【摘 要】
：
地外探测无人系统具有存储、算力和能量等资源受限的特点.以深度学习为基础的感知、定位和决策算法可有效提升无人系统的智能化水平,而这类算法通常需要高算力,难以直接应用于地外探测无人系统.首先针对剪枝和量化的深度神经网络模型轻量化方法,在公开数据集上对多种算法进行定量分析.其次,提出基于剪枝、量化的轻量化计算方案,实现了基于模块化配置的轻量化计算软件StarLight,对深度神经网络进行快速轻量化和性能评估,解决了模型难以直接应用到计算资源受限系统的问题.最后,基于StarLight,对应用于火星车实验系统中的
【机 构】
：
中国科学院计算技术研究所,北京100190;中国科学院大学,北京100049;北京控制工程研究所,北京100094;空间智能控制技术重点实验室,北京100094
论文部分内容阅读
地外探测无人系统具有存储、算力和能量等资源受限的特点.以深度学习为基础的感知、定位和决策算法可有效提升无人系统的智能化水平,而这类算法通常需要高算力,难以直接应用于地外探测无人系统.首先针对剪枝和量化的深度神经网络模型轻量化方法,在公开数据集上对多种算法进行定量分析.其次,提出基于剪枝、量化的轻量化计算方案,实现了基于模块化配置的轻量化计算软件StarLight,对深度神经网络进行快速轻量化和性能评估,解决了模型难以直接应用到计算资源受限系统的问题.最后,基于StarLight,对应用于火星车实验系统中的多种任务模型进行轻量化,在计算功耗≤15 W、计算处理主频≤1.2 GHz和计算存储容量≤1TB的受限资源条件下,实现了深度神经网络模型部署.实验表明,该软件能够满足计算资源受限系统的深度神经网络模型轻量化需求,为进一步提升地外探测无人系统的智能化水平奠定了基础.
其他文献
围绕临近空间大气化学过程数值模拟计算问题,以平流层大气4个典型光化学系统为例,运用化学动理学预处理(KPP)工具,对不同复杂度的光化学反应质量平衡方程体系进行预处理,快速建立各系统化学动理学方程组的代数表示;针对模型中的大刚性ODE方程组,选取6种不同的数值计算方案(rodas,ros3,ros4,rosenbrock,sdirk,seulex),实现ODE方程组的离散表示,并自动生成所需计算代码.在此基础上,开展平流层光化学过程数值模拟试验,重点考察了:各数值计算方案的计算效率和计算稳定性;各系统主要化
针对如何利用GNSS(Global Navigation Satellite System)数据进行电离层扰动监测的问题,提出了一种基于GNSS数据表征全球电离层扰动的方法.利用大约400个GNSS地面站点的观测数据,计算总电子含量(Total Electron Content,TEC)变化率的标准差——ROTI(Rate of TEC Index).将该计算结果作为扰动观测量,在纬度与经度的网格上投影形成1 h分辨率的ROTI地图.ROTI地图能够体现几千米到几十千米的电离层不规则体,分析2015年3月
亚极光区极化流是地球磁层–电离层耦合过程中最重要的现象之一,对电离层具有重要的调制作用.多数情况下,亚极光区极化流发生时会伴随局地离子上行流动,目前已对其有充分的研究,但对离子下行的研究却甚少.本文分析了DMSP卫星在2001-2015年间16个地磁暴中的观测数据,在483个亚极光区极化流事件中找到102个离子下行事件,并对其开展统计研究,分析离子下行在亚极光区极化流事件中的发生率,在南北半球的分布以及有助于离子下行形成的条件.结果表明:离子下行在亚极光区极化流事件中发生概率较小,离子下行事件的发生与分布
气象火箭落球探测技术是临近空间大气环境探测的重要方法.在落球探测数据处理过程中,通常忽略科氏力项的影响.本文利用经验预报模式构建落球探测正演仿真模型,并根据落球探测原理建立参数反演模型,在此基础上仿真模拟了落球探测数据处理过程中忽略科氏力项对大气参数反演精度的影响.在95～100 km高度范围内,忽略科氏力项将引起温度、密度、纬向风和经向风等大气参数较大反演误差,其误差特性随探测点纬度、各方向初始速度等呈现不同的变化规律,之后反演误差将随高度下降而逐渐下降.当高度下降至约70 km时科氏力项带来的影响基本
小行星的有机物记录了太阳系早期有机物的形成发展历史,为地球早期生命前体出现的研究提供了重要依据,对于研究生命起源和演化具有重要意义.本文综合分析了小行星表面可能存在的有机物成分、种类及其赋存状态,利用红外光谱开展地面模拟实验,探讨有机物的红外光谱特征及其影响因素.结果表明,不同类型有机物的红外光谱特征与其类型、结构、温度和压力等有关.研究确定了小行星表面主要有机物的红外光谱识别标志,初步提出了小行星有机物红外光谱探测仪器的基本指标参数.
基于FocusGEO望远镜2017年12月至2019年6月的测光观测数据,开展台站上空地球同步轨道(GEO)目标光度曲线的分类研究.通过对GEO卫星光度曲线特征的统计分析,建立了一种全新的GEO卫星分类系统,确定了各类GEO卫星光度曲线的占比,分析了光度特征类别与卫星平台的相关性.本研究将197颗GEO卫星的光度曲线分为六类,其中约90％的卫星可归为三类:典型类、BSS类和Ekspress类.光度特征分类与卫星平台无直接的相关性,但同一类别中平台相同或相近的卫星,具有相似的光度曲线.该分类系统可为位置相近
辐射纹是年轻撞击坑周缘呈辐射状分布的明亮细条纹,是月表最显著的地貌特征之一,也是月球科学领域热点研究之一.根据目前对于月球撞击坑辐射纹的形成和类型的认识,分析辐射纹消失相关的空间风化、撞击导致的物质混合等地质过程;比较不同形成年龄撞击坑辐射纹的光学成熟度(OMAT)剖面,发现溅射物逐渐成熟过程中OMAT剖面的演变过程,撞击坑辐射纹OMAT剖面可采用幂函数描述;OMAT剖面形态参数与溅射物暴露年龄(撞击坑形成年龄)有很强的相关性.利用已知年龄且存在辐射纹的撞击坑为参考点,建立辐射纹OMAT形态参数与撞击坑形
为解决MEO导航卫星整星热控设计以及有特殊温控指标要求设备的温度控制问题,结合卫星构型、轨道姿态、工作模式等特点,采用被动散热、扩热及局部隔热的热控措施,辅以开关或高精度比例控温算法分级主动热控设计原则.针对载荷大功率设备和相控阵天线,采用热管网络结合扩展散热区的热控措施;针对有温度敏感指标要求的蓄电池组、原子钟等采用隔热措施,辅以主动热控进行独立控温设计;热控软件设计采用在轨自主故障诊断及自动隔离设计方法,显著提升热控系统在轨自主运行能力.经过地面整星级热平衡试验验证及优化设计,在轨多颗卫星的飞行数据表
高轨航天器自主导航技术是中国迫切需要发展的航天新技术之一,广泛应用于通信、导航、气象、预警等领域.高轨导航接收机为高轨航天器自主导航定位提供了便捷有效的手段.在高动态环境下,载波频率和相位、伪码相位均随载体运动发生较大变化.由于载体动态引入的多普勒频率变化对伪码跟踪环的影响可通过载波辅助消除,接收机的动态性能主要取决于载波跟踪模块的性能.高轨高动态信号由于传播路径的增加,导致高轨导航接收机出现接收信号路径损耗大和信号微弱的问题.通过开展高轨弱信号跟踪技术专项研究及多次仿真分析、合理设计环路噪声带宽和调整预
天问一号环绕器有效载荷火星离子和中性原子分析仪(Mars Ion and Neutral Particle Analyzer, MINPA)用于探测行星际及火星空间环境中的离子和能量中性原子.在地火转移阶段,MINPA于2020年10月31日正式开机工作,获得了至2021年1月26日期间的太阳风监测数据.进入环火轨道后,MINPA于2021年11月13日进入科学探测模式,正式开始对火星空间离子和中性原子环境开展连续性的探测.