2007年 第33卷 第8期
2007, 33(8): 785-794.
doi: 10.1360/aas-007-0785
摘要:
多移动机器人系统具有广泛的应用前景, 也是近年来机器人研究的热门课题之一. 本文对国内外近年来关于多移动机器人系统的研究工作进行了总结和分析, 重点介绍了多机器人系统的任务规划、运动规划、协调控制等问题的研究发展现状. 最后指出了多移动机器人系统研究急需解决的若干重要问题.
多移动机器人系统具有广泛的应用前景, 也是近年来机器人研究的热门课题之一. 本文对国内外近年来关于多移动机器人系统的研究工作进行了总结和分析, 重点介绍了多机器人系统的任务规划、运动规划、协调控制等问题的研究发展现状. 最后指出了多移动机器人系统研究急需解决的若干重要问题.
2007, 33(8): 795-800.
doi: 10.1360/aas-007-0795
摘要:
将 Kirsch 算子的模板分解为差值模板和公共模板, 然后通过相邻差值模板的差异比较, 找出边缘强度最大的方向, 并计算出相应的边缘强度值, 避免了将8个方向的边缘强度全部算出, 减少了 Kirsch 算子的模板与原图像的卷积运算. 公共模板和原图像的卷积则利用灰度信息处理时得到的积分图像来加速. 实验证明应用这种快速算法的 Kirsch 边缘检测,运算量比当前主流快速算法(FKC 算法)有较大幅度的减少. 另外, 运用模板分解和积分图像减少卷积运算的思路具有一定通用性, 实例说明此思路可用于一些其它边缘检测和空域滤波算法中.
将 Kirsch 算子的模板分解为差值模板和公共模板, 然后通过相邻差值模板的差异比较, 找出边缘强度最大的方向, 并计算出相应的边缘强度值, 避免了将8个方向的边缘强度全部算出, 减少了 Kirsch 算子的模板与原图像的卷积运算. 公共模板和原图像的卷积则利用灰度信息处理时得到的积分图像来加速. 实验证明应用这种快速算法的 Kirsch 边缘检测,运算量比当前主流快速算法(FKC 算法)有较大幅度的减少. 另外, 运用模板分解和积分图像减少卷积运算的思路具有一定通用性, 实例说明此思路可用于一些其它边缘检测和空域滤波算法中.
2007, 33(8): 801-808.
doi: 10.1360/aas-007-0801
摘要:
Central catadioptric cameras are widely used in virtual reality and robot navigation, and the camera calibration is a prerequisite for these applications. In this paper, we propose an easy calibration method for central catadioptric cameras with a 2D calibration pattern. Firstly, the bounding ellipse of the catadioptric image and field of view (FOV) are used to obtain the initial estimation of the intrinsic parameters. Then, the explicit relationship between the central catadioptric and the pinhole model is used to initialize the extrinsic parameters. Finally, the intrinsic and extrinsic parameters are refined by nonlinear optimization. The proposed method does not need any fitting of partial visible conic, and the projected images of 2D calibration pattern can easily cover the whole image, so our method is easy and robust. Experiments with simulated data as well as real images show the satisfactory performance of our proposed calibration method.
Central catadioptric cameras are widely used in virtual reality and robot navigation, and the camera calibration is a prerequisite for these applications. In this paper, we propose an easy calibration method for central catadioptric cameras with a 2D calibration pattern. Firstly, the bounding ellipse of the catadioptric image and field of view (FOV) are used to obtain the initial estimation of the intrinsic parameters. Then, the explicit relationship between the central catadioptric and the pinhole model is used to initialize the extrinsic parameters. Finally, the intrinsic and extrinsic parameters are refined by nonlinear optimization. The proposed method does not need any fitting of partial visible conic, and the projected images of 2D calibration pattern can easily cover the whole image, so our method is easy and robust. Experiments with simulated data as well as real images show the satisfactory performance of our proposed calibration method.
2007, 33(8): 809-816.
doi: 10.1360/aas-007-0809
摘要:
提出一种应用文本特征的类别属性进行文本分类过程中的类别噪声裁剪 (Eliminating class noise, ECN) 的算法. 算法通过分析文本关键特征中蕴含的类别指示信息, 主动预测待分类文本可能归属的类别集, 从而减少参与决策的分类器数目, 降低分类延迟,提高分类精度. 在中、英文测试语料上的实验表明, 该算法的 F 值分别达到 0.76 与 0.93, 而且分类器运行效率也有明显提升, 整体性能较好. 进一步的实验表明,此算法的扩展性能较好, 结合一定的反馈学习策略, 分类性能可进一步提高, 其 F 值可达到 0.806 与 0.943.
提出一种应用文本特征的类别属性进行文本分类过程中的类别噪声裁剪 (Eliminating class noise, ECN) 的算法. 算法通过分析文本关键特征中蕴含的类别指示信息, 主动预测待分类文本可能归属的类别集, 从而减少参与决策的分类器数目, 降低分类延迟,提高分类精度. 在中、英文测试语料上的实验表明, 该算法的 F 值分别达到 0.76 与 0.93, 而且分类器运行效率也有明显提升, 整体性能较好. 进一步的实验表明,此算法的扩展性能较好, 结合一定的反馈学习策略, 分类性能可进一步提高, 其 F 值可达到 0.806 与 0.943.
2007, 33(8): 817-822.
doi: 10.1360/aas-007-0817
摘要:
提出了一种基于小波提升方案的图像融合新算法. 与传统基于卷积的小波变换融合方法相比, 新算法具有计算简单、融合速度快、所需内存少以及有利于算法的在线快速实现等优点. 此外, 还提出了一种基于区域特征选择的新的融合策略, 针对不同类型的多源图像进行了融合仿真实验, 并采用主观视觉判断与客观评价准则相结合的方式, 对不同变换方式、不同融合规则以及不同分解层数对融合效果的影响进行了比较分析. 实验结果表明本文提出的融合算法和融合策略具有优越的融合性能, 并取得了令人满意的融合效果.
提出了一种基于小波提升方案的图像融合新算法. 与传统基于卷积的小波变换融合方法相比, 新算法具有计算简单、融合速度快、所需内存少以及有利于算法的在线快速实现等优点. 此外, 还提出了一种基于区域特征选择的新的融合策略, 针对不同类型的多源图像进行了融合仿真实验, 并采用主观视觉判断与客观评价准则相结合的方式, 对不同变换方式、不同融合规则以及不同分解层数对融合效果的影响进行了比较分析. 实验结果表明本文提出的融合算法和融合策略具有优越的融合性能, 并取得了令人满意的融合效果.
2007, 33(8): 823-828.
doi: 10.1360/aas-007-0823
摘要:
针对传统最小二乘法全局拟合的局限性, 将一种新型的数值算法---移动最小二乘法应用于非线性多功能传感器的信号重构. 通过详细研究插值函数的构造方法及性质, 合理地选取基函数和权函数, 求出试函数的系数, 进而得到信号的重构值. 详细分析了基函数维数、影响域节点数及权函数因子对计算结果的影响, 并对最小二乘法以及移动最小二乘法的重构数据进行了对比, 重构的相对误差分别小于 15.3 % 和 1.03 %, 结果表明移动最小二乘法更适合非线性曲面拟合, 且适当地增加基函数维数或影响域节点数可以进一步提高数据重构的精度.
针对传统最小二乘法全局拟合的局限性, 将一种新型的数值算法---移动最小二乘法应用于非线性多功能传感器的信号重构. 通过详细研究插值函数的构造方法及性质, 合理地选取基函数和权函数, 求出试函数的系数, 进而得到信号的重构值. 详细分析了基函数维数、影响域节点数及权函数因子对计算结果的影响, 并对最小二乘法以及移动最小二乘法的重构数据进行了对比, 重构的相对误差分别小于 15.3 % 和 1.03 %, 结果表明移动最小二乘法更适合非线性曲面拟合, 且适当地增加基函数维数或影响域节点数可以进一步提高数据重构的精度.
2007, 33(8): 829-834.
doi: 10.1360/aas-007-0829
摘要:
The problem of time delay speed feedback in the control loop is considered here. Its effects on the linear stability and dynamic behavior of the maglev system are investigated. It is found that a Hopf bifurcation can take place when the time delay exceeds certain values. The stability condition of the maglev system with the time delay is acquired. The direction and stability of the Hopf bifurcation are determined by constructing a center manifold and by applying the normal form method. Finally, numerical simulations are performed to verify the analytical result.
The problem of time delay speed feedback in the control loop is considered here. Its effects on the linear stability and dynamic behavior of the maglev system are investigated. It is found that a Hopf bifurcation can take place when the time delay exceeds certain values. The stability condition of the maglev system with the time delay is acquired. The direction and stability of the Hopf bifurcation are determined by constructing a center manifold and by applying the normal form method. Finally, numerical simulations are performed to verify the analytical result.
2007, 33(8): 835-839.
doi: 10.1360/aas-007-0835
摘要:
从行为受情感和理智协调控制的观点出发, 研究人工鱼的意图产生与行为决策. 从人工鱼情感需求与生存理智来协调规划其意图优先级, 给出了人工鱼藏匿处成立的条件, 以及求偶、集群、避障、进食、藏匿、逃逸意图产生与行为决策的方法.
从行为受情感和理智协调控制的观点出发, 研究人工鱼的意图产生与行为决策. 从人工鱼情感需求与生存理智来协调规划其意图优先级, 给出了人工鱼藏匿处成立的条件, 以及求偶、集群、避障、进食、藏匿、逃逸意图产生与行为决策的方法.
2007, 33(8): 840-846.
doi: 10.1360/aas-007-0840
摘要:
提出了基于广义动态模糊神经网络的水下机器人直接自适应控制方法, 该控制方法既不需要预先知道模糊神经结构, 也不需要预先的训练阶段, 完全通过在线自适应学习算法构建水下机器人的逆动力学模型. 首先, 本文提出了基于这种网络结构的水下机器人直接自适应控制器, 然后, 利用 Lyapunov 稳定理论, 证明了基于该控制器的水下机器人控制系统闭环稳定性, 最后, 采用某水下机器人模型仿真验证了该控制方法的有效性.
提出了基于广义动态模糊神经网络的水下机器人直接自适应控制方法, 该控制方法既不需要预先知道模糊神经结构, 也不需要预先的训练阶段, 完全通过在线自适应学习算法构建水下机器人的逆动力学模型. 首先, 本文提出了基于这种网络结构的水下机器人直接自适应控制器, 然后, 利用 Lyapunov 稳定理论, 证明了基于该控制器的水下机器人控制系统闭环稳定性, 最后, 采用某水下机器人模型仿真验证了该控制方法的有效性.
2007, 33(8): 847-851.
doi: 10.1360/aas-007-0847
摘要:
研究了双线性系统的多目标控制问题. 首先把多目标控制问题, 通过效用函数技术转化为一个单目标最优控制问题, 其中, 效用函数是多个二次型性能指标的非线性函数, 因此, 在动态规划的意义下是不可分的. 然后, 为了克服不可分对求解带来的困难, 提出了一种两级最优控制算法. 下级用动态规划求解一个参数化的具有双线性---二次型结构的辅助 Lagrangian 问题；上级迭代调整辅助 Lagrangian 问题中的参数向量. 不断重复这个过程, 直至最优性条件被满足.
研究了双线性系统的多目标控制问题. 首先把多目标控制问题, 通过效用函数技术转化为一个单目标最优控制问题, 其中, 效用函数是多个二次型性能指标的非线性函数, 因此, 在动态规划的意义下是不可分的. 然后, 为了克服不可分对求解带来的困难, 提出了一种两级最优控制算法. 下级用动态规划求解一个参数化的具有双线性---二次型结构的辅助 Lagrangian 问题；上级迭代调整辅助 Lagrangian 问题中的参数向量. 不断重复这个过程, 直至最优性条件被满足.
2007, 33(8): 852-859.
doi: 10.1360/aas-007-0852
摘要:
利用基于路段的元胞传输模型进行模拟, 给出了一种计算实际路段出行阻抗的方法, 并在此基础上构造了基于路段变量的动态用户最优变分不等式模型. 模型采用针对迄节点的路段变量, 在每一个小时段都能给出路段流入率、流出率、路段流量和实际路段阻抗, 为用户提供较为全面的诱导信息打下了较好的理论基础. 采用了修正投影算法来进行求解. 数值算例表明模型具有的实用性和优越性, 使道路交通流宏观模型与动态网络交通配流问题得到较好的结合.
利用基于路段的元胞传输模型进行模拟, 给出了一种计算实际路段出行阻抗的方法, 并在此基础上构造了基于路段变量的动态用户最优变分不等式模型. 模型采用针对迄节点的路段变量, 在每一个小时段都能给出路段流入率、流出率、路段流量和实际路段阻抗, 为用户提供较为全面的诱导信息打下了较好的理论基础. 采用了修正投影算法来进行求解. 数值算例表明模型具有的实用性和优越性, 使道路交通流宏观模型与动态网络交通配流问题得到较好的结合.
2007, 33(8): 860-863.
doi: 10.1360/aas-007-0860
摘要:
We focus on modeling and computing of aware context with uncertainty for making dynamic decision during seamless mobile service. We re-examine formalism of random set, which is not finite-set statistics (FISST), argue the limitations of the direct numerical approaches, give new modeling mode based on random sets theory (RST) for aware context, and propose our computing approach of modeled aware context. In addition, we extend classic D-S evidence theory after considering reliability, time efficiency, relativity of context, and compare these two kinds of relative computing methods for uncertain context. By comparing, the validity of new context-aware computing approach based on improved random set theory (IRST) or extended D-S evidence theory (EDS) for proactive service has been tested.
We focus on modeling and computing of aware context with uncertainty for making dynamic decision during seamless mobile service. We re-examine formalism of random set, which is not finite-set statistics (FISST), argue the limitations of the direct numerical approaches, give new modeling mode based on random sets theory (RST) for aware context, and propose our computing approach of modeled aware context. In addition, we extend classic D-S evidence theory after considering reliability, time efficiency, relativity of context, and compare these two kinds of relative computing methods for uncertain context. By comparing, the validity of new context-aware computing approach based on improved random set theory (IRST) or extended D-S evidence theory (EDS) for proactive service has been tested.
2007, 33(8): 863-866.
doi: 10.1360/aas-007-0863
摘要:
This paper concerns the delay-dependent robust stability problem of uncertain neutral systems with mixed neutral and discrete delays. Nonlinear time-varying parameter perturbations are considered. Based on the newly established integral inequalities, the neutral-delay-dependent and discrete-delay-dependent stability criterion is derived without using a fixed model transformation. The condition is presented in terms of linear matrix inequality and can be easily solved by existing convex optimization techniques. A numerical example is given to demonstrate the less conservatism of the proposed results.
This paper concerns the delay-dependent robust stability problem of uncertain neutral systems with mixed neutral and discrete delays. Nonlinear time-varying parameter perturbations are considered. Based on the newly established integral inequalities, the neutral-delay-dependent and discrete-delay-dependent stability criterion is derived without using a fixed model transformation. The condition is presented in terms of linear matrix inequality and can be easily solved by existing convex optimization techniques. A numerical example is given to demonstrate the less conservatism of the proposed results.
2007, 33(8): 867-870.
doi: 10.1360/aas-007-0867
摘要:
为回避多尺度边缘检测中融合多幅图像涉及的启发性规则, 同时克服 Jeong 算法的局限性, 本文首先基于 Tan 的广义边缘定义设定一个适应度函数, 然后采用自适应遗传算法针对单个像素及其邻域结构的特征搜索最佳滤波尺度得到局部最佳边缘检测尺度, 最后由最佳尺度高斯滤波器得到最终边缘图像. 实验证明能够得到令人满意的结果.
为回避多尺度边缘检测中融合多幅图像涉及的启发性规则, 同时克服 Jeong 算法的局限性, 本文首先基于 Tan 的广义边缘定义设定一个适应度函数, 然后采用自适应遗传算法针对单个像素及其邻域结构的特征搜索最佳滤波尺度得到局部最佳边缘检测尺度, 最后由最佳尺度高斯滤波器得到最终边缘图像. 实验证明能够得到令人满意的结果.
2007, 33(8): 871-874.
doi: 10.1360/aas-007-0871
摘要:
提出了一种求解二次分配问题的离散粒子群优化算法. 根据二次分配问题及离散量的特点, 重新定义了粒子的位置、速度等量及其运算规则, 为抑制早熟停滞现象, 为粒子和粒子群分别定义了个体多样性和平均多样性. 算法中定义了排斥算子来保持粒子群的多样性, 使用局部搜索算子来提高算法的局部求精能力, 使算法在空间勘探和局部求精间取得了较好的平衡. 在 QAPLIB 的实例上的仿真结果表明, 离散粒子群优化算法具有良好的性能.
提出了一种求解二次分配问题的离散粒子群优化算法. 根据二次分配问题及离散量的特点, 重新定义了粒子的位置、速度等量及其运算规则, 为抑制早熟停滞现象, 为粒子和粒子群分别定义了个体多样性和平均多样性. 算法中定义了排斥算子来保持粒子群的多样性, 使用局部搜索算子来提高算法的局部求精能力, 使算法在空间勘探和局部求精间取得了较好的平衡. 在 QAPLIB 的实例上的仿真结果表明, 离散粒子群优化算法具有良好的性能.
2007, 33(8): 875-877.
doi: 10.1360/aas-007-0875
摘要:
研究了含未知干扰的互质因子摄动离散时间系统达到最优性能鲁棒性的控制器设计及这种设计的连续性. 给出了含未知干扰的互质因子摄动离散时间系统最优鲁棒调节器的一种设计方法. 分析了含未知干扰互质因子摄动系统的性能鲁棒性优化设计的连续性, 证明了互质因子摄动系统性能鲁棒性的优化设计作为从设计模型到鲁棒控制器的映射是连续的, 并且, 若设计模型的参数集是紧的, 这种映射是一致连续的.
研究了含未知干扰的互质因子摄动离散时间系统达到最优性能鲁棒性的控制器设计及这种设计的连续性. 给出了含未知干扰的互质因子摄动离散时间系统最优鲁棒调节器的一种设计方法. 分析了含未知干扰互质因子摄动系统的性能鲁棒性优化设计的连续性, 证明了互质因子摄动系统性能鲁棒性的优化设计作为从设计模型到鲁棒控制器的映射是连续的, 并且, 若设计模型的参数集是紧的, 这种映射是一致连续的.
2007, 33(8): 878-882.
doi: 10.1360/aas-007-0878
摘要:
研究了具有随机网络诱导时延及数据包丢失的网络控制系统随机稳定性问题. 本文用一个具有两个状态的马尔可夫链来描述数据通过网络传输时随机数据包丢失过程, 利用马尔可夫跳变线性系统理论, 将网络控制系统建模为一个具有两种运行模式的马尔可夫跳变线性系统, 给出了在状态反馈控制下网络控制系统随机稳定的线性矩阵不等式形式的充分条件, 最后用一个仿真示例验证了该方法的有效性.
研究了具有随机网络诱导时延及数据包丢失的网络控制系统随机稳定性问题. 本文用一个具有两个状态的马尔可夫链来描述数据通过网络传输时随机数据包丢失过程, 利用马尔可夫跳变线性系统理论, 将网络控制系统建模为一个具有两种运行模式的马尔可夫跳变线性系统, 给出了在状态反馈控制下网络控制系统随机稳定的线性矩阵不等式形式的充分条件, 最后用一个仿真示例验证了该方法的有效性.
2007, 33(8): 882-884.
doi: 10.1360/aas-007-0882
摘要:
提出了一类非整数阶系统的频域辨识最小二乘方法, 给出了算法的详细推导过程. 通过对已知系统仿真, 结果表明该方法有如下优点: 对于非整数阶对象, 能够用更简单的模型获得更好的频域响应拟合; 对于整数阶对象, 采用阶数扫描的方法仍然能找到拟合其频域响应的最好的整数阶模型; 与整数阶系统辨识算法相比, 该算法更稳定.
提出了一类非整数阶系统的频域辨识最小二乘方法, 给出了算法的详细推导过程. 通过对已知系统仿真, 结果表明该方法有如下优点: 对于非整数阶对象, 能够用更简单的模型获得更好的频域响应拟合; 对于整数阶对象, 采用阶数扫描的方法仍然能找到拟合其频域响应的最好的整数阶模型; 与整数阶系统辨识算法相比, 该算法更稳定.
2007, 33(8): 885-887.
doi: 10.1360/aas-007-0885
摘要:
粒子退化现象是影响粒子滤波器性能的一个重要因素. 本文针对粒子退化, 将遗传机制应用于粒子重采样, 以进化设计解决退化问题. 分析并给出了平衡粒子集的有效性与多样性的手段以取得最佳性能的遗传粒子滤波结构的方法.
粒子退化现象是影响粒子滤波器性能的一个重要因素. 本文针对粒子退化, 将遗传机制应用于粒子重采样, 以进化设计解决退化问题. 分析并给出了平衡粒子集的有效性与多样性的手段以取得最佳性能的遗传粒子滤波结构的方法.
2007, 33(8): 888-892.
doi: 10.1360/aas-007-0888
摘要:
This paper considers the eigenvalue assignment with minimum sensitivity in descriptor second-order dynamical systems via proportional plus derivative state feedback. Based on a result for eigenvalue sensitivities and a complete parametric eigenstructure assignment approach, the robust pole assignment problem is converted into an independent minimization problem. The closed-loop eigenvalues may be easily taken as a part of the design parameters and optimized within certain desired fields on the complex plane to improve robustness. An example is worked out. Both the indices and the numerical robustness test demonstrate the effect of the proposed approach.
This paper considers the eigenvalue assignment with minimum sensitivity in descriptor second-order dynamical systems via proportional plus derivative state feedback. Based on a result for eigenvalue sensitivities and a complete parametric eigenstructure assignment approach, the robust pole assignment problem is converted into an independent minimization problem. The closed-loop eigenvalues may be easily taken as a part of the design parameters and optimized within certain desired fields on the complex plane to improve robustness. An example is worked out. Both the indices and the numerical robustness test demonstrate the effect of the proposed approach.
2007, 33(8): 893-896.
doi: 10.1360/aas-007-0893
摘要:
基于系统 Petri 网模型, 研究自动制造系统的避免死锁问题. 对不含中心资源的制造系统, 证明了它只包含安全和死锁两类可达状态. 通过一步向前看的方法, 给出了系统多项式时间复杂性的最佳避免死锁策略. 对一般系统定义了一种辅助 Petri 网. 利用辅助网的最佳避免死锁策略, 提出了综合一般制造系统多项式复杂性的避免死锁策略的方法.
基于系统 Petri 网模型, 研究自动制造系统的避免死锁问题. 对不含中心资源的制造系统, 证明了它只包含安全和死锁两类可达状态. 通过一步向前看的方法, 给出了系统多项式时间复杂性的最佳避免死锁策略. 对一般系统定义了一种辅助 Petri 网. 利用辅助网的最佳避免死锁策略, 提出了综合一般制造系统多项式复杂性的避免死锁策略的方法.
