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当期目录

    2011年, 第45卷, 第02期 刊出日期:2011-02-28 上一期    下一期
    自动化技术、计算机技术
    快速近似聚类算法及其在图像检索中的应用
    顾王一,朱林,杨杰
    2011,45 (02):  149-0153. 
    摘要 ( 5283 )  
    为了解决传统K均值算法在处理大规模数据时的局限性,在近似K均值算法(AKM)基础之上,利用对聚类中心进行分类的思想,提出了快速近似K均值算法(FAKM).该算法舍去了在AKM聚类结果中只获得少数样本的聚类中心,并充分利用类内样本密集稳定的聚类中心,使得迭代过程中待聚类样本数和类别数逐步减少,达到了提高算法速度及精简聚类结果的目的.将FAKM算法运用于实际的图像检索系统中,实验结果表明,系统在检索准确率、检索时间和聚类时间方面都得到了很好的改善.
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    基于语义绑定的分层视觉词汇库的图像检索
    傅光磊,孙锬锋,蒋兴浩,
    2011,45 (02):  154-0158. 
    摘要 ( 3547 )  
    提出了一种解析复杂图像语义的模型——分层语义模型,给出了解析复杂语义和构造模型的方法.提出了基于分层语义模型的语义绑定的分层视觉词汇库的概念,给出了构造词汇库的具体方法和步骤,同时对词汇库细节问题给出了解决的方法.将提出的分层视觉词汇库应用于基于内容和语义的图像检索中,并给出了构建图像检索系统的方法和检索图像的步骤.该模型在图像检索中可同时满足基于图像内容的检索方式和基于图像语义的检索方式.实验结果表明,该方法比基于SIFT(Scale Invariant Feature Transform)特征向量的图像检索方法具有更好的性能.
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    基于循环取料的不确定越库调度模型与算法
    麦家骥,陈峰
    2011,45 (02):  159-0163. 
    摘要 ( 3296 )  
    研究运输时间不确定环境下基于循环取料的越库调度问题.对问题建立不确定情况下求解该问题的混合整数规划模型;提出2阶段启发式算法和基于禁忌搜索算法的改进算法来获得近似最优解;通过在小规模和大规模情形下进行数值实验,验证了启发式算法的有效性.

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    基于转移学习的命名实体挖掘技术
    翟海军,郭勇,郭嘉丰,程学旗
    2011,45 (02):  164-0167. 
    摘要 ( 3216 )  
    研究了针对大规模查询日志中丰富的命名实体的挖掘技术,通过利用Wikipedia数据,结合转移学习方法构建目标类别的分类器.该技术很好地利用了监督学习的优越性能以提高查询日志中命名实体挖掘的准确性,同时也解决了监督学习方法中大规模标注的问题.实验结果表明,基于转移学习的命名实体挖掘技术具有优越的命名实体挖掘性能.
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    基于低精度GPS的智能车视觉导航方法
    梁昆,杨明,王春香,王冰
    2011,45 (02):  168-0172. 
    摘要 ( 3948 )  
    针对室外环境提出了一种基于低精度GPS的视觉导航方法.采用多传感器融合的方法解决道路和路口的导航问题.对于路口环境,通过对道路标志(如人行横道线)的检测,实现路口的初定位;基于全局地图信息,采用扩展卡尔曼滤波融合GPS和里程计信息,进行路口导航.真实环境下的实验结果表明该方法,具有良好的有效性和实时性.
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    基于改进分散搜索算法的无人机路径规划
    白杰,杨根科,潘常春,孙凯
    2011,45 (02):  173-0178. 
    摘要 ( 3953 )  
    针对在敌情信息不明环境中无人机侦查路径规划问题,建立了车辆路由问题模型(VRP),提出了基于分散搜索的改进混合搜索算法.基于Bayes方法计算出点到点之间的威胁概率,并生成了一个赋权图,将无人机路径规划问题转化为车辆路由寻优模型.采用混合路径规划算法求解.该算法将模拟退火嵌入到分散搜索算法的框架中,充分利用了分散搜索的全局搜索能力与模拟退火的局部搜索能力来优化无人机的侦查路径,混合算法在保证时效性的同时提升了求解的质量.仿真结果验证了算法的有效性.
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    基于测试事件图的故障诊断系统知识获取技术
    宣建强,李清东,江加和,任章,陈璐璐
    2011,45 (02):  179-0183. 
    摘要 ( 3102 )  
    针对运载火箭故障诊断专家系统知识获取难度大这一问题,提出了一种基于测试事件图的知识获取方法,通过设置合理的图形组件,绘制出的测试事件图,可完整地表示运载火箭测试流程;通过设计转化算法,可将测试事件图自动转化为故障诊断专家系统知识库中的知识.这种基于测试事件图的知识获取方法可以有效地简化知识获取的难度,便于工程技术人员理解和使用.经过仿真测试,此方法工程应用效果良好.
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    基于轨迹线性化控制方法的全驱动自主式水下航行器轨迹跟踪控制
    葛晖,敬忠良,高剑
    2011,45 (02):  184-0189. 
    摘要 ( 3510 )  
    基于轨迹线性化控制(Trajectory Linearization Control,TLC)方法研究了全驱动自主式水下航行器(AUV)的轨迹跟踪控制.利用微分方程奇异摄动理论中的时标分离思想,将全驱动AUV的轨迹跟踪控制系统分成快、慢回路,分别基于轨迹线性化思想设计出快、慢回路控制器;利用Lyapunov稳定性理论对闭环控制系统进行了稳定性分析,通过AUV爬升转弯过程的仿真验证了该控制方法的有效性.
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    基于滑模观测器的卫星姿态控制系统滑模容错控制
    程月华,姜斌,孙俊,樊雯
    2011,45 (02):  190-0194. 
    摘要 ( 3677 )  
    针对卫星姿态控制系统执行机构故障,设计了基于滑模观测器的滑模容错控制律.采用迭代学习算法在线调节观测器滑模项切换增益,设计滑模观测器估计卫星姿态和角速度.在此基础上,将执行机构故障作为系统的未知动态,提出一种对卫星姿态控制系统执行机构故障不敏感的滑模容错控制方法.该方法利用系统输入和状态信息,结合动力学特性实现未知动态估计,以此设计滑模控制律.通过数字仿真验证了该容错控制方法的有效性.
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    基于电子邮件网络的人类动力学
    郑紫元,汪小帆
    2011,45 (02):  195-0201. 
    摘要 ( 3653 )  
    研究了国内某高校电子邮件网络所反映的该高校人员收发电子邮件的行为规律.结果表明,已有的2种人类动力学模型——优先级队列模型和连贯非齐次泊松过程模型均不能较好地刻画该电子邮件网络的动力学行为.鉴于优先级队列模型对用户间统一行为模式的假设并不成立,连贯非齐次泊松过程也不能体现个体行为的无规则间断和动态演变特性,提出了基于时间序列聚类分析的分段连贯非齐次泊松过程模型,得到了较好的预测效果.
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    3轴电动转台动力耦合分析及抑制策略
    李付军,雒宝莹,曾军高,王旭永,陶建峰,刘鹏
    2011,45 (02):  202-0207. 
    摘要 ( 3143 )  
    针对某型号的3轴电动转台,从计算多体系统动力学的观点出发建立其运动学方程和动力学方程,并对这种耦合的影响进行了分析.提出了一种利用速度内反馈来主动抑制3轴电动转台动力耦合的策略.该策略和已有的被动解耦控制策略相比,不需要依赖对被控对象的精确建模,且比较容易实现.仿真结果证明了该耦合抑制策略的有效性,表明转台可以达到较高的位置精度和速率平稳度;转台的实际验证实验表明,控制策略使某电动转台达到了良好的性能指标.
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    基于演化参数辨识的流体网络建模
    倪何,程刚,孙丰瑞
    2011,45 (02):  208-0213. 
    摘要 ( 3824 )  
    应用演化计算理论研究了热动力系统中热工流体网络的仿真建模问题.从基本物理规律出发,建立了热工流体网络的通用仿真数学模型;采用演化算法对流体网络的参数进行辨识,避免了以往采用经验值或者网络在理想状态下的试验数据作为建模参数所造成的偏差,在提高计算精度的同时使模型的动态特性更加符合实际.将该方法应用于某蒸汽动力装置新蒸汽系统的仿真建模中,通过仿真结果和实测值的对比,证明采用演化算法辨识后的流体网络模型具有较高的计算精度,能够很好地反映网络对象的特性,在工程上是实用的.
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    一种基于音频词袋的暴力视频分类方法
    李荣杰,蒋兴浩,孙锬锋,
    2011,45 (02):  214-0218. 
    摘要 ( 3901 )  
    针对网络视频的监管需求,提出了一种基于音频词袋的暴力视频分类方法.采用提取视频中音频流的多媒体内容描述接口(MPEG7)音频特征(包括音频频谱质心,音频频谱带宽等低层音频特征.)及MPEG7高层特征——音频签名,来构造每段视频特有的音频词汇,采用该音频词汇出现的频率形成音频词袋特征.采用支持向量机对暴力和非暴力视频进行分类.把词袋模型应用到暴力音频特征分类中,对于不同音频词汇量采用了独特的词汇权重分配机制,同时借助特有的针对暴力视频的分类策略,以提高分类效果.通过3组实验,对不同的音频特征的准确率、不同词汇的分类效果、以及对视觉特征粗分类的精确分类进行了研究.实验结果表明,该方法有较好的查全率.
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    一种三自由度气动人工肌肉并联平台动态数学模型
    沈伟,施光林
    2011,45 (02):  219-0224. 
    摘要 ( 3267 )  
    针对一种气动人工肌肉(PAM)并联平台,采用新颖的PAM数学模型,推导出该并联平台的状态空间形式三自由度动态数学模型;以三自由度并联驱动位置跟踪实验采集的数据作为动态仿真模型的输入,进行了并联平台的动态性能仿真.仿真与实验结果对比,验证了所推导出的并联平台动态数学模型的合理性与有效性.
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    一种基于空时快速鲁棒特征的视频词汇的人行为识别方法
    冯冰,蒋兴浩,孙锬锋,
    2011,45 (02):  225-0229. 
    摘要 ( 3466 )  
    提出了一种空时快速鲁棒特征(SURF)描述子,并且结合视频词汇概念,应用于人行为识别.这种新的描述子在行为识别应用中能很好地体现视频的时空本质,通过词袋(Bag of Words)模型来表征视频,且在表征过程使用了非硬性权重.实验以瑞典皇家理工学院的行为识别数据集作为测试对象,使用了相关领域传统的分类策略,同时引入了包含二次判断的投票系统.实验结果证明,结合特征描述子和视频词汇的行为识别框架在速度和准确率上均优于已有的一些方法,同时该分类策略在某些行为类型上优于传统的分类方法,能有效地应用于行为识别领域.
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    考虑曲面间2阶接触约束的抓取和夹持的完全约束性分析
    罗晨,朱利民,丁汉
    2011,45 (02):  230-0235. 
    摘要 ( 3051 )  
    通过对点-面有向距离函数的推广,定义了面面有向距离函数,分析了面面有向距离函数的微分性质,推导出面面有向距离函数的2阶泰勒展开式.在此基础上,定义了刚体B相对于多手指或夹具元A1,A2,…,Ak的2阶自由运动,指出2阶自由运动具有坐标变换不变性,以不存在2阶自由运动为条件定义了2阶完全约束条件,并提出了相应的代数判别准则.以4指完全约束四面体的仿真算例验证了该分析方法的有效性.
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    局域极端学习机及其在状态在线监测中的应用
    张弦,王宏力
    2011,45 (02):  236-0240. 
    摘要 ( 10814 )  
    针对训练样本贯序输入时的极端学习机(ELM)训练问题,提出一种可实现在线训练的局域极端学习机(LELM).LELM以逐次增样训练与减样训练的方式实现在线训练,从而有效保持了简约的模型结构,同时利用分块矩阵求逆引理有效减小了多次模型训练的计算代价.混沌时间序列在线预测仿真表明,LELM的在线训练时间远小于ELM,且预测精度更高.基于时间序列预测的雷达发射机状态在线监测实例表明,相比于利用粒子群优化的自适应灰色模型方法,LELM具有更高的计算效率与预测精度,适用于电子系统状态在线监测.
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    非线性分布参数系统鲁棒故障检测观测器设计
    刘平岳,吴淮宁
    2011,45 (02):  241-0246. 
    摘要 ( 3906 )  
    针对一类由偏微分方程(PDE)描述的非线性分布参数系统的鲁棒故障检测观测器(FDO)设计问题进行了研究.采用模态分解法将PDE系统变换成一个等价的无穷维常微分方程(ODE)系统,并根据空间微分算子的特征谱,将无穷维ODE系统表达成有限维慢子系统与无穷维快子系统相耦合的形式.基于慢子系统模型设计有限维FDO,使得无故障残差系统在容许的未知非线性动态和快子系统动态影响下依然渐近稳定,并设计相应的检测门限,以实现故障检测.仿真结果验证了所提方法的有效性.
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    物理学
    组合实心圆柱体热传导瞬态分析的状态变量法
    盛宏玉,李和平,叶建乔,巫绪涛
    2011,45 (02):  247-0251. 
    摘要 ( 4298 )  
    引入状态空间理论,并在时域内应用差分格式,建立了组合实心圆柱体热传导问题的状态方程,对其进行了热传导瞬态分析.为检验该方法的有效性,针对某一给定的初始温度分布给出了精确解答.算例表明,该算法的求解精度较高,对于分析圆柱体的热传导瞬态过程非常有效.同时,该方法还可进一步推广用于叠层圆柱壳的瞬态热应力分析.
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    管形径向复合压电陶瓷超声换能器
    刘世清,姚晔
    2011,45 (02):  252-0256. 
    摘要 ( 3114 )  
    对一种圆管形径向复合压电陶瓷超声换能器径向振动特性进行研究.该换能器由径向极化薄壁压电陶瓷短圆管与薄壁金属短圆管径向复合而成.基于弹性力学理论和机电类比原理,建立了换能器径向振动机电类比等效电路,并推导出其径向共振频率、反共振频率方程及有效机电耦合系数的解析式.实验加工了一些径向复合换能器样品,并对其径向共振频率及有效机电耦合系数进行了测试.结果表明,理论与实验测试结果相吻合.
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    航空、航天
    基于概率群集的多战机协同空战决策算法
    刘波,陈哨东,贺建良
    2011,45 (02):  257-0261. 
    摘要 ( 3884 )  
    为解决多战机在无中心控制条件下的自主协同空战决策问题,提出了一种基于概率群集的分布式协同算法.以导弹为Agent构建协同分布式决策模型,并基于概率群集将离散的组合优化问题映射为概率分布空间上的一个凸优化问题;通过定义Agent的贡献度扩展概率群集架构.上述2种方法分别解决了模型中存在较大局部最优值区域和由于异构Agent间的非线性协同导致系统无法准确收敛的问题.实验结果表明,所提算法与传统算法相比具有更好的鲁棒性、可扩展性,收敛速度也有一定提高.
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    基于拟能量的高超声速飞行器再入轨迹优化
    孙勇,段广仁,张卯瑞,张泽
    2011,45 (02):  262-0266. 
    摘要 ( 3237 )  
    考虑高超声速飞行器再入过程总加热量最小,基于拟能量将单段轨迹优化转化为多段轨迹优化问题,采用非等间距控制变量参数化方法对每段轨迹分别优化.高超声速飞行器再入轨迹必须满足热流率、动压和过载3个约束.通过把控制变量参数化,同时引入时间尺度变换和不等式约束转化方法,将轨迹优化问题转化为含有约束的非线性规划问题.基于拟能量概念,将再入轨迹进行了分段优化,以4段为例进行了仿真,计算时间比单段情况下缩短了约50%.
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    无人机遥感多载荷任务规划方法
    蔡志浩,燕如意,王英勋
    2011,45 (02):  267-0271. 
    摘要 ( 3946 )  
    针对装载多个载荷的无人机遥感问题,研究一次飞行可对遥感区域进行多种类型勘测的任务规划方法.根据不同载荷对无人机飞行高度、飞行速度、航路精度等指标的特殊要求,对航路与任务载荷进行建模和规划.采用基于XML(eXtensible Markup Language)对遥感任务进行建模,制订通用性好的任务规划规范标准,提高无人机遥感飞行效率以及适应性;且通过KML(Keyhole Markup Language)对规划结果在Google Earth上实时显示,对规划结果进行基于地理信息系统的直观显示和有效评估.
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    基于扰动观测器的高超飞行器建模及控制
    曲鑫,任章,宋剑爽,王俊波,宋勋
    2011,45 (02):  272-0276. 
    摘要 ( 4075 )  
    提出了基于扰动观测器的高超声速飞行器控制器设计方法.针对高超声速飞行器的机体/发动机一体化设计布局、弹性轻质材料的广泛使用以及处于大高度和高马赫数的飞行条件的特点,建立了考虑推进及弹性影响的模型.在典型高超声速飞行器几何结构基础上,结合高超声速气动力学和气动弹性相关理论,建立了非线性纵向模型方程;分析模型不确定性的3种来源:参数、结构以及非结构,建立了非线性不确定模型;基于理论推导,采用基于扰动观测器的控制方法设计鲁棒控制器.仿真结果表明,本方法所设计的控制器在给定的不确定性范围内具有良好的鲁棒性.
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    飞控计算机系统分层混合可靠性建模方法
    孙晓哲,李卫琪,陈宗基
    2011,45 (02):  277-0283. 
    摘要 ( 3424 )  
    对于复杂的非相似、多余度飞控计算机系统,根据其结构特点,综合静态和动态可靠性建模方法的优势,提出了采用可靠性框图(RBD)和广义随机Petri网(GSPN)相结合的分层混合建模方法,并对建模过程中低层各子系统存在共因失效部件情况下的可靠性建模和求解作了分析.分别采用分层混合建模方法和动态可靠性建模GSPN方法对Boeing777电传主飞控计算机系统进行可靠性建模和分析.同动态GSPN方法相比,该方法综合采用了静态和动态可靠性建模方法,具有状态空间模型的灵活性和组合模型求解的高效性,同时层次结构避免了GSPN方法带来的状态空间爆炸问题.由结果比较可得,该方法可行、高效、精确.
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    倾斜转弯导弹的鲁棒跟踪切换控制
    迟学谦,王青,侯砚泽,董朝阳
    2011,45 (02):  284-0289. 
    摘要 ( 3306 )  
    将给定特征点的倾斜转弯(BTT)导弹俯仰偏航通道动力学模型视为可依滚转角速度变化而进行切换的线性切换系统.针对每个独立子系统采用特征结构配置方法和前馈补偿方法设计参考模型和控制律,以滚转角速度为决策变量,根据其量值在各控制器间进行切换.控制器集合可以有效抑制滚转角速度大幅变化产生的模型不确定性,具有较好的鲁棒性.采用公共Lyapunov函数方法,以线性矩阵不等式为形式,推导了能够保证闭环切换系统在滚转角速度变化范围内一致有界的充分条件.
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    基于本体的多无人机系统语义互操作方法
    吴江,陈宗基
    2011,45 (02):  290-0294. 
    摘要 ( 3157 )  
    引入基于领域本体的语义模型形式化建模方法,提出了多无人机交互描述的语义描述模型方法和交互配置的语义增强方法.设计了无人机本体UAVO和服务描述本体UAVOS,在OWLS(Ontology Web Language for Services)基础上扩展服务动态特性等的描述,可以为服务质量、服务状态和服务关系提供语义描述;扩展了对多无人机任务和动态配置、组合所需控制结构等的描述.为了实现多无人机应用配置的自动化和动态性,基于本体的语义增强方法可以用于配置管理,在匹配中引入高层次的语义增强匹配,对多无人机交互配置处理进行语义增强.在无人机综合仿真环境中进行了验证,结果表明,提出的基于本体的语义互操作方法能有效地支持多无人机应用交互和集成.
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    高超声速再入滑翔飞行器的模糊变结构控制
    李菁菁,任章,宋剑爽
    2011,45 (02):  295-0300. 
    摘要 ( 3181 )  
    针对高超声速再入滑翔飞行器的再入姿态控制,设计了模糊变结构姿态控制器.根据控制系统的任务,建立了面向控制的模型.将模糊控制与滑模变结构控制的思想相融合,研究了模糊滑模变结构控制器的设计方法.通过在稳定的误差相平面内构造稳定的滑模面,模糊控制器根据误差状态与滑模面的相对位置输出控制信号,使得系统的轨迹能趋近稳定的滑模面,从而使得误差沿着滑模面收敛到原点.将模糊滑模变结构控制方法应用于高超声速滑翔洲际飞行器,给出了再入滑翔姿态控制器的设计方案,分别对攻角、侧滑角和倾侧角设计了独立的模糊变结构控制器,提出了分段线性控制分配方法.在Matlab中进行了整个控制系统的仿真测试,验证了该方法的可行性.
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