虚拟漫游中替身步行浏览模式的三维地形跟踪算法的研究与实现

研究了虚拟漫游环境中人物替身在步行浏览模式中的三维地形跟踪技术,提出了一种新的三维地形跟踪算法。该算法采用了四叉树预处理技术,多次使用了长方体代理造型以简化运算,实用结果表明,算法具有速度快、精度高、适用性强等特点。     

改进的SRCDKF-PF算法及在BOT系统中的应用

针对纯方位目标跟踪(Bearing-Only Tracking, BOT)系统强非线性特点,提出一种新的解决方案:采用平方根中心差分卡尔曼滤波器(Square-Root CDKF, SRCDKF)产生粒子滤波提议分布,融入最新的观测数据影响;增加改进措施以提高滤波性能,如采用系统重抽样算法减少方差、应用马尔可夫链模特卡罗(Markov chain Monte Carlo ,MCMC)方法消除粒子贫乏等.仿真表明该算法是有效的,针对当前BOT系统,比传统EKF、PF算法可靠性更好,跟踪精度更高.     

基于Jerk模型的单站无源定位跟踪算法研究

针对非线性较强的观测角、角度变化率、脉冲到达时间差等参数的单站无源定位跟踪系统,提出了一种新的跟踪滤波算法Jerk-UKF。该方法用Jerk模型对做复杂机动的运动目标建模,采用UKF滤波的思想对目标实现跟踪滤波。该算法可适用于对做多种机动运动的目标跟踪,提高了目标跟踪收敛精度和稳定性。仿真试验表明了该方法的可行性和有效性,并具有较高的应用价值。最后,对Jerk-UKF算法的研究方向进行了讨论。     

非均匀稀疏采样环境自适应α-β滤波算法

针对非均匀稀疏采样环境下的被动机动目标跟踪问题,提出了一种新的自适应α-β滤波算法.算法首先在最小均方误差准则下,推导了α-β滤波器的最优参数选择方法;然后详细分析了非均匀稀疏采样被动传感器上报数据的特点,提出利用上报时间间隔和目标速度来设计跟踪指数,且根据被动传感器系统的实际观测情况,推导了观测误差标准差的表达式;最后,在保证算法稳定性的前提下,给出了自适应滤波器参数设计方法.实验结果表明,提出算法能够准确对机动目标进行跟踪,性能要好于工程中常用的α-β滤波器,且算法设计简单,能够工程实现.     

未知转换概率矩阵下的机动目标跟踪算法

机动目标跟踪过程中的转换概率矩阵往往是未知的,系统状态也将呈现非线性、非高斯、不完全观测的特点。传统的方法如交互多模型、广义伪贝叶斯算法等解决该类型问题的效果并不理想。将准贝叶斯法则和辅助粒子滤波算法相结合,提出了一种新的未知转换概率矩阵条件下的机动目标跟踪算法(QB-APF)。仿真结果表明,该算法与其他方法相比具有更高的滤波精度和较好的数值稳定性。     

舰船红外成像目标实时识别与跟踪系统研究

同时考虑硬件设计、算法研究、软件实现三个方面,成功高效地设计了一个舰船红外成像目标实时识别与跟踪系统。硬件上采用主从式结构,主机为控制计算机,从机为TMS320C6201芯片及其外围电路构成的图像处理系统。算法研究尽量实用化,提出了一种新的目标识别和跟踪算法。软件实现时,基于硬件和软件采取了许多优化措施。该系统已成功应用于光电干扰效果评定实验中。     

基于头盔显示器的视频头位跟踪方法研究

头位跟踪在虚拟现实系统中起着至关重要的作用。提出了一种新的基于头盔显示器的视频头位跟踪方法。首先设计了立体标记物,置于头盔显示器正上方,然后使用CAMSHIFT算法跟踪视频中标记物的四个非共面特征点,获取其像素坐标,跟踪过程中使用OpenMP实现了多点的同步跟踪。最后利用非共面的POSIT算法估计立体标记物的旋转矩阵和平移向量,得到头部位姿。实验表明,该方法是有效可行的,精度高、实时性好、无束缚。     

机械臂模糊超螺旋二阶滑模轨迹跟踪控制

针对工业机械臂模型误差和外部干扰等不确定性因素对末端轨迹跟踪精度的影响,设计了一种新的模糊自适应超螺旋二阶滑模轨迹跟踪控制方法。基于机械臂动力学模型,设计一种新的非奇异终端滑模面,采用超螺旋算法设计二阶滑模控制律;为解决滑模控制只能在已知扰动边界的情况下对匹配扰动进行补偿问题,结合模糊推理算法实现对系统未知不确定性的在线补偿,采用Lyapunov理论证明了闭环控制系统的稳定性。仿真与实验对比表明：该控制方法可使机械臂在复杂不确定性因素下实现末端轨迹精确跟踪,并对系统抖振现象进行有效抑制。     

基于各向异性参数模型的六自由度电磁跟踪系统

为了解决六自由度电磁跟踪系统三轴增益不一致带来的参数计算精度降低问题,提出了各向异性参数的模型.由三轴线圈匝数、面积、激励电流幅值和频率、电路增益决定各向异性参数的数值.在磁偶极子近场模型基础上推导出了包含各向异性参数的电磁跟踪系统模型.结合基于最大单位指向矢的跟踪算法和特征向量法求解位置参数,提高了算法的稳定性,克服了原跟踪算法位置参数求解局部误差放大的问题.,由接收信号矩阵直接推导姿态变换矩阵的表达式,避免了误差积累.该模型符合系统的实际运行环境,降低了硬件设计难度.实验结果验证了模型的正确性,提高了系统定位的精度.     

用于人机交互的交流式电磁跟踪系统的研究

虚拟现实系统和计算机仿真系统中广泛采用电磁跟踪系统测量用户的头部或手部的位置和姿态来实现人机交互。本文分析了目前已有的直流式电磁跟踪系统的不足，提出了一种采用交流信号作激励源的交流式电磁跟踪系统，研究了该系统的结构，推导了用于提取传感器接收信号的递推数字互相关算法，讨论了算法参数与算法性能的关系。仿真实验证明了算法的有效性及理论分析的正确性。本文的研究成果为实际的交流式电磁跟踪系统的设计提供了理论依据。