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用于长期自主机器人的新型鲁棒同时定位与建图方法 Research Articles

魏伟1,朱晓蕊1,2,王毅1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第2期页码 234-245 doi: 10.1631/FITEE.2000358

摘要：自主移动机器人的基本任务是同时定位与建图（SLAM）。此外，长期鲁棒性是 SLAM的一个重要属性。当车辆或机器人快速旋转或在某些场景中（例如低纹理环境、长走廊、隧道或其他重复的结构环境）转向时，大多数SLAM系统可能会失效。本文提出一种新颖的鲁棒视觉惯性激光雷达(LiDaR)导航(VILN)SLAM系统，包括立体视觉-惯性LiDaR里程计和视觉-LiDaR闭环。所提出的VILN SLAM系统即使在偶尔会降低LiDaR或视觉测量性能的复杂场景中也可以长期稳定地运行。大量实验结果表明，与最先进的SLAM系统相比，VILN SLAM系统在各种场景下的鲁棒性都有了很大提高。

关键词：同时定位与建图（SLAM）；长期；鲁棒性；激光雷达（LiDaR）；视觉惯性激光雷达导航（VILN）

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长走廊环境下视觉特征辅助的移动机器人定位研究 Research Article

葛耿育1,3,张毅2,王维1,胡立鹤1,王洋1,蒋勤1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第6期页码 876-889 doi: 10.1631/FITEE.2200208

摘要：定位在移动机器人导航系统中起着至关重要的作用，是自主移动的基本能力。在室内环境中，当前主流的定位方案使用2D激光雷达，利用即时定位和建图（SLAM）技术来构建占据栅格地图；然后，基于已知的地图来定位。为解决这一问题，本文提出一种从粗到细的模式，该模式使用视觉特征辅助长走廊中的移动机器人定位。首先，移动机器人被远程控制，沿着中线从起始位置移动到终点。在移动过程中，使用基于激光的SLAM方法建图。同时，根据关键帧选择策略创建关键帧图像组成的视觉地图。关键帧通过时间戳与机器人的姿势相关联。其次，基于提取的激光扫描距离特征，提出一种移动策略，确定初始粗略位置。然后，移动机器人根据移动策略以适当的视角捕捉图像，并将其与图像地图进行匹配，以获得粗略的定位。最后，提出一种改进的粒子滤波方法来实现精细定位。实验结果表明，该方法对全局定位是有效和鲁棒的。定位成功率达98.8%，平均移动距离仅0.31米。此外，当移动机器人被绑架到走廊中的另一个位置时，该方法依然有效。

关键词：移动机器人；定位；即时定位和建图（SLAM）；走廊环境；粒子滤波；视觉特征

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无线信息与能量同时传输的鲁棒协作中继波束形成优化设计 None

Lu-lu ZHAO, Xing-long JIANG, Li-min LI, Guo-qiang ZENG, Hui-jie LIU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第11期页码 1432-1443 doi: 10.1631/FITEE.1601268

摘要：研究了应用于无线信息与能量同时传输的协作中继波束形成设计。基于中继节点拥有理想信道状态信息的假设，提出一种非鲁棒波束形成设计。实际中信道状态信息误差通常不可避免，为此，提出一种鲁棒波束形成设计。

关键词：无线信息与能量同时传输；信道状态信息；鲁棒波束形成；半定松弛；迭代次梯度

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悬索桥钢索塔下塔柱大节段吊装施工技术

张平,肖文福,黄涛,蒋建,蔡伟

《中国工程科学》 2010年第12卷第4期页码 58-62

摘要：文章对钢塔下塔柱大节段安装、定位、调位及设备选型、精度控制等施工技术作简单的介绍。

关键词：钢塔大节段吊装定位调位精度控制定位系统

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利用机器视觉技术对化工厂管道进行自动视觉泄漏检测与定位 Reiew

Mina Fahimipirehgalin, Emanuel Trunzer, Matthias Odenweller, Birgit Vogel-Heuser

《工程（英文）》 2021年第7卷第6期页码 758-776 doi: 10.1016/j.eng.2020.08.026

摘要：管道的破损不仅会影响工厂的正常运行，同时也增加了维护成本。此外，还会使操作人员的生命安全受到威胁。因此，管道泄漏的检测与定位是维护和状态监测中的关键任务。本文针对化工厂中的管道泄漏，提出了一种基于红外视频数据和机器视觉技术的检测与定位方法。由于所提出的方法是以视觉技术为基础，无需考虑泄漏液体的物理性质，因此其适用于任何类型的液体（水、油等）泄漏检测。结果表明，本文提出的利用红外视频进行管道泄漏检测与定位的方法前景可观，具有较高的检测精度以及合理的检测时间。本文最后讨论了该方法在工厂进行实际推广的可能性及局限性。

关键词：泄漏检测与定位图像分析图像预处理主成分分析 k-最近邻分类

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矿山微震震源定位研究进展与展望 Review

程久龙,宋广东,孙晓云,温来福,李飞

《工程（英文）》 2018年第4卷第5期页码 653-660 doi: 10.1016/j.eng.2018.08.004

摘要：

震源定位是微震监测技术的核心要素，微震震源定位的准确性关系到微震技术的应用效果。针对矿山微震波场特征，分析了矿山微震定位的特点，指出了基于到时的经典定位方法用于矿山微震定位存在的不足。介绍了近几年来在矿山微震定位方面的研究进展，主要包括Geiger 方法与线性方法联合定位、联合微震事件定位、相对定位法优化、无需预先测速的定位方法、无需拾取初至到时的定位方法，分析各方法的优缺点和可行条件分析了检波器布置、初至到时拾取、波速模型对微震震源定位的影响，提出了应对措施。解决上述问题的方法包括采用新型融合、组合优化已有的方法、创建新方法以实现高精度微震震源定位。提出了矿山微震精确定位的发展方向，即速度模型优化、逆时成像、被动时间反转镜法、相对干涉成像法等新方法的应用，有望大大提高矿山微震震源定位精度。同时，探讨了多方法多参数信息融合和深度学习在矿山微震定位中的应用前景。这些创新性的微震震源定位方法具有广阔的发展前景。

关键词：微震震源定位影响因素逆时成像研究进展发展前景

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人类遗传病的家系收集疾病基因定位克隆与疾病基因功能的研究

夏家辉

《中国工程科学》 2000年第2卷第11期页码 1-11

摘要：

介绍了中国医学遗传学国家重点实验室在遗传病家系收集、疾病基因定位、疾病基因克隆和疾病基因功能研究方面的研究工作。用细胞遗传学G显带技术于1975年发现了一条与鼻咽癌相关的标记染色体t（1；3）（q44；p11）；1981年将睾丸决定基因（TDF）定位于Yp11.32带；1991年以来收集遗传病家系345种共590年用显微切割、PCR、微克隆技术克隆了EXT2基因；1998年用基因家族-候选疾病基因克隆方法克隆了遗传性神经性耳聋基因GJB3；1999年用连锁分析和全基因组扫描将一种遗传性弥漫性浅表性光敏性汗孔角化症定位于

关键词：遗传病家系基因定位和克隆基因家族-候选疾病基因克隆基因组扫描基因功能研究

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基于遗传算法的单脉冲阵列天线优化

王宏建,高本庆,刘瑞祥

《中国工程科学》 2002年第4卷第5期页码 84-87

摘要：

采用遗传算法来优化单脉冲阵列天线的和、差方向图和方向性系数。在天线阵综合时，若不考虑差方向图和方向性系数的影响，所进行的方向图优化仅仅显示出和方向图的特性，对单脉冲阵列天线追踪目标的精度和作用距离没有保证。而在天线阵综合时兼顾和、差方向图以及方向性系数的优化，既可使得天线能发现目标，并使天线能准确对目标实施准确角跟踪，提髙雷达的跟踪和作战性能。

关键词：单脉冲阵列天线遗传算法方向图方向性系数

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航天器高精度GPS导航定位技术研究

向开恒,曲广吉

《中国工程科学》 2004年第6卷第1期页码 86-91

摘要：

将GPS测量定位技术、求解卫星轨道摄动运动的Encke方法和广义Kalman滤波技术有机地结合在一起，提出了利用GPS实现低轨道航天器高精度自主导航定位的新方法——载波相位数值仿真分析和半物理仿真实验结果表明，所提出的动态定轨技术是可行的，对提高GPS导航定位精度的效果是显著的，并且其模型、算法和软件具有工程实用性。

关键词：航天器导航定位全球定位系统载波相位卡尔曼滤波

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21世纪之初工程哲学在东西方的同时兴起

李伯聪

《中国工程科学》 2008年第10卷第3期页码 13-16

摘要：

科学哲学和技术哲学都是首先在欧美国家兴起的，可是，工程哲学却是于21世纪之初在中国和欧美发达国家同时兴起和基本同步发展的。

关键词：工程工程哲学中国西方

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基于重要性采样的TOA与FOA无源定位算法 Article

Rui-rui LIU, Yun-long WANG, Jie-xin YIN, Ding WANG, Ying WU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第8期页码 1167-1179 doi: 10.1631/FITEE.1601657

摘要：最大似然类的无源定位方法可以达到较高的定位精度，但其计算量非常大。由于时频参数联合定位模型本身的非线性和非凸性非常大，繁重的计算量在TOA与FOA联合定位系统中表现尤为明显。本文针对这一问题，通过Pincus全局最优理论和蒙特卡洛重要性采样技术降低了最大似然类定位算法的计算复杂度，并且保证算法可以收敛到全局最优解。

关键词：无源定位；到达时间；到达频率；蒙特卡洛重要性采样；最大似然估计

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页岩气网络设计与运行之间的相互作用，包括CO₂固存

Sharifzadeh Mahdi, Xingzhi Wang, Nilay Shah

《工程（英文）》 2017年第3卷第2期页码 244-256 doi: 10.1016/J.ENG.2017.02.007

摘要：实际上，这些决定是高度互动的，应该同时考虑。因此，本研究中解决的研究问题包括设计与运营决策之间的相互作用。在本文中，我们首先建立了页岩气藏的全物理模型。结果表明，页岩气产量最高的情况不一定是最有利可图的设计。钻探，压裂和CO ₂注入对这项技术的经济可行性具有重大影响。研究还发现，设计和运营决策之间的相互作用非常重要，这些决策应同时进行优化。

关键词：页岩气，水力压裂，调度，完井，CO ₂隔离，同时优化

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大尺寸检查中航天器损伤定量评估 Research Article

张阔1,霍建亮2,王升哲2,张枭2,冯怡婷1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第4期页码 542-554 doi: 10.1631/FITEE.2000733

摘要：为保证航天器在多次航天任务中的安全性和可靠性，需要对航天器进行原位无损检测，判断微流星体和轨道碎片超高速撞击造成的损伤。本文提出一种创新的基于损伤重建图像拼接技术的定量损伤评估方法。首先，应用高斯混合模型聚类算法提取损伤特征突出的图像。然后，提出基于ORB特征提取算法和改进的具有自适应阈值选择的估计样本一致性（MSAC）算法的图像拼接方法，可创建用于损伤检测的大规模拼接图像。最后，对损伤特征区域进行分割和提取，生成拼接图像。通过计算质心位置和周长定量参数确定损伤区域的位置并判断损伤程度。实验结果验证了所提方法的有效性和适用性。

关键词：超高速撞击；损伤信息提取；图像拼接；损伤定位；定量评估

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含空洞岩体微震定位的快速行进法——性能分析与工程应用 Article

蒋若辰, 戴峰, 刘燚, 李昂

《工程（英文）》 2021年第7卷第7期页码 1023-1034 doi: 10.1016/j.eng.2020.10.019

摘要：为实现含空洞复杂岩体中的高精度微震事件定位，本研究基于二阶差分形式的快速行进法，开发了微震事件定位方法。该方法基于建立的三维离散网格波速模型，通过搜索满足理论到时与实际到时之间残差最小的网格节点，实现对微震事件的定位。此外，基于二阶快速行进法的计算结果，微震破裂源到微震传感器的传播路径，可通过应用线性插值与龙格-库塔法获得。所用方法的合理性在一系列的数值仿真实验中得到了验证。提出的方法被应用于定位在猴子岩水电站地下洞室开挖过程中所记录的爆破与微震事件。爆破事件的定位结果表明，与采用均一岩体波速模型的定位结果相比，本方法能够有效减低微震事件定位误差。而对于微震事件的定位结果，通过现场的混凝土破裂与剥落，以及现场多点位移计的监测结果得到验证。本文提出的方法可提供相对更准确的岩体破裂位置，为圈定围岩损伤区工作提供便利。

关键词：快速行进法微震事件定位含空洞复杂岩体龙格-库塔法

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大规模图计算系统综述 Review

Ning LIU, Dong-sheng LI, Yi-ming ZHANG, Xiong-lve LI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第3期页码 384-404 doi: 10.1631/FITEE.1900127

摘要：图是描述实体之间关系的一种重要数据结构。现实世界中许多应用领域非常依赖图数据。然而，由于图计算应用与传统应用的显著差异，利用通用平台处理图计算应用是低效的，这极大推动了专用图计算系统的研究。本综述系统地对图算法和图计算应用进行分类，将现有图计算系统划分为通用和专用系统，并详细总结。深入分析图计算系统的实现技术，包括编程模型、分区策略、通信模型、执行模型和容错机制。最后，分析图计算领域最新进展，并提出有待进一步研究的4个问题。

关键词：图算法；图计算应用；图计算系统