基于主动嗅觉的室内时变污染源定位方法

为了预防和控制因室内空间中时变污染源突然泄漏引发的中毒、火灾和爆炸等灾害,针对室内时变污染源的定位建立了室内时变污染源泄漏的计算流体动力学(CFD)模型,并采用粒子群智能搜索策略,基于移动机器人的主动嗅觉提出了不依赖初值、计算效率高的室内时变污染源定位方法。通过对室内二维通风房间内泄漏速率呈衰减特征的时变污染源的泄漏模拟与源定位分析,展示了室内时变污染源定位方法的可操作性和可行性。研究结果表明:基于移动机器人主动嗅觉的室内时变污染源定位方法能在污染源泄漏一定时间后成功确定污染源位置,并且随着移动机器人数量的增加,室内时变污染源定位的成功率也相应增加;因移动机器人个数的增加会导致收敛速度变慢,源定位时间呈先减少后增加的变化趋势。     

嗅觉搜索机器人的单目视觉室内定位技术研究

针对室内嗅觉搜索机器人定位问题,提出一种基于最小二乘高斯核支持向量机的单目视觉定位算法.首先,利用最小二乘高斯核支持向量机,可将机器人在图片中像素位置与真实场景中位置间的非线性映射转化为带高斯核的线性映射;然后,运用k重交叉验证方法对映射关系模型进行训练,获取优化模型参数;最后,利用单目摄像头采集机器人运动的连续图像,并根据机器人平台与其背景间的灰度差异特征实时识别图像中目标机器人平台,计算得到机器人平台形心在每一帧图像中的像素位置,进而映射出机器人平台在室内环境下的实时动态位置.实验结果表明:此定位方法能够为移动机器人在室内环境下提供高精度和无累积误差的实时定位信息;算法的精确性和可靠性得到了充分验证.     

基于WIFI的室内机器人新型定位算法

随着移动终端的飞速发展,对于位置的服务需求越来越方便,WIFI由于在室内传输距离远、使用方便等优点而被研究者广泛应用于实现室内定位功能中。为了提高室内定位准确度,论文采用WKNN算法与改进粒子群算法相结合的混合定位算法,首先应用高斯滤波算法对WIFI采集的原始数据进行预处理,离线构建完整的指纹数据库;然后采用WKNN算法得到待定位点的估计位置;最后应用改进粒子群算法,实现对待定位点的精确定位。经过实验测试证明,所采用的混合定位算法比传统的位置指纹算法在定位精度上有显著的提高。     

一种双目主动立体视觉系统的目标定位算法

首先引入主动视觉空间的概念，即用系统本身运动自由度来表达摄像焦点到空间点的视线，其次，推导了把任意摄像机图像点换到主动视觉空间的算法，最后，采用三角形测量原理对图像特征点进行匹配和定位，因为系统中的各个摄像机独立注视目标，摄像机可以采用较小的视野，这为提高定位精度提供了可能性，采用数值仿真手段对相关理论进行了验证。     

基于卡尔曼滤波的室内服务机器人定位

研究了服务机器人在室内环境中运用卡尔曼滤波算法定位的一种方法.服务机器人事先将特定的墙壁与墙角信息存储,依靠自身配备的里程计获得基本的位置信息,通过声纳传感器进行观测,对墙壁进行识别匹配,根据事先的墙壁信息获得观测位置,通过将预测值与实际观测值之间匹配和修正的递归过程实现定位算法,用Matlab软件仿真验证了该方法的可行性.     

基于SMSA混合算法的地下水污染源强度反演研究

基于单纯形模拟退火混合算法(SMSA混合算法),结合污染物迁移问题的解析解反演地下水污染源的强度变化历时曲线.SMSA混合算法结合了单纯形法的确定性搜索和模拟退火算法的全局概率搜索机制,是一种高效的混合优化算法;同时采用Yeh提出的解析解,它具有可靠性强、易于编程实现和扩展性强的特点.计算结果显示,1维、2维、3维情形下点污染源的反演浓度均较好地再现了真实的污染物释放过程,这表明基于SMSA混合算法和Yeh解析解的反演方法是一种有效的地下水污染源重建方法.     

基于伴随方程和MCMC方法的室内污染源反演模型研究

研究了室内污染物扩散后的源反演方法.通过数值求解浓度场的伴随方程,并结合传感器测量信息,构造似然函数;利用基于贝叶斯推断理论的MarkovChainMonte Carlo(MCMC)抽样方法,对污染源的位置、强度的后验概率进行计算,反演结果与污染源的真实参数吻合.该方法与传统的室内污染物反演方法相比,极大地降低了计算量.此外,还讨论了传感器性能对结果的影响,研究表明传感器误差概率分布越平坦,污染源反演信息的不确定度越大;而过低的测量灵敏度,则会导致反演结果呈现多个局部极值点的特性.     

基于蚁群算法的三维空间机器人路径规划

将蚁群算法应用于三维空间机器人路径规划问题.首先将机器人所在位置(原点)与目的点之间的空间划分成立体网格,同时定义原点与目的点之间的有效路径.蚁群从原点出发,独立地选择有效路径,最终到达目的点,从而求出从原点到目的点之间的最优路径.实验结果表明,该算法不仅有效,而且具有较快的速度.     

基于贝叶斯推断的时变流场下污染源反演

对5个不同位置的污染源分别做污染物扩散数值模拟,将其计算结果作为测量浓度;利用伴随方程计算时变流场下传感器的模拟浓度。通过测量浓度和模拟浓度构造似然函数,基于贝叶斯推断计算了在时变流场下污染源参数的后验概率。结果表明：污染源参数反演的误差取决于测量浓度与模拟浓度之间的误差。当污染源与传感器的距离较远时,污染源参数的后验概率呈较宽的分布,反演结果具有较大的不确定性;当污染源与传感器距离较近时,反演结果的不确定性得到了显著的降低。此外,还讨论了反演污染源参数时,利用污染物扩散不同阶段的测量数据对反演效果的影响。发现利用扩散初始阶段的测量浓度反演源位置,可以得到比利用稳定阶段数据时更小的反演误差和后验概率标准差,但效果没有得到显著提升。     

基于最小二乘改进算法的时变系统参数辨识

在系统辨识领域,常规最小二乘法是一种最基本的辨识方法之一.然而,随着观测数据的不断增加,会出现“数据饱和”的现象,造成新观测数据对估计值起不到修正的作用.由于新观测值对未知参数估计的影响要比旧观测值大,采用了渐消记忆和限定记忆最小二乘改进算法,来实现时变过程的参数辨识,并进行了仿真实验.仿真结果表明,它们能够克服“数据饱和”现象,从而改善参数辨识结果     

基于计算流体动力学法的风场模拟和流/固耦合问题

介绍了计算流体动力学（CFD）方法中的各种湍流模型和数值求解方法,阐述了流/固耦合问题的描述方法与求解策略,分析了强耦合算法和弱耦合算法、流场和流/固耦合研究中的网格生成与更新技术,以及耦合界面的信息传递方法,指出了其网格建模中存在的一些难题.     

基于热阻拓扑关系的高频电源金氧半场效晶体管的散热设计及仿真

研究了高频电源中金氧半场效晶体管（MOSFET）的散热设计问题,分析了MOSFET的热性能参数,建立了单个和耦合器件散热的热阻拓扑模型,推导出各接触面的温度公式,由此得到工程中选取散热器的切实依据,并用于实际高频电源中耦合MOSFET的散热处理.同时,采用计算流体动力学分析软件ICEPAK对所选散热器按工况进行仿真验证.结果表明,该热阻拓扑模型可满足工程设计的要求.