基于多生理信息及迁移学习的驾驶疲劳评估EI北大核心CSCD

目前基于多生理信号的驾驶疲劳评估方法得到广泛关注。针对驾驶疲劳识别率有待提高且受个体差异性影响的问题,提出了基于脑电、心电和肌电特征融合及迁移学习的驾驶疲劳评估方法。基于模拟驾驶平台同步采集20名健康受试者的脑电信号、心电信号和颈部肌电信号,基于时频分析方法和复杂度分析方法提取各生理信号特征并进行融合;然后,基于特征空间内大间隔映射（LMPROJ）的迁移学习方法实现对单一源域到目标域疲劳状态的初步判别;最后,将上述多个单一源域到目标域疲劳状态的判别结果进行决策级融合,以提高驾驶疲劳识别算法的准确性和鲁棒性。实验结果表明,基于多生理信号特征融合及迁移学习的驾驶疲劳识别率高于传统机器学习方法,且能提高不同受试者驾驶疲劳检测的鲁棒性,为多生理信号驾驶疲劳检测研究提供了新方法。     

基于多生理信息及迁移学习的驾驶疲劳评估

目前基于多生理信号的驾驶疲劳评估方法得到广泛关注。针对驾驶疲劳识别率有待提高且受个体差异性影响的问题,提出了基于脑电、心电和肌电特征融合及迁移学习的驾驶疲劳评估方法。基于模拟驾驶平台同步采集20名健康受试者的脑电信号、心电信号和颈部肌电信号,基于时频分析方法和复杂度分析方法提取各生理信号特征并进行融合;然后,基于特征空间内大间隔映射(LMPROJ)的迁移学习方法实现对单一源域到目标域疲劳状态的初步判别;最后,将上述多个单一源域到目标域疲劳状态的判别结果进行决策级融合,以提高驾驶疲劳识别算法的准确性和鲁棒性。实验结果表明,基于多生理信号特征融合及迁移学习的驾驶疲劳识别率高于传统机器学习方法,且能提高不同受试者驾驶疲劳检测的鲁棒性,为多生理信号驾驶疲劳检测研究提供了新方法。     

基于生理信号的疲劳驾驶研究

为确定驾驶员生理信号特征与疲劳驾驶状态间的相关度,通过模拟驾驶实验,采集驾驶员清醒、疲劳时的生理特征信息,以脑电信号为基准,分析脉搏、呼吸、心率与脑电信号之间的相关性,确定了脉搏、呼吸、心率信号的变化均与驾驶状态相关,为疲劳驾驶监测提供了检测依据,对疲劳驾驶建立预警系统具有一定的参考依据。     

基于可解释深度学习的单通道脑电跨被试疲劳驾驶检测

脑电信号被认为是检测驾驶员疲劳状态的最佳生理信号之一。 然而,由于不同被试者和不同记录时段的脑电信号差异 很大,设计一个无校准的脑电疲劳检测系统仍然具有挑战性。 近年来,虽然开发了许多深度学习方法来解决这个问题并取得了 重大进展,但是深度学习模型的黑盒效应使得模型决策不可信赖。 为此,本文提出了一种可解释深度学习模型,用于从单通道 脑电信号中检测跨被试疲劳状态。 该模型具有紧凑的网络结构,首先设计浅层 CNN 提取 EEG 特征,然后引入自适应特征重新 校准机制增强提取特征的质量,最后通过 LSTM 网络将时间特征序列与分类相关联。 模型分类决策的可解释信息则是由 LSTM 输出隐藏状态的可视化技术实现的。 在持续驾驶任务的公开脑电数据集上进行大量跨被试实验,该模型的分类平均准确率最 高达到 76. 26% 。 相比于先进的紧凑型深度学习模型,该模型有效降低了参数量和计算量。 可视化结果表明该模型已发现神经 生理学上可靠的解释。     

基于变步长多尺度 Lempel-Ziv 复杂度融合 指标的旋转设备损伤评估

损伤程度评估对于旋转设备的故障预测与维护至关重要。Lempel-Ziv复杂度已被广泛用于旋转设备的定量故障诊断。但是传统Lempel-Ziv复杂度指标只能在单一尺度提取故障信息,难以全面挖掘故障特征。为此,学者提出了多尺度Lempel-Ziv复杂度。然而,多尺度分析会缩减时间序列的长度,易于导致评估结果不准确。因此,提出了一种基于变步长多尺度Lempel-Ziv复杂度融合的旋转设备损伤程度评估指标。首先采用变步长策略优化粗粒化过程,更全面地挖掘故障信息;然后运用基于拉普拉斯得分加权的融合方法来评估每个尺度的重要性,将变步长多尺度复杂度序列转化为一个单一但全面的评价指标,即所提的变步长多尺度复杂度融合指标,用以全面挖掘振动信号的特征,实现对旋转设备的损伤评估。本文采用轴承单点缺陷数据、轴承全寿命数据和齿轮箱疲劳试验数据验证所提方法的有效性,并与其他复杂度指标进行比较分析,结果表明：所提指标可100%准确地对轴承故障严重程度及齿轮磨损程度进行评估,发现早期故障,实现旋转设备的定量诊断。     

基于视觉的非接触呼吸频率自动检测方法*

针对生理健康监测领域的呼吸率检测舒适度及效率问题,提出了一种基于视觉的非接触式测量方法,该方法利用普通相机拍摄人体呼吸视频,并通过欧拉算法将呼吸时的胸腹运动位移加以放大,考虑人体胸腹区域位置提取准确度对呼吸率检测精度的影响,提出了基于光流信号提取呼吸区域的方法,利用光流算法将胸腹运动转化为光流信息并进行编码,将其显示为彩色图像形式,从中提取胸腹呼吸区域的像素亮度序列,从而得到呼吸波形信息,通过波峰检测获取呼吸率。最后,实验将本算法自动提取的呼吸信号与Embla N7000多导睡眠仪测量结果相比较,结果表明,本算法呼吸率检测平均误差为0.54次/min,具有较高的准确性。     

基于小波分析的交流伺服系统摩擦特征的研究

摩擦是影响XY交流伺服工作台定位精度的重要因素。采用扭矩测量方式对交流伺服工作台的摩擦进行了研究,利用小波变换对测量信号进行多分辨率分析,从中识别出静摩擦力到动摩擦力变化过程中的特征信息。对比分析了扭矩测量方式和电流检测方式两种实验方法,结果表明,扭矩信号和伺服电流都包含了反映系统运行状态的丰富信息。与位移输出信号的对比分析表明,这两种实验方法均能有效地提取出摩擦影响的特征信息,但两者存在一定差别,充分利用这些特征可建立更有效的补偿控制模型。     

基于小波分析的交流伺服系统摩擦特征的研究

摩擦是影响XY交流伺服工作台定位精度的重要因素.采用扭矩测量方式对交流伺服工作台的摩擦进行了研究,利用小波变换对测量信号进行多分辨率分析,从中识别出静摩擦力到动摩擦力变化过程中的特征信息.对比分析了扭矩测量方式和电流检测方式两种实验方法,结果表明,扭矩信号和伺服电流都包含了反映系统运行状态的丰富信息.与位移输出信号的对比分析表明,这两种实验方法均能有效地提取出摩擦影响的特征信息,但两者存在一定差别,充分利用这些特征可建立更有效的补偿控制模型.     

一种应用语音多特征检测驾驶疲劳的方法

根据人体疲劳对发声系统的影响,提出一种基于语音多特征的驾驶疲劳检测方法.在Takens嵌入定理的基础上,对语音混沌吸引子进行相空间重构,建立语音信号非线性动力学模型.为提高驾驶疲劳检测的充分性和客观性,提取了该模型下的语音非线性特征:最大Lyapunov指数、近似熵和分形维数,并与传统激励源-滤波器模型下的语音特征:基音频率、共振峰和Mel频标倒谱系数相结合,从不同角度反映语音中所包含的疲劳信息.最后通过支持向量机技术建立多特征融合分类器,用于驾驶员语音样本的疲劳识别.实验结果表明,该方法采用的语音多特征之间能够形成疲劳信息的互补,有效地提高了语音检测驾驶疲劳的准确性,在预防驾驶疲劳的行车安全领域有着广泛的应用前景.     

一种用于故障诊断的多信息熵监测方法研究

采用信息熵计算模型,在对信号进行多分辨率分析和多重分形分析的基础上,研究了对信号能量进行定量评价的新方法一多分辨率奇异谱熵和多重分形熵,该指标能够分别表征不同尺度上信号能量分布的奇异状况和几何特征分布几率,可用于非平稳信号内在特征信息的精细刻画和准确提取,并作为设备故障诊断和状态监测的有效途径.通过对不同信号的模拟分析,提出的信息熵模型可作为设备状态评价的综合特征指标.     

On the Relation of Load to Average Gap in the Contact Between Surfaces with Longitudinal Roughness

A computer simulation model for the contact between longitudinally-oriented rough surfaces has been formulated. This model closely duplicates the actual surf ace contact deformation behavior by taking into account the elastic interactions between the asperities. There were no assumptions made about the shapes, or any deformation behavior of the asperities, except for their obeying the laws of elasticity. The plastic deformations on the high asperity peaks were taken into account by setting a ceiling on their contact pressures at the material hardness value. The simulations used real surface profiles which were digitized from unworn circumferentially ground steel surfaces. Each pair of these profiles was mathematically combined to form an equivalent rough profile pressing against an infinitely rigid flat and having the appropriately adjusted elastic modulus. A total of 28 different pairs of profiles were used in the simulations. Each contacting pair was subjected to 30 different load levels and the local contact pressures and deformations were calculated. The contact simulations yielded some important mathematical relationships between parameters, such as the real area of contact, average gap, and average asperity load through statistical curve fitting. Two analytical functions were generated to relate the average load to average gap and the real area of contact to load.     

三绕组变压器的双绕组等效建模及在Matpower中的应用

针对实际电网存在着大量的三绕组变压器,但国际上一些著名商业软件,如BPA仿真软件、Matpower这一权威潮流计算开源软件,均只提供双绕组变压器模型,限制了其在具有三绕组变压器的电力系统中的应用的问题,潮流计算是自主开发的电力系统各种应用软件的核心模块,因此依托国际权威开源程序进行二次开发,是一种较好的选择。对Matpower要求的数据格式进行了归纳,对变压器的一般的等值电路及带理想变压器的等值电路和带标幺值的等值电路进行了分析研究,提出了三绕组变压器转换为双绕组等效模型的建模方法,使得原先只适应双绕组变压器的潮流计算软件可以适用于三绕组变压器电网的潮流计算;最后以Matpower软件为例进行了案例计算,并用PSASP仿真软件进行对比验证。研究结果证明,所提出的建模方法是有效的。     

电站锅炉模糊风险评价方法研究与应用

针对电站锅炉风险等级评价问题,将模糊综合评价技术应用到电站锅炉风险等级评价中。开展了电站锅炉失效影响因素及模糊评价因素的重要程度分析,建立了一套科学合理适于在线评价的电站锅炉风险评价体系,提出了模糊综合评价技术与改进的模糊层次分析法相结合的模糊风险评价方法,利用改进的模糊层次分析法计算了指标体系中各层指标权重。对某一台电站锅炉的实际运行工况影响子因素进行了模糊风险评价,采用模糊合成算子进行模糊综合运算得到电了站锅炉运行工况影响子因素的评价向量。研究结果表明:电站锅炉的运行工况影响子因素的风险评价等级为第6级,失效可能性等级为小,该电站锅炉运行工况良好。     

Quantum Cooperative Robotics and Autonomy

The intersection of Quantum Technologies and Robotics Autonomy is explored in the present paper.The two areas are brought together in establishing an interdisci...     

交通荷载作用下桥梁结构参数识别方法

应用动力节点加载法,将作用在桥梁上的交通荷载转化为等效节点荷载,再用两步构造法识别结构物理参数.第1步,用Newmark-β方法变换结构运动方程,并用结构的加速度响应求得变换空间内的位移、速度和加速度响应;第2步,基于最小二乘原理,构造出变换空间内求解结构参数的递推式,进行结构物理参数识别.数值模拟结果表明,在交通荷载作用下,该方法能够快速、准确地进行桥梁结构参数识别.     

考虑进油孔有限长滑动轴承油膜力的近似解析解

针对具有进油孔的有限长滑动轴承油膜力求解问题,采用变分原理和分离变量法,求得了有限长滑动轴承油膜压力分布的近似解析表达式。将油膜压力分布的近似解析表达式在油膜存在区域上进行积分,即得到了油膜力。将提出的计算有限长滑动轴承油膜力方法与无限长轴承模型、有限元方法的计算结果进行了比较,发现了提出的方法与有限元方法的计算结果很接近。最后,研究了进油孔位置和进油压力对油膜存在区域、油膜力等的影响,研究结果表明进油孔位置和进油压力对油膜存在区域和油膜力有较大的影响。     

RLS and LMS blind adaptive multi-user detection method and comparison in acoustic communication

RLS and LMS blind adaptive multi-user detection algorithm and multi-user detector was proposed to solve the problem of multi-user signal detection problem encountered in underwater acoustic communication networks.In simulation analysis,RLS and the LMS blind adaptive multi-user detector were designed and tested for synchronous and asynchronous multi-user communication process.The results of SIR comparison and MMSE comparison show that,both of the two methods can realize blind adaptive detection when any user change in multi-user communication,during this process,the training communication sequences are not needed.The RLS algorithm has about 5 dB higher in SIR compared with LMS algorithm,and the convergence velocity of RLS algorithm is also higher than LMS algorithm when the communication users change.RLS algorithm has better ability in multi-user detection than that of LMS algorithm,and it has great attraction and guiding significance for solving the problem of multiple access interference(MAI) in multi-user communication.     

Robust Impedance Control of Robots Using an Adaptive Interaction Force Observer

For robot interaction control,the interaction force between the robot and the manipulated object or environment should be monitored.Impedance control is a type ...     

Research on key techniques of expendable conductivity temperature depth measuring system

This paper analysis the developing of expendable conductivity temperature depth measuring system(XCTD)and introduce its principle of measuring about temperature,salinity and depth of ocean.Some key techniques are put forward.According to the real needs of XCTD,conductivity sensor with high sensitivity is designed by principle of electromagnetic induce,the ocean conductivity from induced electromotive force has been calculated.Adding temperature correction circuit would help to reduce error of conductivity measurement because of sharply changing temperature.Advanced temperature measuring circuit of high precision and the constant current source is used to weaken effect of self-heating of resistance and fluctuation of the source.On respect of remote data transmission,LVDS is a good choice for the purpose of guarantee the quality of data transmitted and the transmission distance is reaching to thousand meters in the seawater.Modular programming method is also brought into this research aimed at improve the stability,reliability and maintainability of the whole measuring system.In February,2015,the trials in South China Sea demonstrate that the developed XCTD realize effective measurement at a speed of 6 knots and detection depth at 800 m.The consistency coefficient of the acquired data is greater than 0.99 and the success rate of probe launching is above 90%.     

CHARACTERISTCS OF FLUID FILM IN OPTIMIZED SPIRAL GROOVE MECHANICAL SEAL

In order to investigate the sealing performance variation resulted from the thermal deformation of the end faces, the equations to calculate the fluid film pressure distribution, the bearing force and the leakage rate are derived, for the fluid film both in parallel gap and in wedgy gap. The geometrical parameters of the sealing members are optimized by means of heat transfer analysis and complex method. The analysis results indicate that the shallow spiral grooves can generate hydrodynamic pressure while the rotating ring rotates and the bearing force of the fluid film in spiral groove end faces is much larger than that in the flat end faces. The deformation increases the bearing force of the fluid film in flat end faces, but it decreases the hydrodynamic pressure of the fluid film in spiral groove end faces. The gap dimensions which determine the characteristics of the fluid film is obtained by coupling analysis of the frictional heat and the thermal deformation in consideration of the equilibrium condition of the bearing force and the closing force. For different gap dimensions, the relationship between the closing force and the leakage rate is also investigated, based on which the leakage rate can be controlled by adjusting the closing force.