北京市自然科学基金(4122017) 作品数:9 被引量:39 H指数:4 相关作者: 李晓娟 张杰 关永 魏洪兴 王瑞 更多>> 相关机构: 首都师范大学 北京化工大学 北京航空航天大学 更多>> 发文基金: 北京市自然科学基金 国家自然科学基金 国际科技合作与交流专项项目 更多>> 相关领域: 自动化与计算机技术 更多>>
概率模型检测技术在机器人路径规划中的应用 被引量:2 2015年 在机器人路径规划的实际应用中,针对机器人移动行为可能会受到外界环境影响的难题,提出了一种采用概率模型检测技术进行路径规划的新方法。首先,分析环境中的主要影响因素,将机器人的移动行为看作一个不确定事件,构建马尔可夫决策过程(MDP)模型。然后,采用概率计算树逻辑(PCTL)公式描述模型属性,表达机器人复杂多样的目标任务。最后,运用PRISM平台对模型进行分析和验证,得到满足属性的全局优化路径和定量数据。仿真结果表明,上述方法不仅能够保障机器人在障碍物环境中无碰撞移动,而且可以避开环境相对复杂的区域,保证机器人以最大概率完成任务。对比试验证明上述方法的正确性和有效性。 夏春蕊 王瑞 李晓娟 关永关键词:移动机器人 路径规划 概率模型检测 马尔可夫决策过程 动态环境下基于概率模型检测的路径规划方法 被引量:6 2016年 提出了一种动态复杂环境下采用概率模型检测技术进行路径规划的新方法。考虑到实际应用中机器人其移动行为总是受到外界因素的影响,将机器人移动行为看作一个不确定事件,提取环境中的影响因素,构建马尔可夫决策过程模型。采用时态逻辑语言描述机器人目标任务,表达复杂多样的需求行为。运用工具PRISM验证属性,得到满足任务需求的全局优化路径。另外,在全局路径的基础上提出了一种动态避障策略,实现避障局部规划的同时尽量保证机器人最大概率完成任务。通过理论和仿真实验结果证明该方法的正确性和有效性。 夏春蕊 王瑞 李晓娟 关永 张杰 魏洪兴关键词:路径规划 动态障碍物 概率模型检测 马尔可夫决策过程 一种基于广义2DLDA算法在人脸识别的应用 被引量:4 2015年 提出一种基于广义的2DLDA算法,简称:G2DLDA.首先,由于2DLDA算法提取的特征向量矩阵S-1wSb通常不是标准正交特征向量矩阵,因此该方法会严重影响特征提取的质量.本文根据Sw矩阵是对称正定的,即:具有Sw=S1/2w×S1/2w性质,将2DLDA算法的特征向量矩阵转化成基于标准正交特征向量矩阵,即:S-1/2wSbS-1/2w.其次,G2DLDA算法与2DLDA一样不会产生小样本事件,因为方程式S-1/2wSbS-1/2wv=λv的右端为单位矩阵,是满秩的.最后,G2DLDA算法采用基于Cosine-范数度量方式进行分类,实验证明该度量方式优于其他度量方式,如:欧氏距离度量方式以及F-范数度量方式.在实验阶段,本文采用Yale、ORL和JAFFE三个数据库对该算法进行测试与分析,实验结果证明该算法具有较好的鲁棒性,同时能够获得较高的识别率. 宋家东 周明全 卢金环 刘一丹 李晓娟关键词:维度灾难 GJK算法的一种特殊情形的形式化验证和应用 被引量:3 2015年 计算几何算法经常用于机器人避碰运动规划等安全攸关领域,对这些算法进行正确性证明非常重要.用形式化方法对算法进行验证是一种十分有效的手段,尤其是定理证明的方法用严格的数学公理和定理推理证明逻辑模型的性质,对所验证的性质而言是完备的.基于GJK算法设计了计算空间两条线段间距离的算法,用定理证明器HOL4对其相关的定义和定理进行形式化定义和证明,进而基于霍尔逻辑完成形式化表示和证明,对该算法的正确性实现了形式化验证.最后,给出了这一经过验证的算法在双臂机器人无碰撞运动规划中的应用. 安育龙 施智平 叶世伟 李晓娟 张杰 魏洪兴关键词:形式化方法 机器人规划 定理证明 HOL 非确定性环境中移动机器人实时避障的概率模型检测 被引量:5 2014年 移动机器人的避障问题是机器人学的重要问题,实时避障是移动机器人安全导航的关键.针对移动机器人存在的制动机误差和传感器噪声等不确定因素,采用概率模型检测的方法对实时避障控制策略进行验证和定量分析.首先,将目标机器人的避障运动及动态障碍物的非确定运动建模为马尔科夫决策过程,其中避障策略包括等待避障、减速避障和加速避障.然后,运用概率计算树逻辑语言描述目标机器人运动的关键属性并使用概率模型检测工具进行验证.最后,分析得到目标机器人与动态障碍物发生碰撞的最大概率值;目标机器人采取减速(加速)避障时,减速(加速)行驶的最佳时间;目标机器人的控制误差对避障运动的影响等.实验结果表明某些参数影响目标机器人的避障效果,并为参数值的选择提供参考依据. 王铭 王瑞 李晓娟 关永 张杰 魏洪兴关键词:移动机器人 实时避障 概率模型检测 机器人控制系统关键模块的形式化验证 2016年 随着机器人应用在越来越多的领域,人们对其安全性的要求越来越高,作为机器人的核心,控制系统设计的可靠性对整个系统的安全至关重要;针对一种模块化设计的机器人控制系统架构,利用xMAS(eXecutable MicroArchitecture Specification,可执行微架构描述)模型在定理证明器ACL2中对其功能正确性进行验证,首先对Xmas在ACL2中的形式化理论做了阐述,然后对该机器人控制系统中的加速度传感器数据采集模块建立xMAS模型,提取关键属性并进行验证;将xMAS模型和定理证明器ACL2相结合,可以很好地解决机器人控制系统的验证问题,为机器人控制系统的形式化验证提供一个有效的方法参考。 娄晨辉 李晓娟 关永关键词:机器人控制系统 形式化验证 定理证明 运用定理证明器ACL2验证机器人操作系统ROS节点间通信 被引量:12 2014年 作为一种开源的机器人操作系统,ROS在家用或服务性机器人上也得到广泛应用,保证其设计的正确性相当重要.本文通过定理证明的方法对ROS的节点间通信进行形式化建模与属性验证.对通信层的节点间连接建立和消息传递过程进行抽象建模,模型融合网络拓扑、主题匹配和路由机制等部分,定义函数对其进行描述,提取路由函数的存在性、可达性及正确性等3个关键属性,运用定理证明工具ACL2对ROS节点间通信的功能正确性进行自动验证,证明消息从源节点出发并选择有效的传输路径到达目的节点.这种满足属性要求的参数化模型具有一般性和易扩展性,并能保证ROS节点间通信的终止属性和功能正确性,可为ROS通信层设计的正确性验证工作提供一个有效的方法参考. 高雅 李晓娟 关永 王瑞 张杰 魏洪兴关键词:ROS 定理证明 参数化 用LTL模型检验的方法验证SpaceWire检错机制 被引量:7 2012年 SpaceWire是应用于航空航天领域的高速通信总线协议,对SpaceWire设计正确性与可靠性要求极高,由于传统的验证方法,存在不完备性等缺陷,对SpaceWire的严格验证一直是备受关注的问题之一。模型检验以其验证的完备性得到设计人员的重视。提出用线性时态逻辑(LTL)模型检验的方法验证SpaceWire系统的检错机制。在检错模块中,该方法与用分支时态逻辑(CTL)验证方法相比,BDD分配数和状态数明显减少,提高了验证效率,还验证了错误优先级;对检错模块处理的五种错误的发生进行验证,验证结果均为正确。该方法实现了对检错机制的完备性验证。 董玲玲 关永 李晓娟 施智平 张杰 华伟关键词:形式化验证 SRAM型FPGA在线位流回读技术分析与实现 被引量:1 2014年 为及时检测出SRAM型FPGA在空间应用时受SEU影响而产生的翻转错误,保证数字系统的高可靠性应用要求,以Xilinx Virtex-II Pro FPGA为例,深入分析了FPGA的配置帧寻址及配置命令发送等配置细节,在此基础上设计并实现了基于内部ICAP接口的位流回读系统.测试结果表明,该系统可在不中断用户功能逻辑的前提下,正确回读FPGA配置内存的当前数据值,从而为及时检测并修复系统故障提供了保证.相比于采用SelectMAP等外部接口的位流回读系统,本系统可进一步节省资源,降低系统整体重量和体积. 张杰 赵刚 李晓娟关键词:高可靠性 故障检测