现代战争形态的演变和智能技术的快速发展,士兵的作战环境和装备正在经历前所未有的变革。智能装备,如增强现实头盔、可穿戴设备和远程操作系统,已成为提高士兵作战效能的关键工具。然而,这些技术的集成和使用也给士兵带来了新的挑... 随着现代战争形态的演变和智能技术的快速发展,士兵的作战环境和装备正在经历前所未有的变革。智能装备,如增强现实头盔、可穿戴设备和远程操作系统,已成为提高士兵作战效能的关键工具。然而,这些技术的集成和使用也给士兵带来了新的挑战,特别是疲劳的问题。疲劳涉及士兵的决策能力、反应时间和注意力集中,进而影响战场表现和任务执行效率。针对智能装备认知疲劳问题,综述了认知疲劳的研究现状,探讨了认知疲劳的成因、影响以及监测技术。通过分析现有文献,旨在为未来关于士兵与智能装备交互带来的认知疲劳问题研究提供参考,并为军事训练和智能装备的设计提出建议,以减轻认知疲劳,提升士兵的作战能力。 展开更多

关键词 作战效能 智能装备 认知工效 监测与评估

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基于3D-DIC 技术的老化UHMWPE 无纬布准静态拉伸性能研究

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作者 罗小豪 李国成 +3 位作者 张晓宇 王哲 张佳瑶 王铎 《包装工程》 CAS 北大核心 2024年第7期254-259,共6页

目的通过研究老化后的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)无纬布力学特性,了解防弹衣在自然环境下的抗老化性能,为防弹装备使用和存储提供科学指导。方法采用三维数字图像相关技术(3D-DIC)和万能材料试验机开展了其准静态拉伸力学性能测试。结果... 目的通过研究老化后的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)无纬布力学特性,了解防弹衣在自然环境下的抗老化性能,为防弹装备使用和存储提供科学指导。方法采用三维数字图像相关技术(3D-DIC)和万能材料试验机开展了其准静态拉伸力学性能测试。结果十年自然老化后的UHMWPE无纬布应力应变曲线仍呈近似线性特征,但平均拉伸模量仅为18.0 GPa。结合试验过程中的全场应变变化过程,分析了UHMWPE无纬布试件的变形特性,发现拉伸过程中应变在分析区域内的分布较均匀。结论十年自然老化后的UHMWPE无纬布软质防弹衣平均拉伸模量明显降低,防弹性能无法满足使用要求。 展开更多

关键词 超高分子量聚乙烯 拉伸 应力应变 3D-DIC

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自适应挠性航天器姿态非线性控制

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作者 周成宝 李世兴 +1 位作者 班晓军 任敬伟 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第4期235-242,309,共9页

针对未知系统扰动与惯性参数下挠性航天器姿态跟踪控制和耦合挠性附件振动抑制问题,提出了一种自适应动态面滑模非线性姿态跟踪控制算法和一种自适应非线性主动振动抑制方法。姿态控制算法采用动态面控制技术,避免了复杂的微分运算,结... 针对未知系统扰动与惯性参数下挠性航天器姿态跟踪控制和耦合挠性附件振动抑制问题,提出了一种自适应动态面滑模非线性姿态跟踪控制算法和一种自适应非线性主动振动抑制方法。姿态控制算法采用动态面控制技术,避免了复杂的微分运算,结合自适应控制和滑模控制,自适应估计未知的惯性参数和系统扰动上界,对系统扰动进行控制;振动抑制方法利用自适应控制,对非线性抑制算法的未知参数进行自适应处理,实现主动振动控制。Lyapunov稳定性分析证明了控制方案的可行性。仿真结果表明:该方案在小于30 s的时间内完成了姿态跟踪过程,需要的最大姿态控制输入不到8 N·m,迅速衰减了引起的振动。所提控制策略能够完成高质量的姿态控制和振动抑制性能,具有较好的适应性。 展开更多

关键词 挠性航天器 自适应控制 动态面控制 滑模控制 主动振动抑制

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高超声速飞行器变后掠翼分布式协同控制方法

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作者 卢庆立 孙瑞胜 +1 位作者 张振宇 陈炳荣 《宇航学报》 北大核心 2025年第6期1083-1091,共9页

针对高超声速变体飞行器变后掠翼系统中存在关节耦合、气动载荷导致的左右机翼变形不同步问题,提出一种基于径向基函数(RBF)神经网络和干扰观测器的分布式协同变形控制方案。将变后掠翼系统分解成多个单输入单输出子系统,关节耦合、气... 针对高超声速变体飞行器变后掠翼系统中存在关节耦合、气动载荷导致的左右机翼变形不同步问题,提出一种基于径向基函数(RBF)神经网络和干扰观测器的分布式协同变形控制方案。将变后掠翼系统分解成多个单输入单输出子系统,关节耦合、气动载荷等效成子系统的集总干扰,机翼的变形控制问题被改造成各驱动关节的分布式控制问题。为提高各关节间运动协同程度,设计出一种仅需交互部分关节长度信息的协同拓扑网络结构,据此构造协同误差后推导的协同变形控制律可同时消除跟踪误差和同步误差。考虑到变形翼后掠角参数未知,以关节长度作为RBF神经网络的输入对变形控制系统模型进行在线辨识。进一步,在协同控制律中引入干扰观测器的估计值以抵消集总干扰对控制系统造成的影响。仿真结果表明,所提出的分布式协同控制方法能够有效提高系统对变形指令的跟踪精度和双翼运动的同步程度。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 变后掠翼 分布式协同控制 RBF神经网络 干扰观测器

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基于仿生拓扑互锁构型陶瓷拼接的SiC/UHMWPE防弹插板防护性能

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作者 钱昊承 温垚珂 +5 位作者 汪萌 罗小豪 王会成 聂伟晓 凤至彦 童梁成 《兵工学报》 北大核心 2025年第6期105-115,共11页

为了解决现有拼接式陶瓷防弹插板陶瓷片之间缺乏结构协同、对冲击能量耗散差等问题,设计一种基于铁定甲虫骨质结构的仿生拓扑互锁构型陶瓷拼接方案,开展其在枪弹冲击下对人体的防护性能数值模拟研究。基于生物材料的微观结构和工程结构... 为了解决现有拼接式陶瓷防弹插板陶瓷片之间缺乏结构协同、对冲击能量耗散差等问题,设计一种基于铁定甲虫骨质结构的仿生拓扑互锁构型陶瓷拼接方案,开展其在枪弹冲击下对人体的防护性能数值模拟研究。基于生物材料的微观结构和工程结构中的拓扑互锁原理,设计仿铁定甲虫骨质结构的异型防弹插板陶瓷面板。基于3D-DIC试验验证仿真模型的准确性,开展DBP 10式5.8 mm步枪弹侵彻正方形、六边形和仿生拓扑互锁构型陶瓷拼接防弹插板的数值模拟,发现仿生拓扑互锁构型陶瓷块能有效地让周围陶瓷参与到对冲击能量的耗散中,仿生拓扑互锁构型陶瓷防弹插板受到侵彻后的背面鼓包高度比六边形陶瓷防弹插板减少约8%。设计基于仿生拓扑互锁陶瓷构型的新型单兵防护插板,开展M80枪弹对穿新型单兵防护人体躯干的钝击效应数值模拟,结果表明:钝击能量主要被肌肉和胸肋骨承担,胸肋骨的应力峰值达到30.7 MPa,可能会出现骨裂;心脏最大应力为930.2 kPa,肺部最大应力为777.5 kPa,可能会造成心肌损伤和肺部软组织挫伤。 展开更多

关键词 防弹插板 仿生 拓扑互锁 钝击效应

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基于氧化石墨烯的高灵敏DMMP声表面波传感器

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作者 张颖 金晶 +4 位作者 杨世林 张嵩 胡文韬 阮林萍 蔡建兵 《压电与声光》 北大核心 2025年第2期246-250,共5页

以沙林的模拟物甲基磷酸二甲酯(DMMP)为检测对象,开发了一种基于氧化石墨烯(GO)的声表面波(SAW)DMMP气体传感器。该传感器利用半导体平面工艺在石英基底上沉积金属铝换能器,形成延迟线结构,并通过滴涂法在声传播路径上沉积GO气敏薄膜。... 以沙林的模拟物甲基磷酸二甲酯(DMMP)为检测对象,开发了一种基于氧化石墨烯(GO)的声表面波(SAW)DMMP气体传感器。该传感器利用半导体平面工艺在石英基底上沉积金属铝换能器,形成延迟线结构,并通过滴涂法在声传播路径上沉积GO气敏薄膜。在室温条件下,该SAW传感器在1 ppm至40 ppm的DMMP浓度范围内展现出高灵敏度(0.6 mV/ppm)和快速响应(T_(90)=45 s)。此外,该传感器具有较好的稳定性,放置两周后其传感性能衰退较小。 展开更多

关键词 声表面波 DMMP传感器 氧化石墨烯 高灵敏

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反馈式智能人机交互增强与评估技术

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作者 李世兴 周成宝 +2 位作者 李美玲 孙伟龙 李宇鹏 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2024年第8期87-96,共10页

针对智能系统人机交互多元化、自然化的交互使用需求,研究智能系统人机环要素分析与表征、智能人机交互反馈控制调节、多模态人机交互反馈控制效能量化评估等关键技术,结合特定作战环境开展试验验证,可提升智能系统人机交互的安全性和... 针对智能系统人机交互多元化、自然化的交互使用需求,研究智能系统人机环要素分析与表征、智能人机交互反馈控制调节、多模态人机交互反馈控制效能量化评估等关键技术,结合特定作战环境开展试验验证,可提升智能系统人机交互的安全性和交互效率,并减轻作战人员人机交互负荷。 展开更多

关键词 智能系统 人机交互 多模态 反馈

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基于参数辨识的电液伺服非线性模型预测控制 被引量：1

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作者 周成宝 侯艳茹 +1 位作者 刘珂 于存贵 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第8期90-94,100,共6页

针对电液伺服系统存在的非线性、模型不确定性和约束问题,提出了一种基于参数辨识的非线性模型预测控制方法。利用递推最小二乘法辨识电液伺服系统模型参数,以克服模型不确定性;基于模型参数辨识结果,考虑负载流量非线性、控制量约束和... 针对电液伺服系统存在的非线性、模型不确定性和约束问题,提出了一种基于参数辨识的非线性模型预测控制方法。利用递推最小二乘法辨识电液伺服系统模型参数,以克服模型不确定性;基于模型参数辨识结果,考虑负载流量非线性、控制量约束和状态约束需求,构建性能指标函数,设计了非线性模型预测控制方法,并进行闭环稳定性分析。仿真结果表明,辨识方法可以较快估计出模型参数,最大估计误差为1.802%,相比于PID控制,控制算法的最大轨迹跟踪误差减小了88.66%。所提方法能有效处理系统约束与非线性,具有较好的控制效果。 展开更多

关键词 电液伺服系统 非线性模型预测控制 递推最小二乘法 不确定性

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基于图神经网络的车辆目标遮蔽关重部位检测

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作者 王烨茹 杨耿 +4 位作者 刘述 许啸 陈华杰 秦飞巍 徐华杰 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期242-251,共10页

针对复杂背景和车辆姿态变化导致的车辆关重部位在图像中被遮蔽,无法准确识别的问题,提出了部分可形变物体图卷积神经网络(Partially Deformable Object Graph Convolutional Network, PDO-GCN)的遮蔽车辆关重部位检测模型。该方法以车... 针对复杂背景和车辆姿态变化导致的车辆关重部位在图像中被遮蔽,无法准确识别的问题,提出了部分可形变物体图卷积神经网络(Partially Deformable Object Graph Convolutional Network, PDO-GCN)的遮蔽车辆关重部位检测模型。该方法以车辆刚体结构关系为基础,构建了基于PDO-GCN的二维成像平面上关重部位之间的空间关联模型,并利用可见关重部位的检测结果估计遮蔽关重部位的位置。实验结果表明,PDO-GCN模型在无需复杂标注的前提下,能够有效推断完整车辆结构信息,显著提高遮蔽部位的检测精度,且满足实时性要求,具有良好的应用潜力。 展开更多

关键词 目标检测 车辆关重部位 遮蔽 刚体结构 先验知识 图卷积神经网络

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外肢体发展现状分析与军事应用前景展望

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作者 李回滨 马贺 +2 位作者 刘鹏飞 杨沛应 管小荣 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期287-295,共9页

外肢体作为一种新型可穿戴机器人,因其在扩展人体能力作用空间、增加人体能力作用类型方面的潜力成为近年来的研究热点。为进一步探讨外肢体应用前景,拓展外肢体技术应用思路,运用文献分析和归纳总结的方法,总结外肢体装备发展的主要脉... 外肢体作为一种新型可穿戴机器人,因其在扩展人体能力作用空间、增加人体能力作用类型方面的潜力成为近年来的研究热点。为进一步探讨外肢体应用前景,拓展外肢体技术应用思路,运用文献分析和归纳总结的方法,总结外肢体装备发展的主要脉络和典型代表,并从人机适配、人机互感互知、人机交互控制角度分析外肢体技术发展现状,在此基础上讨论外肢体在战斗协同、卫勤协作、战勤辅助等领域的应用前景,重点说明了穿戴式武器臂的应用。通过进一步归纳和分析外肢体发展现状,可为外肢体技术在相关领域应用提供技术参考和方法依据。 展开更多

关键词 外肢体 外手臂 外手指 外下肢 武器臂

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基于键基近场动力学对防弹插板在步枪弹侵彻下的力学响应仿真

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作者 王纪龙 温垚珂 +3 位作者 刘东旭 王会成 沈周宇 罗小豪 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4094-4105,共12页

针对当前防弹插板在枪弹冲击下的力学响应研究尚有不足,采用键基近场动力学方法和传统拉格朗日方法相结合的方式对5.56 mm SS109步枪弹侵彻NIJⅢ级SiC/超高分子量聚乙烯(Ultra-High Molecular Weight Polyethylene,UHMWPE)防弹插板这一... 针对当前防弹插板在枪弹冲击下的力学响应研究尚有不足,采用键基近场动力学方法和传统拉格朗日方法相结合的方式对5.56 mm SS109步枪弹侵彻NIJⅢ级SiC/超高分子量聚乙烯(Ultra-High Molecular Weight Polyethylene,UHMWPE)防弹插板这一过程进行数值模拟,并与基于三维数字图像相关法的防弹插板侵彻试验结果对比,验证数值模型的准确性。研究结果表明:弹丸在侵彻防弹插板50μs后速度从810 m/s衰减至157.57 m/s,防弹插板与弹丸接触的陶瓷片严重碎裂;键基近场动力学方法可以很好地跟踪枪弹冲击陶瓷插板时裂纹的演化过程,SiC陶瓷插板受810 m/s的SS109枪弹冲击时产生的放射性径向裂纹在10μs内基本向外扩展完毕,其重度损伤面积在30μs内就基本定型,最终在压力波的复杂作用下产生径向裂纹、环向裂纹以及平行碰撞面的层裂纹;防弹插板背凸量最大值为18.41 mm,由于UHMWPE层合板具有正交各向异性,此时背面等效应变以弹着点为中心呈L形分布,发生的位置在鼓包边界约±45°处,等效应力场呈现菱形分布,应力集中发生在菱形的4个角上。 展开更多

关键词 防弹插板 近场动力学 碳化硅陶瓷 裂纹扩展

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未知干扰下电液伺服系统模型预测控制

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作者 周成宝 侯艳茹 于存贵 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第7期109-112,118,共5页

电液伺服系统采用阀控双出杆液压缸的数学模型,针对系统的非线性、不确定性与未知干扰等问题,提出一种基于干扰观测器的模型参数变化的模型预测控制方案。为了处理阀控双出杆液压缸负载流量系统非线性特性和负载压力时变的问题,采用预... 电液伺服系统采用阀控双出杆液压缸的数学模型,针对系统的非线性、不确定性与未知干扰等问题,提出一种基于干扰观测器的模型参数变化的模型预测控制方案。为了处理阀控双出杆液压缸负载流量系统非线性特性和负载压力时变的问题,采用预测模型时变的模型预测控制策略。把系统建模误差、未建模摩擦不确定性和外界扰动作为系统混合未知干扰,对混合干扰采用指数收敛干扰观测器进行在线观测,观测结果对预测模型进行实时补偿。仿真结果表明,所提方法对干扰和不确定性有很好的鲁棒性,具有较高的控制精度。 展开更多

关键词 电液伺服系统 模型预测控制 干扰观测器 鲁棒性

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基于弱监督的红外小目标分割方法

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作者 王烨茹 陈殿坤 +3 位作者 秦飞巍 徐华杰 刘述 赵龙 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期120-134,共15页

针对目前在红外小目标分割领域数据集稀缺问题,提出根据红外小目标特点设计图像分割弱监督方法来解决该问题。所提方法利用红外小目标边界框掩码作为监督,结合框外损失、框内损失和基于双模型的指数滑动平均迭代算法,为红外小目标分割... 针对目前在红外小目标分割领域数据集稀缺问题,提出根据红外小目标特点设计图像分割弱监督方法来解决该问题。所提方法利用红外小目标边界框掩码作为监督,结合框外损失、框内损失和基于双模型的指数滑动平均迭代算法,为红外小目标分割提供一种更为经济高效的训练方式,在不需要大规模标注的情况下,让模型从有限的弱标签中获取知识,从而在红外小目标分割任务中表现出色。实验结果表明:所提方法成功克服了人工标注方式的繁琐和成本高的问题,为红外小目标分割任务提供了更高效和可持续的训练方式。 展开更多

关键词 图像分割 红外小目标 密集连接 弱监督 损失函数

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无人机航拍军事车辆实时检测及定位算法

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作者 姚雨 宋春林 邵江琦 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期354-360,共7页

针对地面高价值军事车辆难以实时观测定位的问题,提出无人机航拍军事车辆实时检测及定位算法。创建真实作战场景下的多类型多尺度航拍军事车辆目标检测数据集Armed_vehicle;在轻量级神经网络模型YOLOX-Tiny中引入大卷积核注意力模块,采... 针对地面高价值军事车辆难以实时观测定位的问题,提出无人机航拍军事车辆实时检测及定位算法。创建真实作战场景下的多类型多尺度航拍军事车辆目标检测数据集Armed_vehicle;在轻量级神经网络模型YOLOX-Tiny中引入大卷积核注意力模块,采用边框回归函数,达到85.82%的检测准确率,且在检测速率上具有优势;创新性地提出一种基于无人机可见光图像的单目视觉定位算法,在百米飞行高度上的目标平均定位误差为3.69 m,表明所提算法能准确地获取地面目标的地理位置,具有良好的综合性能与应用前景。 展开更多

关键词 无人机航拍 目标检测 目标定位 军事车辆

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基于ADRC的尾座式无人机姿态控制

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作者 查启繁 李刘杰 +5 位作者 吕国森 李成 童奕澄 周皓宇 李烨 田聪玲 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期340-344,共5页

基于小型尾座式无人机进行自抗扰控制器的设计。无人机平台采用凤凰无人机平台:一套完整开源的尾座式无人机平台。该小型尾座式无人机采用2个电机和舵面完成无人机的垂直起降和前飞。在建模方面建立了无人机运动学、动力学和作动器的数... 基于小型尾座式无人机进行自抗扰控制器的设计。无人机平台采用凤凰无人机平台:一套完整开源的尾座式无人机平台。该小型尾座式无人机采用2个电机和舵面完成无人机的垂直起降和前飞。在建模方面建立了无人机运动学、动力学和作动器的数学模型,为解决该无人机姿态表示的奇异性问题,采用旋转矩阵表示姿态。为提高无人机垂直起飞和前飞过程的抗干扰能力,设计了基于ADRC(主动抗干扰控制)的姿态控制器,通过Simulink进行了仿真验证。 展开更多

关键词 尾座式无人机 动力学 奇异性 旋转矩阵 ADRC

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面向未来战争的头戴显示装置认知疲劳分析

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作者 朱方圆 章程 +3 位作者 杨越 李国成 谭祺瑞 王铎 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期183-188,共6页

针对目前头戴显示装置在军事领域应用效果不佳,系统性地分析了辐辏调节冲突、瞳距不匹配、视场角不够大等所带来的认知疲劳问题,提出了优化头戴显示装置功能设计方案。通过对人眼成像方式、分辨率、刷新率、视野范围和瞳距等人体生理结... 针对目前头戴显示装置在军事领域应用效果不佳,系统性地分析了辐辏调节冲突、瞳距不匹配、视场角不够大等所带来的认知疲劳问题,提出了优化头戴显示装置功能设计方案。通过对人眼成像方式、分辨率、刷新率、视野范围和瞳距等人体生理结构及其适应性进行多维度分析认知疲劳的产生主要来源于人眼视觉与头戴显示装置的冲突。而运动跟踪、环境理解、光照估计、多任务切换和降低延迟等设备优化方案的提出,在理论分析和初步实践中都展示出良好的应用效果,有助于降低头戴显示装置对作战人员造成的认知疲劳程度,大大提升决策效率和作战效能。 展开更多

关键词 军事技术 头戴显示装置 认知疲劳 人眼视觉

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