基于远场的反射面天线馈源位姿调整方法

反射面天线馈源位置和姿态的调整依赖于工程经验,本文提出一种从远场反推馈源位姿调整量的方法。基于口径场法,将馈源位姿误差对天线远场的影响关系式进行一阶泰勒级数展开,显式表达出远场对位姿误差的敏度,进而将位姿误差与远场用超定线性方程组联系起来,通过测量远场,基于奇异值分解法可近似反推出馈源位姿调整量。针对某4 m反射面天线,探讨了该方法的适用范围,仿真案例表明,一次或两次反推与调整即可有效改善天线电性能,为反射面天线馈源的精确安装及调整提供理论指导。     

基于多尺度特征的像素位姿定位优化方法

在已知三维信息的场景中估计相机位姿，是自主驾驶、增强现实、虚拟现实等领域的重要环节。已有方法从输入图像中直接回归相机的位姿，或者通过回归像素的三维坐标方式计算相机位姿，这些方法存在的问题是与训练场景耦合严重，在新环境中缺少泛化能力。认为深度学习网络应该专注于学习鲁棒和不变的图像特征，因此介绍了一种基于多尺度图像特征对齐的优化方法，将图像特征相似性作为度量形式，将相机位姿作为优化量，通过从像素到位姿的端到端的训练，来估计相机精确的六自由度(6 degree of freedom, 6DOF)位姿。该模型参数和场景分离，对新场景有较强的泛化能力，并且具有较好的定位精度。     

基于观测器设计的移动小车自适应轨迹跟踪控制研究

提出了一种基于观测器设计的自适应轨迹跟踪控制算法，在无法准确测量移动机器人位姿的情况下，基于其完整动力学模型，实现机器人轨迹跟踪控制问题。方法考虑了实际参数的移动机器人完整动力学模型，将位姿观测器和自适应控制策略相结合，设计了一种移动机器人完整的自适应观测器轨迹跟踪控制策略。仿真结果表明该控制策略的正确性和有效性。     

基于视觉的近距离编队对偶四元数相对位姿估计算法

针对近距离编队飞行中位姿估计问题,提出了一种新的点到区域匹配航天器间视觉相对位姿估计算法。给定主星表面上的点集及与之匹配的从星摄像机像平面图像凸区域,结合对偶四元数及凸优化数学工具,充分利用对偶四元数描述坐标系变换的简洁性,建立了对偶四元数凸优化位姿估计模型,估计出主星与从星之间的相对位姿参数。该算法不仅利用对偶四元数较传统四元数描述坐标系变换的优势,而且采用凸优化方法可大大降低传统位姿估计方法中需要精确的点到点匹配的要求。仿真结果证明,该算法能满足近距离编队相对位姿估计精度要求,具有较好的鲁棒性,对目前航天任务中航天器间视觉相对位姿估计具有重要参考价值。     

基于并联机构动力学模型的标记成像波门预测

在基于双目视觉的并联机构位姿测量系统中,为了简化图像处理、提高位姿测量的实时性,提出一种标记成像波门预测方法。基于机构动力学模型和Unscented卡尔曼滤波(Unscented Kalman filter,UKF)算法实现并联机构位姿预测,并利用误差理论建立标记中心像点与并联机构位姿之间误差传递模型,进而实现标记成像波门预测。最后,通过仿真试验验证了标记成像波门预测的可行性。     

由模型表面与特征点的拟合估计三维物体的位姿参数

本文提出一种由模型表面与特征点的拟合估计三维物体位姿参数的方法。这种方法用广义距离代替精确距离进行，或到曲面距离的计算，用修正的拟牛顿法对位姿参数进行迭代估计。计算机模拟结果验证了这一方法的有效性、准确性和稳定性。     

一种位-姿交替控制的机器人路径跟踪方法

建立了非完整移动机器人的离散化运动学模型。根据机器人位姿定位问题的描述,设计了基于人工驾驶思想的路径跟踪模糊控制器。针对机器人相对于位姿目标点的方向误差和姿态误差之间的耦合矛盾,提出一种位-姿交替控制的路径跟踪方法。当存在较大位置误差时进行位置控制以实现快速跟踪,当位置误差较小时进行姿态控制,两者根据误差的大小交替进行。仿真结果表明了该模糊控制器的有效性和对路径跟踪的快速性。     

虚拟现实环境下虚拟手控制技术研究

虚拟手控制是虚拟现实的关节模型和实体模型.通过数据手套获取手指姿态数据进而确定虚拟手指弯曲的角度,通过驱动关节实体在其局部坐标系中的旋转运动来实现虚拟手指的位姿控制.通过位置跟踪器获职操作者手掌的位姿数据,采用数据分解和矩阵变换的方法将其映射为虚拟手掌在虚拟现实环境中的位姿,实现了对虚拟手的准确控制.     

基于矢量约束的随机特征点选取算法

无人机利用视觉在未知区域自主着降时,提取的特征点具有数量多、随机性强等特点。针对利用随机特征点进行位姿估计精度低、稳定性差的问题,提出一种基于矢量约束的随机特征点选取算法。首先通过分析位姿估计方程可知,特征点地理坐标是影响方程组求解精度的重要因素;然后在引入矢量角均分度、矢量模值均值及矢量模值最大值三项约束指标基础上,制定了一种基于矢量约束的特征点选取策略;最后利用正交迭代算法对所选取的特征点进行位姿估计精度验证。实验结果表明,提出的算法相比于随机选取的特征点进行相对位姿估计精度更高,鲁棒性更强。     

激光加工机器人标定的神经网络法

在分析原有机器人误差标定方法的基础上,给出了两种误差标定的神经网络法,并对激光加工机器人进行了精确标定。第一种方法通过前馈神经网络与机器人理想运动学模型结合,可把机器人位姿误差降低到初始值的1/5左右;第二种方法把前馈神经网络与标定好的实际运动学模型结合,进行神经网络-参数法混合位姿标定,并与参数法标定结果进行了对比。仿真结果表明后一种方法可以进一步提高机器人的位姿精度,且可以对参数模型中没有涉及到的因素进行补偿,方法简单且标定效果更好。     

球状微带天线分析中细条带馈电模型的构建

通过引入半RWG(Rao-Wilton-Glisson)函数以及边界电荷,成功解决了细条带馈电模型问题。结合矩量法,具体分析了电流源以及电压源模型中阻抗矩阵〖WTHX〗Z〖WTBX〗以及〖WTHX〗V〖WTBZ〗矩阵,并且巧妙解决了边界处自阻抗元素的线积分奇异性问题。这两种馈电模型分别用于分析球状微带天线的输入阻抗以及远区场特性,计算结果与文献［13］结果一致,验证了这两种馈电模型的准确性和有效性。     

抛物面天线小形变赋形及波束重构方法

针对星载抛物面天线波束大角度重构实现方法复杂及天线在轨赋形难度大的问题,提出了一种基于馈源纵向偏焦及多参数联合优化的波束重构方法。天线的馈源阵列作纵向偏焦,采用Zernike多项式拟合抛物面并提取多项式系数作为优化变量,运用粒子群算法对多项式系数、馈源阵的幅度和相位3类参数进行联合优化。以赋形反射面算例和波束重构算例验证方法的有效性。仿真结果表明，提出的方法简单易操作,可获得较小的反射面形变量,有效降低了抛物面在轨赋形难度,并可使波束重构得以灵活实现。     

基于焦面场的多波束反射面天线二维DOA估计

利用致密焦面阵列馈源，通过二维来波方向（direction of arrival，DOA）估计算法判别干扰信号的方向，是多波束反射面天线设计中的一个重要环节。由于阵列馈源接收的信号由源信号在反射面焦平面上的电场决定，其阵列流形与常规DOA估计平面阵列的阵列流形不相同；焦面场一般是不均匀的，因此选用的阵列单元接收的信号幅度也不相同，部分阵列单元接收的信号会比较微弱；不同的焦面场选用的阵列单元不同，对应的阵列结构也不相同，且其往往是不规则的；源信号经过反射面反射后，阵列单元接收的信号之间的相关性会降低。这些因素决定了阵列馈源的DOA估计具有特殊性。因此结合焦面场，设计了多波束反射面天线二维DOA估计方法，并进行了仿真，仿真结果证明了该方法的有效性和实用性。     

高速再入飞行器的鲁棒自动驾驶仪设计

针对高速再入飞行器的自动驾驶仪设计问题,基于鲁棒参数化方法,采用特征结构配置和模型参考跟踪理论设计BTT飞行器姿态控制系统的鲁棒控制器,完成对于制导信号的快速跟踪。本设计的鲁棒镇定器是一个不随滚动角速度变化也无需切换的定常反馈镇定律,结构简单,便于工程实现。通过分析高速再入飞行器的特点,给出了简单可行的控制方案。将所设计的控制器应用于飞行器非线性模型进行了六自由度仿真试验。仿真时考虑了系统执行机构的时滞和饱和特性。仿真结果验证了所设计的控制器的有效性。     

Variable feedrate interpolation of NURBS Toolpath with geometric and kinematical constraints for five-axis CNC machining

Variable feedrate interpolation algorithms for five-axis parametric toolpath are very promis- ing but still rather limited currently. In this paper, an off-line feedrate scheduling method of dual NURBS curve is presented with geometric and kinematical constraints. For a given dual parametric curve, the feedrates of sampling points are first scheduled sequent with confined feedrate of cutter tip and machine pivot, chord error, normal acceleration and angular feedrate. Then, the feedrate profiles of angular feed acceleration sensitive regions of the path are adjusted using a bi-directional scanning algorithm. After that, a linear programming method is used to adjust the feedrate profiles of linear feed acceleration sensitive regions and control the linear feed acceleration of both cutter tip and machine pivot within preset values. Further, a NURBS curve is used to fit the feedrates of sampling points. Finally, illustrative examples are carried out to validate the feasibility of the proposed feedrate schedul- ing method. The results show that the proposed method has the ability of effectively controlling the angular feed characters of cutter axis as well as the chord error and linear feed characters of cutter tip and machine pivot, and it has potential to be used in high accuracy and high quality five-axis machining.     

FAST宽带双极化多波束馈源设计

双极化和宽带设计可以提高射电天文望远镜的观察效率;多波束技术可以拓宽视场,提高观察速度。利用多个独立的馈源偏焦放置实现的多波束反射面天线,具有结构简单、随频率变化性能稳定等优点。设计了一个针对500 m口径球面望远镜(five hundred meter aperture spherical telescope, FAST)的双极化、宽带19波束馈源,给出了馈源的实现方式和测试结果,利用馈源的幅度和相位辐射方向图,计算了由主动球面形成的多波束瞬时抛物反射面天线的性能。分析了剩余球面由于能量泄露对瞬时抛物反射面产生的影响。该系统级的设计方法及设计结果可为FAST将来的频段更换等升级改造提供设计参考和数据参考。     

基于桥臂电流控制的风力发电并网逆变器研究

在大功率风力发电系统中,并网逆变器控制是实现电能转换与传输的重要环节。针对采用T型滤波器结构的风力发电并网逆变器,提出基于桥臂电流闭环结合前馈补偿间接控制逆变器并网输出电流的控制策略,并根据三相电压源型并网逆变器开关函数的数学模型进行了控制系统仿真研究。仿真实验结果证明采用该控制策略提高了并网逆变器的稳定性和动态性能,同时可以有效抑制并网节点输出电流中的电流谐波。     

紧缩场馈源偏焦相位高效计算方法

研究紧缩场馈源偏焦相位的高效计算方法具有重要的实用价值。以适用于高频条件的几何光学法为基础, 根据光线传播的基本规律, 通过三维空间光程差推导, 获得单旋转抛物面及双抛物柱面静区的相位快速计算公式。对比结果表明, 理论公式计算结果与实际模型仿真结果及实测结果一致性好, 在保证计算精度的前提下, 提高了紧缩场馈源偏焦模型相位分析的时效性, 可完全用于指导紧缩场高频端馈源设计及现场安装调试。     

极化域DOA估计与阵元姿态位置误差自校正

极化阵列波达方向估计的多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法可以利用数据的多线性关系减少需搜索参数,适用于跳频、宽带信号。电磁矢量传感器在空间单一位置接收的完备电磁信息,可以转化为任意姿态下接收信号。无需专用校正信号源,利用系统使用期间获得的参照信号,可得到各传感器位置误差参数。仿真实验表明,该方法可实现极化阵列阵元六维空间参数误差自动校正。