检索结果-内蒙古大学图书馆

仪器仪表学报 2025年第1期46卷 182-192页

作者：古玉锋李真高世椿黎程山长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710064

某室内三线自动驾驶轨道交通系统使用了超宽带(UWB)定位系统,车辆的高精度定位是提高其运行可靠性和调度效率的关键技术。基于UWB定位精度的分析,提出了一种基于联合卷积变分自编码器和预测器(VAE-CNN)的非视距鉴别、测距误差补偿与神... 详细信息

某室内三线自动驾驶轨道交通系统使用了超宽带(UWB)定位系统,车辆的高精度定位是提高其运行可靠性和调度效率的关键技术。基于UWB定位精度的分析,提出了一种基于联合卷积变分自编码器和预测器(VAE-CNN)的非视距鉴别、测距误差补偿与神经网络定位误差补偿的三步UWB定位算法。首先,采集标签与基站的测距误差和信道脉冲响应(CIR)数据,训练VAE-CNN模型,根据原始CIR和重建CIR的可信度阈值剔除非视距测距值。其次,根据预测器的预测误差补偿原始测距值,使用最小二乘法计算坐标和该坐标相对于各个基站坐标的方向余弦,训练神经网络用于拟合定位误差与方向余弦的关系。在已公开的包含视距和非视距的UWB测距值和CIR数据集上,验证了VAE-CNN模型的非视距鉴别能力,评估了基于VAE-CNN模型的非视距鉴别和测距误差补偿对定位精度的提升效果;在不同测距方差下,基于车辆模拟运行轨迹,评估了定位误差补偿神经网络提高定位精度的效果。搭建了UWB定位系统,验证了动态定位中三步UWB定位算法的实际效果。结果表明,动态定位中,在完全视距环境中,算法的平均定位误差为28.68 mm,均方根定位误差为16.67 mm,最大定位误差为76.68 mm;存在非视距的环境中,算法的平均定位误差为38.73 mm,均方根定位误差为20.61 mm,最大定位误差为116.47 mm。由此可知,所提出的三步UWB定位算法具有精度高、成本低和稳定性好的优点,能满足所涉及的室内轨道交通的定位需求。

关键词：三线室内轨道交通 UWB定位卷积变分自编码器非视距鉴别误差补偿

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利用两侧边线空间几何关系的单幅图像圆柱位姿实时估计

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西安交通大学学报 2025年第6期59卷 177-184页

作者：贾昕宇夏晓华苗龙龙长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710064

针对现有圆柱位姿估计方法多利用二维图像通过迭代优化的方式对三维空间中圆柱的位姿进行估计,并且未充分利用三维空间中二维像平面、投影中心和圆柱位姿之间的线性几何关系以及存在耗时长的问题,提出了一种利用两侧边线空间几何关系的... 详细信息

针对现有圆柱位姿估计方法多利用二维图像通过迭代优化的方式对三维空间中圆柱的位姿进行估计,并且未充分利用三维空间中二维像平面、投影中心和圆柱位姿之间的线性几何关系以及存在耗时长的问题,提出了一种利用两侧边线空间几何关系的单幅图像圆柱位姿实时估计方法。首先对圆柱图像进行镜头畸变校正并结合最小二乘法提取圆柱图像两侧边线方程,然后通过坐标变换求取其在相机坐标系中的解析表达,之后基于相机成像原理利用光心坐标构建圆柱切平面的几何表示,最后通过建立的基于切平面平移交会的圆柱轴线空间位姿计算方法获得圆柱位姿参数。实验结果表明,采用所提方法进行圆柱位姿估计的距离误差小于0.41mm,角度误差小于0.39°,单次运算时间小于2ms,在不降低位姿估计精度的同时,运算时间较目前速度最快的圆柱位姿估计方法节省了96%,大幅度提高了圆柱位姿估计速度,实现了对圆柱位姿的实时估计。

关键词：位姿估计圆柱体空间几何关系圆柱边线单幅图像实时

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结合点云距离和角度双阈值的桥梁拉索表面缺陷精确检测

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西安交通大学学报 2025年第6期59卷 155-166页

作者：夏晓华朱英硕邱法博陈坚长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710064

针对点云分割算法应用于桥梁拉索表面缺陷检测时容易出现错分割和运算量大的问题,提出了一种结合点云距离和角度双阈值的桥梁拉索表面缺陷精确检测方法。首先,通过设置拉索表面点到拟合圆柱面的距离阈值,实现缺陷初步检测;然后,设计结... 详细信息

针对点云分割算法应用于桥梁拉索表面缺陷检测时容易出现错分割和运算量大的问题,提出了一种结合点云距离和角度双阈值的桥梁拉索表面缺陷精确检测方法。首先,通过设置拉索表面点到拟合圆柱面的距离阈值,实现缺陷初步检测;然后,设计结合点云聚类和方框滤波的拉索表面缺陷感兴趣(ROI)区域提取方法,基于初步检测结果,通过改进欧式聚类算法和方框滤波,分割出ROI区域;最后,构建一种基于点云法向量和拟合圆柱径向向量夹角的缺陷边界检测方法,通过设置角度阈值,分割出ROI区域中的缺陷点,实现了拉索缺陷区域边界的精确检测。研究结果表明:相较于不进行ROI区域提取和不进行点云聚类的ROI区域提取方法,所提方法能够减少40%以上的点云数据量,缩短超过15%的检测时间;拉索表面缺陷检测的平均精确率、召回率分别为96.83%和94.42%,综合评价指标F分数达到95.58%,均优于对比的随机抽样一致算法和区域生长算法,验证了所提方法的有效性和先进性。

关键词：桥梁拉索表面缺陷检测点云感兴趣区域提取法向量

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与图像内容无关的聚焦程度评价方法

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西安交通大学学报 2025年第1期59卷 116-124页

作者：夏晓华柴玉琳岳鹏举杨治秦绪芳长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710000

针对现有的聚焦程度评价方法在图像场景内容改变时不能正确评价图像聚焦程度的问题,基于“分类+拟合”的思想,提出了一种与高斯模糊标准差完全等价的图像聚焦程度评价方法。首先,建立了以有限高斯模糊标准差为标记的图像聚焦程度分类数... 详细信息

针对现有的聚焦程度评价方法在图像场景内容改变时不能正确评价图像聚焦程度的问题,基于“分类+拟合”的思想,提出了一种与高斯模糊标准差完全等价的图像聚焦程度评价方法。首先,建立了以有限高斯模糊标准差为标记的图像聚焦程度分类数据集;然后,构建了用于提取图像高斯模糊标准差分类分数的非对称核卷积神经网络(AKC-net);最后,采用三次样条插值函数拟合AKC-net全连接层输出的分类分数以及对应的高斯模糊标准差,以最大分数对应的标准差作为图像的聚焦程度评价结果,并在Waterloo数据集和实际拍摄图像上分别进行仿真实验和实拍实验。结果表明:所提方法在不同聚焦图像上分类的平均准确率可达到97.7%,得到的评价结果与高斯模糊标准差真值的均方根误差和平均绝对误差均小于0.07,且实际拍摄图像的聚焦测度值与图像内容无关,实现了图像聚焦程度的绝对评价。

关键词：聚焦程度评价高斯模糊标准差非对称核卷积神经网络三次样条插值

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任意位姿圆柱曲面透视投影失真的图像校正

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光学精密工程 2024年第16期32卷 2577-2589页

作者：段智威夏晓华贺鹏程胡鹏长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室陕西西安710064

机器视觉是检测圆柱物体表面缺陷的重要手段,正对圆柱物体拍摄图像的透视投影失真易于校正但拍摄条件十分苛刻,倾斜状态是圆柱物体视觉检测的常态。针对任意位姿圆柱物体表面透视投影导致的失真变形问题,提出一种基于圆柱曲面位姿估计... 详细信息

机器视觉是检测圆柱物体表面缺陷的重要手段,正对圆柱物体拍摄图像的透视投影失真易于校正但拍摄条件十分苛刻,倾斜状态是圆柱物体视觉检测的常态。针对任意位姿圆柱物体表面透视投影导致的失真变形问题,提出一种基于圆柱曲面位姿估计的图像校正方法。该方法在提取圆柱图像两侧边线的基础上,利用圆柱半径和系统成像参数估计圆柱曲面与相机之间的位姿关系,通过建立的圆柱曲面位姿变步长优化迭代算法,实现圆柱曲面位姿精确计算。在此基础上,构建圆柱曲面细分网格点与原始图像像素坐标点的对应关系,然后将曲面展开为平面,建立展开的细分网格点与校正图像像素坐标点的对应关系,从而创建校正图像像素坐标点与原始图像像素坐标点的映射关系,对原始图像进行重采样得到校正图像。实验结果表明,圆柱曲面位姿估计的平均距离误差为0.3 mm、平均角度误差为0.60°;表面贴有棋盘格圆柱物体的图像相邻角点的平均距离标准差从校正前的12.2 pixels降至校正后的0.8 pixels;校正后的实际场景图像能有效识别出圆柱曲面上的文字,圆柱曲面上缺陷的测量误差不超过0.1 mm。校正后的圆柱物体图像消除了圆柱曲面倾斜投影失真和“近大远小”透视变形,验证了提出方法的有效性。

关键词：计算机视觉图像校正任意位姿圆柱曲面透视投影失真位姿估计

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基于GADF-CWT-GCNN的滚动轴承故障诊断方法研究

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西北工业大学学报 2024年第5期42卷 866-874页

作者：张小丽罗鑫李敏梁旺王芳珍长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室陕西西安710064

针对滚动轴承故障诊断在小样本环境下引起的模型泛化能力差、诊断精度低的问题,提出一种基于格拉姆角分场(GADF)和连续小波变化(continuous wavelet transform,CWT)与并行二维组归一化卷积神经网络(parallel convolutional neural netwo... 详细信息

针对滚动轴承故障诊断在小样本环境下引起的模型泛化能力差、诊断精度低的问题,提出一种基于格拉姆角分场(GADF)和连续小波变化(continuous wavelet transform,CWT)与并行二维组归一化卷积神经网络(parallel convolutional neural network,P2D-GCNN)的滚动轴承故障诊断方法。对采集的数据进行预处理,采用格拉姆角场和连续小波变换将一维振动信号转换成二维图像作为模型输入,再选用数据增强技术扩充样本子图,满足网络输入要求,并将其导入搭建的组归一化卷积神经网络中进行诊断检测。结果表明:文中数据处理方法与搭建模型在小样本环境下泛化能力远高于SVM和1D-CNN等其他网络模型。为进一步验证模型在小样本数据下的识别能力,取数据集的70%,40%和20%样本量进行多次实验,所对应的训练准确率及测试准确率分为99.38%,99.02%,99.47%,98.29%,99.05%,97.08%。结果证明,文中模型在小样本环境下对轴承故障诊断具有很高的准确率。

关键词：滚动轴承故障诊断格拉姆角分场(GADF) 小波变换(CWT) 并行二维卷积神经网络(P2D-GCNN)

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基于神经网络与自调节卡尔曼滤波的超宽带定位算法研究

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中国机械工程 2023年第12期34卷 1504-1511页

作者：古玉锋杜雨洁王育阳李昆鹏黎程山长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710064

提出了一种基于神经网络与自调节卡尔曼滤波的超宽带(UWB)定位算法,以改善目前某三线自动驾驶轨道交通系统车辆定位精度不够高的现状。使用UWB标签和基站采集大量标签与各个基站的距离信息及对应标签的实际位置训练神经网络。在实时定... 详细信息

提出了一种基于神经网络与自调节卡尔曼滤波的超宽带(UWB)定位算法,以改善目前某三线自动驾驶轨道交通系统车辆定位精度不够高的现状。使用UWB标签和基站采集大量标签与各个基站的距离信息及对应标签的实际位置训练神经网络。在实时定位阶段,标签与各个基站的距离信息经网络发送至集中控制中心的服务器,通过优化后的神经网络得出实时的UWB定位标签的位置,对实时得到的标签位置使用自调节卡尔曼滤波以进一步提高精度。根据实车运行情况设计了一组包含斜道、直道和弯道的UWB标签移动轨迹进行仿真,并搭建UWB定位系统,设计标签的行驶轨迹,对神经网络与自调节卡尔曼滤波结合的UWB定位算法进行实验验证。结果表明:神经网络与自调节卡尔曼滤波结合的定位算法最大定位误差为223.58 mm,平均定位误差为43.16 mm,定位误差均方根值为42.06 mm。提出的神经网络与自调节卡尔曼滤波结合的定位算法相较于三点定位算法、卡尔曼滤波算法和神经网络算法,具有精度高、实时性好及稳定性高的优点,能够满足目前该三线轨道交通的定位要求。

关键词：超宽带神经网络自调节卡尔曼滤波定位算法

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CFRP-钢层状复合结构的表面划痕损伤容限

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复合材料学报 2022年第7期39卷 3530-3541页

作者：王斌华康思思长安大学道路施工技术与装备教育部重点试验室西安710064

碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)-钢层状结构在实际运营过程中,脆性碳纤维层容易出现划痕等表面损伤,因此为了保障损伤后复合结构的安全运行,需要对其进行损伤容限研究。基于边界效应理论模型(Boundary effect model,BEM),建立了表面划痕... 详细信息

碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)-钢层状结构在实际运营过程中,脆性碳纤维层容易出现划痕等表面损伤,因此为了保障损伤后复合结构的安全运行,需要对其进行损伤容限研究。基于边界效应理论模型(Boundary effect model,BEM),建立了表面划痕损伤后的CFRP-钢层状结构三点弯曲断裂强度解析模型,并在CFRP表面分别预制了0.2 mm和0.4 mm深度的表面初始划痕缺陷,通过三点弯曲梁的成组试验验证了理论模型的可行性。研究结果表明:(1)利用金相显微镜观测了CFRP-钢层状结构三点弯曲极限荷载时的断裂特征,确定了表面划痕损伤后CFRP的结构特征参数C_(ch),代入解析模型获得了CFRP层的拉伸强度,并与CFRP直接拉伸试验测试的拉伸强度对比,两者偏差小于10%;(2)该解析模型为“断裂荷载=拉伸强度×等效面积”的线性方程形式,“等效面积”仅与CFRP-钢层状结构和表面裂纹的几何参数有关,因此,通过CFRP的直接拉伸强度可以预测表面损伤后CFRP-钢层状结构的断裂强度,实现损伤容限设计。

关键词： CFRP-钢层状结构表面划痕损伤容限断裂强度解析模型

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复合载荷下沥青路面高密实摊铺特性

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交通运输工程学报 2023年第6期23卷 125-134页

作者：贾洁朱建国刘洪海万一品长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室陕西西安710064

为提高沥青路面的初始密实度,获得摊铺机熨平板作业后铺层混合料的高密实特性,考虑振捣机构和振动机构共同作用的影响,针对熨平板动力学特性及其对铺层混合料的压实作用,建立了熨平板压实系统动力学模型;基于不同振捣频率和振动频率下... 详细信息

为提高沥青路面的初始密实度,获得摊铺机熨平板作业后铺层混合料的高密实特性,考虑振捣机构和振动机构共同作用的影响,针对熨平板动力学特性及其对铺层混合料的压实作用,建立了熨平板压实系统动力学模型;基于不同振捣频率和振动频率下的熨平板位移变化,剖析了铺层混合料密实度与熨平板动态响应的关系;采用正交试验方法进行了仿真设计,以熨平板动态响应的平均位移峰值为密实度评价指标,分析了振捣机构和振动机构共同作用下混合料的密实效果;进行了熨平板对混合料的高密实摊铺效果试验,验证了只有振捣机构作用时的路面密实度和加入振动机构作用后路面密实度增量随振捣频率的变化,并对密实度增量和只有振捣机构作用时的路面密实度进行了相关性分析。研究结果表明:振捣频率和振动频率差值增大时,振捣作用对熨平板位移峰值的影响不显著,振动压实可补偿振捣压实较弱位置的密实度,但存在压实极限;振捣频率为10~18 Hz,且振动频率匹配在30~40 Hz范围内时,振捣与振动的复合压实达到最佳状态,可提高混合料的密实度,并可避免高密实摊铺作业时熨平板对混合料的过压实;振动频率分别匹配在高密实频率范围以内和以外时,混合料密实度增量相差2%~6%。

关键词：路面工程沥青路面高密实摊铺复合载荷位移峰值振动压实

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基于数字孪生的门式起重机防摇摆控制在线监测系统

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计算机集成制造系统 2025年

作者：贾晋三段宇轩陈一馨长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室

为了解决门式起重机负载摆动问题，提高门式起重机的安全性和可靠性，实现起重机作业过程的实时监控和可视化，本文提出了一种基于数字孪生的门式起重机防摇摆控制监测系统。建立了缩尺门式起重机实体模型、机理模型和高保真的虚拟孪生... 详细信息

为了解决门式起重机负载摆动问题，提高门式起重机的安全性和可靠性，实现起重机作业过程的实时监控和可视化，本文提出了一种基于数字孪生的门式起重机防摇摆控制监测系统。建立了缩尺门式起重机实体模型、机理模型和高保真的虚拟孪生模型，完成了虚实映射和双向数据连接，实现了模型和数据双驱动下的虚实同步与融合。基于Unity3D和Simulink搭建了起重机防摇摆控制数模联动联合仿真平台，利用樽海鞘群算法（SSA）对位移与摆角PID控制器进行了参数整定。搭建了起重机数字孪生实时监控平台，实现了对其作业过程的实时监控、数字化监管和安全预警。实验结果表明，本文设计的SSA-PID控制算法在小车速度、行驶时间和重物摆角控制方面优于模糊自适应PID控制（FPID）和梯形速度规划算法。与梯形速度规划算法相比，虽然吊重小车行驶时间增加27.99%，但负载的最大摆角、摆角平均值和最大振幅分别减少了32.08%、19.16%和43.53%；与FPID算法相比，SSA-PID算法使负载的最大摆角减少11.89%，最大振幅减少22.18%，同时使吊重小车行驶时间减少了33.64%。本文设计的SSA-PID算法在精确定位和防摇摆中取得较好结果。

关键词：数字孪生门式起重机防摇摆控制虚实映射樽海鞘群算法

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