关键词： 制导   前置角   滑模控制   GA-BP   数据预测  

摘要： 对于导弹精确制导任务,提出一种基于GA-BP(genetic algorithm, GA;back propagation, BP;GA-BP)最优前置角的分段改进滑模控制算法。首先针对固定前置角滑模控制依赖前置角数值且难以预先确定的问题,建立了一个GA-BP神经网络,用于估计具体任务模型下的最优前置角。然后根据剩余时间的估计值设计分段滑模趋近律,得到分段改进滑模控制算法,以期提高制导控制过程的鲁棒性。进而构成完整的基于GA-BP最优前置角的分段改进滑模控制算法。最后对算法进行了仿真分析,结果表明:相较固定前置角的滑模控制算法,本算法平均可以减少约5%的任务时间和12%左右的总体过载,最高可以减少30%的任务时间,具有更高的优越性。

关键词： 髋关节置换术   手术机器人   O臂导航系统   微创治疗   出院准备度  

摘要： 目的:探讨手术机器人联合O臂导航系统微创治疗对髋关节置换术患者出院准备度的影响。方法:选取2021年1月-2023年12月在西安交通大学第一附属医院接受手术机器人联合O臂导航系统微创治疗的200例髋关节置换术患者作为研究对象,采用自制一般资料调查问卷、出院准备度量表(RHDS)、视觉模拟评分法(VAS)和慢性病自我效能量表(CDSES)评估影响患者出院准备度的因素。结果:患者的出院准备度总分为(180.95±18.97)分;出院指导质量与出院准备度之间具有显著相关性(P<0.05)。单因素分析显示,婚姻状况、教育程度、术前并发症、术后24 h VAS评分和CDSES总分对出院准备度有显著影响(P<0.05)。多元回归分析表明,教育程度、术前并发症和CDSES总分是影响患者出院准备度的重要因素(P<0.05)。结论:教育水平较高、无术前并发症和自我效能感高的患者出院准备度更高。在临床护理中,应重点关注教育水平较低、术前存在并发症以及自我效能感较低的患者,通过个性化的健康教育、心理支持和社会支持等多种干预措施,提升其出院准备度,促进术后康复。

关键词： 手术导航系统   脊柱外科手术   精确性   安全性   工作原理  

摘要： 手术导航系统已广泛应用于脊柱外科领域,其在手术中的重要性日益凸显[1]。脊柱微创手术相对脊柱开放手术复杂程度高,且神经并发症的发生风险较高[2],因此手术导航系统主要应用于脊柱微创手术和脊柱矫形手术。脊柱微创外科手术通常需要在狭窄的通道内进行,受限的操作视野可能对手术器械的植入和操作形成阻碍[3];对于脊柱矫形患者,由于解剖结构的变异,脊柱的正常解剖标志难以辨识,从而增加了器械植入的难度和风险。手术导航系统通过将计算机技术与影像数据相结合,计算机将术前或术中扫描的解剖信息转化为三维图像,示踪器能够追踪手术工具或器械的位置,实时在系统显示屏器上显示其精确位置[4],这一功能帮助术者将手术器械精准定位至手术解剖区域,从而更加高效、安全地完成复杂的外科操作[5]。手术导航系统显著提高了脊柱外科手术的精准性和安全性,对推动脊柱外科手术的发展具有重要意义。本研究将简要概括脊柱手术导航系统的发展历程,并探讨当前主流导航技术在脊柱外科中的临床应用。

关键词： 模型预测控制   Stackelberg博弈   有效集   计算博弈   末制导律  

摘要： 随着战术目标智能化水平和机动能力的提高,传统的以比例导引律为代表的开环制导策略已难以满足未来高机动强博弈拦截对抗的战术需求。本文基于模型预测和Stackelberg主从博弈思想,将制导对抗问题转换为博弈优化问题,从而将最优制导指令的生成变成博弈平衡点的快速搜索问题,并引入有效集法,兼容弹目非线性动力学模型和过程约束,可以保证博弈均衡点的有限次可达,从而保证了指令的实时性。仿真结果表明,与传统制导律相比,本制导律能显著提高在强博弈场景下的拦截精度与成功率。

关键词： 组合导航   故障检测   故障隔离   容错技术  

摘要： 组合导航系统故障诊断和隔离算法对于增强系统可靠性和安全准确的导航至关重要。综述了近年来国内外组合导航系统故障诊断和隔离算法领域的研究进展。介绍了包括基于残差统计、模型架构以及数据驱动的故障检测算法和不同数据融合结构下的故障隔离容错算法。分析了现有算法的性能和应用范围,并梳理了发展脉络以及面临的困难挑战。对算法的发展趋势进行了展望,为提高组合导航系统可靠性研究提供了思路。

关键词： 环境标识物   深度学习   智能导航   BiSeNet   A*算法  

摘要： 针对工业生产环境中自动导引车的自动定位智能导航系统设计,研究在图像分析计算模块中引入了双边分割网络。同时,采用空洞空间金字塔池化层与多尺度特征融合模块对其进行改进,实现图像的语义分割。此外,引入了基于跳点搜索算法的A*算法实现路径规划。结果显示,在自动定位智能导航系统的性能测试中,系统的实测定位点几乎与标定点的运行轨迹完全一致,且导航定位误差均小于6 mm,平均误差值仅为2.25 mm,具有较高精度。说明研究设计的自动定位智能导航系统具有极高的导航定位精度,能够用于实际的导航与路径规划中,对于提升工业生产以及生产环境设计的效率和可靠性具有重要意义。

关键词： 博弈对抗   深度强化学习   奖励函数塑造   稀疏奖励   主动反拦截  

摘要： 针对飞行器与伴飞防御飞行器协同躲避拦截器攻击的主动反拦截博弈对抗问题,基于深度强化学习算法提出一种飞行器主动防御智能制导方法,该方法具有在目标飞行器机动能力不足情况下博弈成功率较高的特点。针对强化学习训练过程中的稀疏奖励问题,提出了一种奖励函数塑造方法,提高了强化学习算法收敛效率和训练稳定度。最后,通过数值仿真对所提出方法的有效性进行验证,仿真结果表明,所提出的方法能够实现飞行器博弈对抗成功,且相比于传统博弈制导方法具有更高的博弈成功率。

关键词： 小学科学   北斗导航系统   校园环境   优化  

摘要： 文章介绍了一个学生团队运用北斗系统进行校园屋顶绿化、操场功能分区和垃圾分类集中处理中心的规划,解决了学校存在的缺少绿荫遮阳、人均操场使用面积不足、垃圾桶过多的问题。团队成员运用北斗导航系统绘制规划图、制作模型和完成方案报告,实现了校园环境的优化。

关键词： 多高超声速飞行器   协同制导   序列凸优化   深度策略性梯度   线性二次型调节器  

摘要： 针对多高超声速飞行器协同作战的特点,提出一种基于深度策略性梯度和线性二次型调节器(Deep Deterministic Policy Gradient-Linear Quadratic Regulator,DDPG-LQR)的时间协同再入制导方案。首先,采用序列凸优化方法生成满足多个约束的时间协同再入轨迹及其相应的稳态控制量,并且采用Radau伪谱法离散运动学方程,以提高轨迹优化离散精度。其次,采用线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)跟踪时间协同再入轨迹。为了提高协同制导精度和制导效果,采用深度策略性梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)在线优化LQR的权重矩阵系数。在DDPG算法中,通过引入合适的奖励函数来提高算法的优化性能。仿真结果表明,在初始状态误差和不确定性的情况下,通过与传统的LQR控制器相比,本文所提出的协同制导方案具有更好的协同制导精度和制导效果。

关键词： 颈椎   脊柱骨折   骨折固定术   TINAVI骨科机器人  

摘要： 目的比较导航系统与骨科机器人辅助置钉治疗下颈椎骨折脱位的临床疗效。方法采用回顾性队列研究分析2021年5月至2022年10月西安交通大学医学院附属红会医院收治的49例下颈椎骨折脱位患者的临床资料,其中男38例,女11例;年龄29~61岁[(39.3±7.3)岁]。损伤节段:C312例,C411例,C58例,C69例,C79例。21例采用S8导航系统辅助置入颈椎椎弓根螺钉治疗(导航组,84枚螺钉),28例采用TINAVI骨科机器人辅助置入颈椎椎弓根螺钉治疗(机器人组,112枚螺钉)。比较2组总手术时长、单钉置入时长、总钉置入时长、螺钉距前方皮质距离、切口长度、术中辐射剂量、术中出血量、住院时长;术前及术后3 d椎间隙高度、Cobb角、椎体间滑移距离、美国脊髓损伤协会(ASIA)分级;术前和术后3 d、3个月及末次随访时视觉模拟评分(VAS)、日本骨科学会(JOA)评分、颈部功能障碍指数(NDI);螺钉置入准确率、术中邻近小关节侵犯率及术后并发症(感染、螺钉松动等)情况。结果患者均获随访12~16个月[(13.6±1.9)个月]。导航组总手术时长、螺钉距前方皮质距离、术中辐射剂量分别为(236.2±30.6)min、(2.0±0.2)mm、(374.3±90.3)mGy,明显短于或少于机器人组的(278.4±20.7)min、(10.6±2.9)mm、(448.4±77.9)mGy(P<0.01)。导航组单钉置入时长、总钉置入时长、切口长度、术中出血量分别为(3.5±0.4)min、(23.9±0.5)min、(9.1±2.4)cm、(422.2±30.4)ml,明显长于或多于机器人组的(2.6±0.2)min、(17.9±0.7)min、(6.6±2.6)cm、(360.3±56.3)ml(P<0.01)。2组间住院时长差异无统计学意义(P>0.05)。2组间术前及术后3 d椎间隙高度、Cobb角、椎体间滑移距离、ASIA分级差异均无统计学意义(P>0.05)。2组内术后3 d椎间隙高度、Cobb角、椎体间滑移距离、ASIA分级均较术前明显改善(P<0.05或0.01)。2组间术前和术后3 d、3个月及末次随访时VAS、JOA评分、NDI差异均无统计学意义(P>0.05)。2组内术后3 d、3个月及末次随访时VAS、JOA评分、NDI均较术前逐渐改善(P<0.05)。2组间0级和0+1级螺钉置入准确率差异均无统计学意义(P>0.05)。2组间术中邻近小关节侵犯率差异无统计学意义(P>0.05)。2组术后均未出现感染、螺钉松动等严重并发症。结论对于下颈椎骨折脱位,导航系统辅助置钉在总手术时长、螺钉把持力和辐射控制方面更具优势,骨科机器人则在置钉效率、切口长度及术中出血量方面表现优异,但均可有效重建颈椎结构、改善神经功能、减轻术后疼痛、提高置钉准确率、减少小关节损伤及严重并发症。应综合评估患者状况与手术团队经验,选择最佳辅助置钉系统。